第一章 概述

第一节 核磁共振的发现和利用

第二节 磁共振成像的发展历程

一、磁共振成像的发展

二、磁共振成像的命名

三、早期的临床应用成果

第三节 我国磁共振成像的临床应用和开发研究

第四节 磁共振成像的评价

一、磁共振成像的特点

二、磁共振成像的局限性

三、磁共振成像与CT的比较

参考文献

第二章 核磁共振及其物理学

第一节 进动、磁矩与电磁波

一、转动和进动

二、磁场和磁矩

三、电磁场和电磁辐射

第二节 原子核的自旋与磁矩

一、原子核的一般特性

三、核外电子的磁矩

二、微观粒子的磁矩及其量子力学表达

四、原子核的自旋与磁矩

五、原子的磁矩

第三节 静磁场中的自旋核

一、自旋角动量的空间量子化

二、核磁矩的空间量子化

三、核磁矩在磁场中的能量和塞曼效应

四、自旋核在静磁场中的进动

一、概述

二、NMR的经典力学原理

第四节 核磁共振现象和共振条件

三、NMR的量子力学描述

四、NMR的经典力学和量子力学模型

五、关于NMR条件的讨论

第五节 核磁共振的宏观描述

一、自旋核的能级分布--玻尔兹曼分布

二、静磁化强度矢量

三、磁化强度矢量M的激发和章动

第六节 饱和现象

一、化学位移的来源

第七节 化学位移

二、化学位移的表达

三、标准物质的选择

四、化学位移与磁共振成像的关系

参考文献

第三章 弛豫和共振信号的检测

第一节 弛豫和弛豫时间

一、弛豫的物理意义

二、弛豫的分类

三、弛豫时间

第二节 磁化强度矢量M的弛豫过程

第三节 关于弛豫和弛豫时间的讨论

一、弛豫开始的时间问题

二、T1，T2的场强依赖性或频率依赖性

三、固体和液体的不同弛豫

四、纵向弛豫率和横向弛豫率

五、T2与T2的关系

六、弛豫的温度依赖性

第四节 弛豫的生物学意义

一、人体组织中的水及其弛豫特性

二、人体组织中其他成分的弛豫特性

三、弛豫的生物学机制

四、组织弛豫的决定因素

第五节 布洛赫方程及其应用

一、固定坐标系中的布各赫方程

二、旋转坐标系中的布洛赫方程

三、布洛赫方程的稳态解及其讨论

四、布洛赫方程的应用举例

第六节 自由感应衰减及其信号检测

一、自由感应衰减信号

二、动态磁化率

三、自由感应衰减信号的检测

第七节 磁性核的特性

一、磁性核与非磁性核

二、原子核的磁化和顺磁磁化率

三、医用磁性核的有关特性

四、NMR信号强度及其影响因素

参考文献

一、组织体素和像素

第一节 磁共振图像的品质因素

第四章 磁共振成像原理

二、灰度和对比度

三、信噪比

四、空间分辨率

五、图像的显示及窗口技术

第二节 傅里叶变换及梯度场

一、问题的提出

二、傅里叶变换简介

四、梯度场及其作用原理

三、MRI系统的坐标系

第三节 磁共振成像法

一、成像法及其分类

二、点成像法

三、线成像法

四、面成像法

五、多层面及三维体积成像

六、关于成像方法的讨论

第四节 磁共振成像的空间定位

一、层面选择

二、平面内信号的定位

三、梯度周期与成像时序

四、图像重建

第五节 梯度脉冲的相位效应

一、梯度脉冲的相位效应

二、射频脉冲和梯度场对相位的共同影响

三、选层梯度与进动相位的关系

