mri檢查與診斷技術(shù)

1、MRI檢查與診斷技術(shù)第一章 總論,池州市人民醫(yī)院影像教研室 錢彬,第一節(jié) 磁共振成像技術(shù)概述,磁共振實際上應(yīng)稱核磁共振（NMR）核指NMR主要涉及到原子核為了與使用放射性元素的核醫(yī)學(xué)相區(qū)別，突出NMR不產(chǎn)生電離輻射的優(yōu)點，避免“核”引起人們的誤解和恐懼，而通稱磁共振,磁共振成像,一種生物磁自旋成像技術(shù)，利用原子核（氫核）自旋運動的特點，在外加磁場內(nèi)，用射頻脈沖激發(fā)后產(chǎn)生信號，用探測器（接收線圈）檢測并輸入計算機，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換在

2、屏幕上顯示圖像英文簡稱MRI（magnetic resonance imaging）,一、磁共振成像技術(shù)發(fā)展史1946年美國哈弗大學(xué)的E.Purcell及斯坦福大學(xué)的F.Bloch領(lǐng)導(dǎo)的兩個研究小組各自獨立的發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，Purcell和Bloch兩人共同獲得1952年諾貝爾物理獎，主要用于磁共振波譜，研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)1971年美國紐約州立大學(xué)的R.damadian用MRS儀對老鼠的正常組織和癌變組織樣品研究發(fā)現(xiàn)，癌變

3、組織樣品T1、T2弛豫時間值比正常組織長1973年美國紐約州立大學(xué)的Lauterbur利用梯度磁場進行空間定位，用兩個充水試管獲得了第一幅核磁共振圖像,磁共振成像技術(shù)發(fā)展史1974年～1980年MRI得到不斷發(fā)展，研究出梯度選層方法、相位編碼成像方法、自旋回波成像方法以及二維傅里葉變換的成像方法1978年在英國取得了第一幅人體頭部的磁共振圖像，同一年又取得了人體第一幅胸部、腹部磁共振圖像1980年磁共振機開始應(yīng)用于臨床,二、磁

4、共振成像技術(shù)在臨床診斷中的應(yīng)用,MRI優(yōu)點沒有電離輻射損傷多參數(shù)成像軟組織分辨率更高多方位成像血管成像無需造影劑磁共振功能成像,MRI不足檢查時間相對較長識別鈣化有限度運行、檢查費用較高,MRI在臨床的應(yīng)用,中樞神經(jīng)系統(tǒng)：對于腦腫瘤、腦血管病、感染性疾病、腦變性疾病、腦白質(zhì)病、顱腦先天發(fā)育異常等具有極高敏感性椎管內(nèi)病變：脊髓腫瘤、血管性病變、外傷、畸形為首選方法腹部及盆腔：實質(zhì)性臟器占位、前列腺胸部：縱膈占位、心

5、臟大血管病變、乳腺四肢關(guān)節(jié)：肌肉、肌腱、韌帶、軟骨軟組織：腫瘤、血管性病變,第二節(jié) 磁共振成像原理,電學(xué)磁學(xué)量子力學(xué)高等數(shù)學(xué),初高中數(shù)學(xué)初高中物理加減乘除平方開方,學(xué)習(xí)MRI前應(yīng)該掌握的知識,具有磁性原子核，處于靜磁場中，施加射頻脈沖（RF），原子核吸收RF能量，產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象三個基本條件： 磁性原子核 靜磁場（外磁場）

6、 射頻脈沖（RF）,二、磁共振現(xiàn)象,條件一：原子核自旋與磁矩,物質(zhì)：由分子組成分子：由原子組成原子:由一個原子核和數(shù)目不等的電子組成原子核:由數(shù)目不等的質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電，電子帶負(fù)電荷,物質(zhì),,分子,,原子,原子核電子,,,質(zhì)子中子,原子的結(jié)構(gòu),自旋：原子核固有物理屬性，帶電質(zhì)子以一定頻率繞自身軸高速旋轉(zhuǎn)通電的環(huán)形線圈周圍都有磁場存在。轉(zhuǎn)動的質(zhì)子也相當(dāng)于一個小磁體，周