四、读出梯度与进动相位的关系

五、相位编码梯度与进动相位的关系

参考文献

一、磁学和磁铁

二、基本磁现象

第五章 磁性物理学基础

第一节 基本磁现象

三、磁场和电场的联系与区别

第二节 磁介质和磁感应强度

一、磁介质

二、磁感应强度

三、静磁场和均匀磁场

四、磁化强度和磁化率

五、铁磁质及其特性

一、电流元

二、直线电流的磁场

第三节 电流的磁场

三、环形电流的磁场

四、直螺线管电流内部的磁场

第四节 磁体及其分类

一、磁体

二、磁体的分类

参考文献

第一节 磁共振成像系统的组成

第六章 磁共振成像设备

第二节 磁体子系统

一、磁体的性能指标

二、成像用磁体的分类

三、磁体系统的组成

第三节 梯度子系统

一、梯度磁场的性能

二、梯度子系统的组成

三、梯度线圈

四、梯度控制器和数模转换器

五、梯度放大器

六、梯度冷却系统

七、涡流的影响

第四节 射频子系统

一、射频脉冲

二、射频线圈

三、射频脉冲发射单元

四、射频信号接收单元

第五节 信号采集和图像重建子系统

一、采样和采样保持

二、量化和量化误差

三、信号采集单元的组成

四、数据处理和图像重建

第六节 主计算机和图像显示子系统

一、主计算机及其功能

二、主计算机系统的组成

三、主计算机系统中运行的软件

四、图像显示

一、可供利用的生理信号及其获取

第七节 生理信号检测及控制子系统

二、生理信号的应用

三、生理信号检测与控制子系统

参考文献

第七章 磁共振成像的线圈技术

第一节 射频线圈的功能和分类

一、射频线圈的功能

二、射频线圈与普通天线的比较

三、射频线圈的分类

一、射频线圈的主要指标

第二节 射频线圈的指标和选用

二、射频线圈的选用

第三节 射频线圈的电路和电磁场基础

一、串联电路的谐振

二、串联谐振的特点

三、线圈的等效电阻

四、毕奥-萨伐尔定律

五、趋肤效应

六、集总参数和分布参数

八、均匀传输线及其匹配

七、谐振腔

九、波导

第四节 信号检测和射频线圈的基本要求

一、NMR信号的检测

二、射频线圈的基本要求

第五节 亥姆霍兹线圈

一、亥姆霍兹线圈的计算

二、实用亥姆霍兹线圈举例

一、螺线管线圈

第六节 螺线管线圈和四线结构线圈

二、四线结构线圈

第七节 管状谐振器

一、工作原理

二、管状谐振器线圈的组成

三、安尔德曼-格兰特线圈

第八节 笼式线圈

一、线圈结构与正弦电流分布

二、笼式线圈的原理

三、笼式线圈的电路结构

四、笼式线圈的分析

五、笼式线圈举例

第九节 表面线圈

一、表面线圈的原理

二、表面线圈的大小和成像深度的关系

三、表面线圈的改进和发展

四、表面线圈举例

第十节 射频线圈的接口

一、发射器-线圈接口

二、前置放大器-线圈-RF功放接口

三、前置放大器的保护和匹配

参考文献

第八章 磁共振对比度增强剂

第一节 概述

一、图像对比度及其增强

二、对比度增强剂的定义

三、对比度增强剂的产生

四、物质的磁性

一、弛豫、弛豫率和浓度弛豫率

第二节 对比度增强剂的信号增强机制

五、对比度增强剂的构成要素

二、顺磁性环境中的弛豫率

三、信号增强机制

四、金属离子的作用

五、弛豫的定量描述

第三节 对比度增强剂的配方

第四节 对比度增强剂的生物学特性

一、体内分布

三、毒性

二、清除和排泄

四、渗透性

第五节 常见对比度增强剂的药剂学

一、金属盐对比度增强剂

二、金属赘合物对比度增强剂

三、生物大分子对比度增强剂

四、微粒型对比度增强剂

第六节 对比度增强剂的发展趋势

参考文献

二、FID信号及其运动规律

一、问题的提出

第一节 脉冲序列的构成、表达和分类

第九章 磁共振成像术--脉冲序列概述

三、脉冲序列及其构成

四、脉冲序列的表达

五、脉冲序列的分类

第二节 脉冲序列参数的定义

一、时间参数

二、分辨率参数

三、其他参数

四、快速成像序列的参数

第三节 图像对比度与加权

一、T1值和T1图像对比度

二、T2值与T2图像对比度

三、质子密度值与质子密度图像对比度

四、图像的加权

参考文献

第十章 磁共振成像术--常规脉冲序列

第一节 部分饱和脉冲序列

一、部分饱和序列的检测原理

二、部分饱和序列的特点

第二节 反转恢复脉冲序列

一、反转恢复序列的时序

二、激发过程和信号检测原理

三、反转恢复序列的信号特点

四、反转恢复序列的改进序列

第三节 自旋回波脉冲序列

一、自旋回波及其产生

二、自旋回波序列的时序及信号强度

三、自旋回波信号的波形及其影响因素

四、自旋回波信号的应用

五、自旋回波序列的图像特征

六、自旋回波序列族

第四节 梯度回波脉冲序列

一、梯度回波及其产生

二、小角度激励及其应用

三、梯度回波序列的时序

四、扰相梯度和相位重聚梯度

五、梯度回波序列族

六、梯度回波序列的图像特点和应用

一、三维成像的概念

七、梯度回波序列的评价

第五节 三维成像及其脉冲序列

二、三维成像的激发特点和扫描带选取

三、三维成像的序列及其讨论

四、SNR与三维成像

参考文献

第十一章 磁共振成像术--快速成像序列

第一节 加快扫描速度的常用策略

一、K空间及其对称性

二、减少傅里叶行的采样策略

三、半傅里叶成像策略

四、长方形FOV或长方形扫描矩阵策略

五、钥孔成像策略

六、螺旋扫描策略

七、辐射扫描策略

八、减少翻转角的快速成像策略

第二节 快速自旋回波序列

一、传统SE序列的数据获取与K空间的对应关系

二、快速SE序列

三、多层面快速SE序列

四、快速SE序列的参数以及对图像的影响

五、快速SE序列的K空间重组

六、快速SE序列的图像特征和应用

七、快速SE序列族

第三节 快速梯度回波序列

一、概述

二、基本GRE序列

三、去除剩余磁化的GRE(FLASH类)序列

四、利用剩余磁化的GRE(FISP类)序列

五、TrueFISP类GRE序列

六、PSIF类GRE序列

七、TurboFLASH类GRE序列

八、快速GRE序列小结

第四节 回波平面成像序列

一、概述

二、EPI序列及其分类

三、振荡梯度和非振荡梯度

四、单激发的EPI和多激发的EPI

五、MS-EPI序列与FSE序列的比较

六、EPI序列的图像特征及其评价

第五节 其他快速成像序列

七、EPI序列小结