7、圍形成微小環(huán)形電流，具有自身的南、北極及磁力，質(zhì)子自身具有磁性，在其周圍產(chǎn)生磁場，并具有自身磁矩磁矩：矢量，具有方向和大小，方向可由環(huán)形電流的法拉第右手定則確定,原子核自旋,法拉第定律,原子核自旋產(chǎn)生磁矩,地磁,磁鐵,核磁,所有的原子核都可產(chǎn)生核磁嗎？,質(zhì)子為偶數(shù)，中子為偶數(shù),不產(chǎn)生核磁,,質(zhì)子為奇數(shù)，中子為奇數(shù)質(zhì)子為奇數(shù)，中子為偶數(shù)質(zhì)子為偶數(shù)，中子為奇數(shù),產(chǎn)生核磁,,結(jié)論：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)至少一個為奇數(shù),這樣的原子核包括：1H、1

8、3C、19F、23Na、31P等百余種元素,目前生物組織的MRI成像主要為1H成像，氫原子核也稱為氫質(zhì)子， 1H的磁共振圖像也稱為質(zhì)子像人體磁共振成像選擇1H的理由：氫原子核最簡單，只含有一個質(zhì)子，一個電子，不含中子1H是人體中最多的原子核，約占人體中總原子核的2/3以上1H的磁化率在人體磁性原子核中是最高的,何種原子核用于MR成像？,條件二：靜磁場,把人體放進大磁場,靜磁場是由磁共振儀器的主磁體產(chǎn)生其強度與方向不變，強度單位

9、B0主磁體類型：超導(dǎo)、常導(dǎo)、永磁靜磁場強度（B0）：0.15-3.0T目前臨床上最常用的是超導(dǎo)MRI系統(tǒng),主磁體外形,開放式,封閉式,垂直坐標(biāo)系用X、Y、Z坐標(biāo)系來描述磁場的位置Z代表BO方向，即磁力線方向，常與體軸一致X-Y平面代表垂直于磁場方向的平面，三個軸相互垂直,進入主磁場前質(zhì)子核磁狀態(tài),人體內(nèi)的質(zhì)子不計其數(shù)，產(chǎn)生無數(shù)個小磁場，這種小磁場的排列是無序雜亂無章的，方向各異，使每個質(zhì)子產(chǎn)生的小磁矩相互抵消，因此，人體

10、自然狀態(tài)下并無磁性，即沒有宏觀磁化矢量的產(chǎn)生,進入主磁場后質(zhì)子核磁狀態(tài),進入主磁場后，人體內(nèi)的質(zhì)子產(chǎn)生的小磁場不再是雜亂無章，呈有規(guī)律排列。一種是與主磁場平行且方向相同；另一種是與主磁場平行但方向相反。處于平行同向的質(zhì)子略多于處于平行反向的質(zhì)子從量子物理學(xué)的角度來說，這兩種核磁狀態(tài)代表質(zhì)子的能量差別。平行同向的質(zhì)子處于低能級，因此受主磁場的束縛，其磁化矢量的方向與主磁場的方向一致；平行反向的質(zhì)子處于高能級，能夠?qū)怪鞔艌龅淖饔茫浯呕?/p>

11、矢量盡管與主磁場平行但方向相反由于處于低能級的質(zhì)子略多于處于高能級的質(zhì)子，因此進入主磁場后，人體產(chǎn)生了一個與主磁場方向一致的宏觀縱向磁化矢量（Mo）,平行同向的質(zhì)子略多于平行反向的質(zhì)子,低能狀態(tài),高能狀態(tài),處于高能狀態(tài)太費勁，并非人人都能做到,處于低能狀態(tài)略多一點,進入主磁場后質(zhì)子核磁狀態(tài),進動進入主磁場后，無論是處于高能級的質(zhì)子還是處于低能級的質(zhì)子，其磁化矢量并非完全與主磁場方向平行，而總是與主 磁場有一定角度質(zhì)子除了自旋運動外