一、GRASE序列

二、TIR和TIRM序列

三、STEAM序列

第六节 快速成像序列的应用

一、功能成像

二、扩散成像

三、灌注成像

四、心脏成像及实时电影

五、血管造影

六、出血的表现

七、腹部成像

八、头颅成像

九、脊柱成像

十、肌肉骨胳系统成像

参考文献

第十二章 磁共振成像术--序列参数的优化

第一节 参数优化的意义

一、对比度的影响参数及其优化

第二节 参数优化的内容

二、空间分辨率的影响参数及其优化

三、信噪比的影响参数及其优化

四、成像区间的影响参数及其优化

五、参数选择与图像质量的关系

第三节 扫描方案的制定

一、扫描时间和扫描效率

二、脉冲序列的选用

三、图像质量与扫描时间的关系

五、扫描方案的优选及其举例

四、面向目标的扫描

参考文献

第十三章 磁共振脑功能成像及其应用

第一节 脑功能成像的概念

一、脑功能成像及其特点

二、磁共振脑功能成像的对比度产生机制

三、磁共振脑功能成像的方法及其评价

四、磁共振脑功能成像的发展历程

第二节 扩散和灌注

一、扩散

二、扩散与梯度场的关系及其测量

三、受限扩散和各向异性扩散

四、组织的扩散系数及其影响因素

五、灌注及其测量

第三节 脑功能成像的生理学和解剖学基础

一、组织与血液的物质交换

三、血脑屏障和脑的血液循环

三、脑的血液动力学

四、脑血流的调节和神经控制

五、脑的神经解剖学

一、指示剂稀释法和造影剂的应用

第四节 造影剂团块注射法脑功能成像原理

二、造影剂的检测

三、NMR信号强度与造影剂浓度的关系

四、造影剂团块注射法脑功能成像

第五节 血氧合水平法脑功能成像原理

一、血红蛋白及其生理学

二、血红蛋白的磁特性

三、氧合水平的定义

四、氧合水平法脑功能成像原理

六、BOLD加权信号的场强依赖性

五、氧合水平与NMR信号的关系

七、信号的时程

八、氧合水平的图像表现

九、用BOLD法取得的部分实验结果

第六节 磁共振脑功能成像的方法

一、脑功能成像的基本过程

二、脑功能成像对设备的要求

三、脉冲序列的选择

四、序列的血液相关特性

五、序列的参数选择

六、新序列的设计

七、数据处理

第七节 磁共振脑功能成像的应用

一、视觉研究

二、运动研究

三、听觉研究

四、语言研究

五、其他感觉研究

六、认识研究

九、癫？评价

七、手术前定位

八、化学刺激研究

第八节 磁共振脑功能成像所面临的挑战

一、成像场强的挑战

二、EPI序列的挑战

三、图像获取方面的挑战

四、其他挑战

第九节 脑功能成像术及其发展

参考文献

第一节 超导电性的概念

第十四章 超导电性及其应用

第二节 超导体的基本性质

一、完全导电性

二、完全抗磁性

第三节 超导材料的主要指标

一、临界温度

二、临界磁场

三、临界电流

一、超导体的分类

二、Ⅰ类超导体及其磁特性

第四节 超导体的分类

三、Ⅱ类超导体及其磁特性

四、实用超导体

第五节 超导电性应用举例

一、超导磁体

二、磁悬浮

三、磁分离

四、高能物理实验

五、受控热核反应

六、核磁共振

第六节 高温超导体及其进展

一、超导材料的“温度壁垒”