12、，還繞主磁場軸進行旋轉(zhuǎn)擺動，我們把質(zhì)子的這種旋轉(zhuǎn)擺動稱為進動,進動是質(zhì)子小磁場與主磁場相互作用的結(jié)果,進動,進動運動就像一個垂直旋轉(zhuǎn)著的陀螺，用小錘對著它的頂端撞擊一下，陀螺出現(xiàn)了傾斜，自旋軸偏離重力線方向，與重力線形成夾角，并繞重力線旋轉(zhuǎn),自旋核的進動,一個氫質(zhì)子處在Bo中如陀螺樣旋進，它的磁矩軸傾斜，且繞Bo方向旋轉(zhuǎn)，與Bo間有一個夾角，為旋進角θ,進入主磁場后質(zhì)子核磁狀態(tài),進動頻率（Larmor頻率）計算公式： ω＝γ·

13、;B ω代表Larmor頻率，γ為磁旋比（γ對于某一種原子核來說是個常數(shù)，質(zhì)子的γ約為42.5mHZ/T），B為主磁場的場強，單位為特斯拉（T），從式中可以看出，質(zhì)子的進動頻率與主磁場強度呈正比。,進入主磁場后質(zhì)子核磁狀態(tài),由于進動的存在，質(zhì)子自旋產(chǎn)生的小磁場可以分解成兩個部分：1）方向恒定的縱向磁化分矢量（沿主磁場方向）2）以主磁場方向即Z軸為中心，在XY平面旋轉(zhuǎn)的橫向磁化分矢量縱向磁化分矢量產(chǎn)生一個與主磁場同向的宏觀縱向

14、磁化矢量（MO）橫向磁化分矢量相互抵消，因而沒有宏觀橫向磁化矢量(MXY),平衡態(tài)時在Bo中的質(zhì)子群MXY=0M0=MZ,靜磁場中人體組織獲得磁化,人體進入靜磁場后，經(jīng)過質(zhì)子有序排列，組織宏觀上產(chǎn)生了一個縱向磁化矢量MZ，組織有了磁性縱向磁化矢量MZ不是振蕩磁場，無法測定振蕩磁場是一種隨時間而變化的磁場，它的磁場變化可在天線內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電壓，用電流表可以測定縱向磁化矢量MZ不移動，也不旋轉(zhuǎn)，因此無法記錄,條件三：射頻脈沖（RF

15、）,？,進入主磁場后人體被磁化了，產(chǎn)生縱向宏觀磁化矢量不同的組織由于氫質(zhì)子含量的不同，宏觀磁化矢量也不同磁共振不能檢測出縱向磁化矢量,MR能檢測到怎樣的磁化矢量呢？,MZ不是振蕩磁場，無法單獨檢測，不能用于成像如果要檢測質(zhì)子的自旋，收集信號，只有在垂直于靜磁場Bo方向的橫向平面有靜磁化矢量為了設(shè)法檢測到特定質(zhì)子群的靜磁化矢量，并用于成像，需使靜磁化矢量偏離Bo方向為了達到這個目的，在MRI中采用了射頻脈沖,MR不能檢測到縱

16、向磁化矢量，但能檢測到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,？,如何才能產(chǎn)生橫向宏觀磁化矢量？,射頻脈沖的作用,共振排列起一組音叉，敲擊一個音叉振動發(fā)音時，組內(nèi)與之音調(diào)相同的音叉就會吸收能量振動發(fā)音，這個過程叫做“共振”共振：能量從一個振動著的物體傳遞到另一個物體，后者以與前者相同的頻率振動。共振的條件是相同的頻率，實質(zhì)是能量的傳遞照此原理，將電磁波的能量發(fā)射到質(zhì)子群上，一旦M加大偏轉(zhuǎn)角并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，即可達到產(chǎn)生振蕩磁場的目的,共振,條件：

17、 頻率一致實質(zhì)： 能量傳遞,射頻脈沖（RF）,射頻脈沖（radio frequency，RF）系統(tǒng)產(chǎn)生能量激發(fā)質(zhì)子共振，并接受質(zhì)子釋放的能量,組成：射頻放大器射頻通道脈沖線圈：發(fā)射線圈 接收線圈,作用：激發(fā)人體產(chǎn)生共振（廣播電臺的發(fā)射天線）采集MR信號（收音機的接收天線）,RF系統(tǒng)包括下列組件：,脈沖線圈的分類按作用分兩類激發(fā)并采集MRI信號（體線圈）僅采集MRI信號，激

18、發(fā)采用體線圈進行（絕大多數(shù)表面線圈）,按與檢查部位的關(guān)系分：體線圈表面線圈第一代為線性極化表面線圈第二代為圓形極化表面線圈第三代為圓形極化相控陣線圈第四代為一體化全景相控陣線圈,射頻脈沖（RF）條件,RF的頻率與質(zhì)子的進動頻率相同激發(fā)：RF把能量傳遞給低能級質(zhì)子的過程（共振）質(zhì)子群共振后生成橫向磁化矢量MRI信號檢測是在XY平面進行的，,射頻脈沖的種類,根據(jù)RF激發(fā)后靜磁化矢量偏轉(zhuǎn)的角度90o射頻脈沖180o射頻脈

19、沖小角度射頻脈沖令偏轉(zhuǎn)角達90o的射頻脈沖稱為90o射頻脈沖RF脈沖作用后，靜磁化矢量Mo翻轉(zhuǎn)90o到XY平面上垂直方向：MZ=o水平方向：MXY最大，大小等于Mo,宏觀效應(yīng),射頻脈沖激發(fā)后的效應(yīng)是使宏觀磁化矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn)射頻脈沖的強度和持續(xù)時間決定射頻脈沖激發(fā)后的效應(yīng),小角度,90o,180o,磁共振現(xiàn)象是靠射頻線圈發(fā)射無線電波（射頻脈沖）激發(fā)人體內(nèi)的氫質(zhì)子來引發(fā)，這種射頻脈沖的頻率必須與氫質(zhì)子進動頻率相同，低能的質(zhì)子獲

20、能進入高能狀態(tài),微觀效應(yīng),橫向磁化發(fā)出磁共振信號,MXY不停的旋轉(zhuǎn)，這是一種振蕩磁場，傳播至附近一處固定的天線內(nèi)即可產(chǎn)生感應(yīng)電流MXY振蕩磁場就是組織發(fā)出的磁共振信號，天線內(nèi)感應(yīng)生成的電流即為接受的信號,激勵,接收,二、磁化強度的弛豫過程,90o射頻脈沖當(dāng)射頻脈沖的能量正好使宏觀縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)90o，即完全偏轉(zhuǎn)到XY平面，我們稱這種脈沖為90o射頻脈沖。其產(chǎn)生的橫向宏觀磁化矢量在各種角度的射頻脈沖中是最大的。,90o射頻脈沖,微觀

21、上，90o射頻脈沖效應(yīng)分解為兩個部分90o射頻脈沖使處于低能級多出于高能級的那部分質(zhì)子，有一半獲得能量進入高能級狀態(tài)。這就使處于低能級和高能級的質(zhì)子數(shù)相同，兩個方向的縱向磁化分矢量相互抵消，因此，宏觀縱向磁化分矢量等于零90o射頻脈沖前，質(zhì)子的橫向磁化分矢量相位不同；90o脈沖可使質(zhì)子的橫向磁化分矢量處于同一相位，因而產(chǎn)生了一個最大的宏觀橫向磁化矢量,射頻脈沖關(guān)閉后發(fā)生了什么？,無線電波激發(fā)后，人體內(nèi)宏觀磁場偏轉(zhuǎn)了90度，MRI可以

22、檢測到人體發(fā)出的信號氫質(zhì)子含量高的組織縱向磁化矢量大，90度脈沖后磁化矢量偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)的宏觀橫向矢量越大，MR信號強度越高。此時的MR圖像可區(qū)分質(zhì)子密度不同的兩種組織,檢測到的僅僅是不同組織氫質(zhì)子含量的差別， 對于臨床診斷來說是遠遠不夠的。 我們總是在90度脈沖關(guān)閉后過一定時間才進行MR信號采集。,核磁弛豫,弛豫,Relaxation,放松、休息,核磁弛豫,定義：90o脈沖關(guān)閉后，組織的宏觀磁化矢量逐步恢復(fù)到平衡狀

23、態(tài)的過程核磁弛豫可分為兩個相對獨立的部分橫向磁化矢量逐漸變小直至消失，稱為橫向弛豫縱向磁化矢量逐漸恢復(fù)直至最大（平衡狀態(tài)），稱為縱向弛豫,橫向弛豫,也稱為T2弛豫，簡單地說，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過程。,,,,,,,橫向弛豫,T2弛豫原因：質(zhì)子失相位,橫向弛豫,T2時間（T2值）：橫向磁化矢量衰減到最大值（Mo）37% 所需要的時間不同