七、磁共振成像

八、超导电子器件

二、高温超导体的历史回顾

三、高温超导体研究的重大突破

四、高温超导体展望

参考文献

第十五章 低温物理学和低温流体

第一节 概述

一、状态参量

第二节 低温物理中的基本物理量

三、理想气体、真实气体和等温线

二、理想气体的状态方程

四、气体的临界恒量

五、物质的相和相变

第三节 工程热力学基础

一、热力学系统

二、制冷介质和制冷系统

三、热量

五、热力学函数

四、热力学基本定律

六、热力过程

七、热力循环

第四节 纯物质的一阶相变

一、一阶相变的基本特征

二、纯物质的相图

三、纯物质的pVT图

第五节 氦及其性质

二、氦的用途

一、氦的来源

三、氦的两种同位素

四、氦的气液相变

五、He4的相图和λ相变

六、HeⅡ的超导热性和超流动性

七、小结

第六节 液氮

第七节 氦制冷

一、制冷的一般原理

二、氦制冷

三、氦压缩制冷机与磁体冷头的关系

四、氦的液化

第八节 低温技术的回顾和展望

参考文献

第十六章 低温操作技术

第一节 液氮、液氦的管理和贮存

一、液氮和液氦的管理

二、液氮和液氦的贮存

第二节 液氦消耗机理

一、输液率

第三节 液氦灌装技术

二、输液管

三、液氦注入口的封闭

四、输液的原理

五、输液的准备

六、输液注意事项

七、输液步骤

第四节 低温真空技术

二、描述真空状态的物理量

三、真空度的划分

一、真空的概念

四、真空获得设备

参考文献

第十七章 匀场和超导磁体的运行

第一节 磁场的测量

一、磁场测量仪器

二、磁场测量方案

三、高斯计的连接

四、磁场中心的测定

二、无源匀场

一、匀场的概念

五、磁场方向的确定

第二节 匀场

三、匀场线圈和有源匀场

四、匀场数据的处理

五、匀场操作步骤

六、关于匀场方法的讨论

第三节 超导磁体的内部结构

第四节 超导线圈的绕制材料

第五节 超导环境的建立和励磁

一、超导环境的建立

二、励磁

三、最佳电流的概念

四、持续电流模式

第六节 超导磁体的电源和持续电流开关

一、超导磁体的供电装置

二、持续电流开关

三、失超的原因

二、失超的简单过程

第七节 失超及其保护

一、失超的概念

四、失超保护

五、失超的处理

第八节 超导磁体的其他组成部分

一、致冷剂液面检测器

二、磁化急停单元

四、氧检测器和应急排风机

参考文献

三、失超管

第十八章 西门子Magnetom系列MRI系统分析

第一节 Magnetom系列MRI系统概况

第二节 Magnetom的组成

一、磁体

二、数据测量模块

三、数据处理模块

四、系统总框图

第二节 Magnetom的常用设备名

第三节 测量控制器的组成和功能

一、CSU的数据通讯方式

第四节 静态测量控制

二、加电和启动控制

三、CSU和“Pre-image ldle”状态

四、CSU的结构

五、CSU中断

六、CCU复位

第五节 动态测量控制

一、SCU的功能和结构

二、CCU的功能和结构

三、动态测量控制逻辑

四、SCU和CCU的控制字

第六节 数据采集子系统

一、A／D转换过程

二、A／D转换的控制信号及其时序

三、数据格式

第七节 西门子医学图像处理器

一、图像处理器的结构

二、图像处理器的单元电路

三、图像处理器中的数据流

四、图像生成器的组成和工作流程

一、梯度灵敏度

第八节 梯度子系统

二、梯度放大器的特点

三、梯度子系统的结构

第九节 主计算机系统(VAX)及其扫描软件

一、VAX内核

二、Q总线

三、Q总线与外围设备的接口

四、Magnetom的扫描软件

参考文献

第十九章 磁共振成像系统的生物效应

第一节 概述

第二节 静磁场的生物效应

一、温度效应

二、磁流体动力学效应

三、中枢神经系统效应

第三节 梯度磁场的生物效应

一、梯度场及其感应电流

三、磁致光幻视

四、梯度场的有关安全标准

二、梯度场的心血管效应

第四节 射频场的生物效应

一、射频能量的特殊吸收率

二、辐射“热点”及温度“热点”

三、射频场对体温的影响

四、射频场最易损伤的器官

参考文献

二、磁场对物质的作用

一、投射效应

第一节 铁磁性投射物

第二十章 磁共振成像的安全性

三、常见铁磁性投射物

第二节 体内植人物

一、体内植人物

二、体内植人物的安全性

三、体外铁磁性支持物

四、金属异物的预检查

第三节 梯度场噪声

第四节 孕妇的MRI检查

参考文献

第六节 生理信号监测

第五节 不良心理反应及其预防

第二十一章 磁共振成像系统的保障体系

第一节 磁场与环境的相互影响

一、等高斯线图

二、磁场对环境的影响

三、环境对磁场的影响

第二节 磁屏蔽

一、磁屏蔽的概念

二、磁屏蔽的分类

三、无源屏蔽的效率及其讨论

四、磁屏蔽材料

第三节 射频屏蔽

第四节 冷水系统

第五节 氦气回收系统

一、氦气回收装置

二、氦气的回收

第六节 其他保证系统

一、空调系统

二、不间断电源

参考文献

三、空气压缩机

四、安全监测

第二十二章 磁共振成像的进展及其发展趋势

第一节 磁共振成像的进展

一、快速和超快速扫描

二、主磁体及其发展趋势

三、高性能的梯度子系统

四、对计算机的要求及其网络化趋势

五、心血管检查的若干进展

七、介入磁共振

六、功能成像

八、岗位培训及考核

第二节 磁共振成像系统的展望

参考文献

附录一 主要符号一览表

附录二 主要缩写词表

附录三 物理常数表

附录四 对核磁共振做出贡献的14位诺贝尔奖得主简介

附录五 磁共振成像常用词汇

后记