24、組織由于質(zhì)子受周圍微觀磁環(huán)境影響不同，T2值不同，即T2弛豫速度不同；T2時間長的組織，橫向弛豫速度慢。不同的場強T2值也會發(fā)生變化。,縱向弛豫,,,,,,,,,,也稱為T1弛豫，是指90度脈沖關(guān)閉后，在主磁場的作用下，縱向磁化矢量開始恢復(fù)，直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過程。原因：釋放能量,縱向弛豫,T1時間（T1值）：宏觀縱向磁化矢量恢復(fù)到最大值（Mo）63%所用的時間不同的組織由于質(zhì)子周圍的分子自由運動頻率不同，其縱向弛豫速度存在差別，

25、即T1值不同。人體組織的T1值受主磁場場強的影響較大，一般隨場強的增大，組織的T1值延長。,三、磁共振圖像信號,（一）、自由感應(yīng)衰減信號90o脈沖關(guān)閉后，宏觀橫向磁化矢量呈指數(shù)式衰減，稱為自由感應(yīng)衰減（free induction decay，F(xiàn)ID）信號的衰減快慢是由橫向弛豫T2值決定如果靜磁場的均勻度是理想狀態(tài)，則FID反應(yīng)的是組織內(nèi)部氫質(zhì)子的真實T2由于實際靜磁場并非理想中的均勻，F(xiàn)ID受到非均勻磁場的影響，往往衰減更快，

26、一般用T2*表示,若在 x-y 平面內(nèi)置一檢測線圈，則 將以每秒 的頻率切割線圈，從而產(chǎn)生電勢。這就是檢測到的 FID 信號。,（二）、自旋回波信號,靜止磁場中，宏觀磁化與場強方向一致，縱向宏觀磁化最大,施加900射頻脈沖，縱向磁化翻轉(zhuǎn)到橫向，橫向磁化最大,900射頻結(jié)束瞬間，磁化翻轉(zhuǎn)到橫向，開始橫向弛豫，即散相,施加1800射頻脈沖，質(zhì)子進動反向,相位開始重聚,此時的線圈感應(yīng)信號即為自旋回波信號,經(jīng)過

27、與散相相同的時間后,相位重聚完全,橫向磁化再次達到最大值,（三）、梯度回波信號,使用α脈沖而非900脈沖,使 縱向磁化弛豫加快,極大減少TR時間,梯度回波(Gradient Echo),使用翻轉(zhuǎn)梯度產(chǎn)生回波而非180°脈沖,從而允許最短的TE時間,給縮短TR帶來空間,四、磁共振信號空間定位,梯度磁場的概念疊加在靜磁場Bo上有線性變化的磁場，引起磁場強度的線性變化，通過對質(zhì)子自旋頻率和相位的識別，獲取信號的空間位置，即信號進

28、行了空間編碼空間編碼的意義：對磁共振信號進行空間定位，獲得三維空間坐標(biāo)位置，采集數(shù)據(jù)，重建圖像梯度線圈：置于磁體內(nèi)的額外線圈，產(chǎn)生梯度磁場,梯度線圈,三對梯度線圈組成每對梯度線圈電流大小相同，極性相反一對線圈在一個方向產(chǎn)生一個強度呈線性變化的磁場,層面選擇梯度：Z方向，Gz相位編碼梯度：Y方向，Gy頻率編碼梯度：X方向，Gx,空間編碼,1、層面選擇（Gz）層面位置選擇：通過改變射頻脈沖的中心頻率，可以按需要的順序激發(fā)不同的

29、層面層面厚度選擇：改變射頻脈沖的帶寬或梯度磁場斜率，可以選擇不同層面的厚度Gz先開通，Gy和Gx關(guān)閉,2、相位編碼（Gy）在Y方向施加一個梯度，對信號進行編碼，以確定信號來自二維空間行的位置，相位編碼應(yīng)用于層面選擇梯度之后，頻率編碼梯度應(yīng)用之前Gz關(guān)閉后，Gy開通，Gx關(guān)閉,3、頻率編碼（Gx）區(qū)分信號來自于掃描矩陣中的那一列使沿X軸的空間位置信號具有頻率特征而被編碼，最終產(chǎn)生與空間位置相關(guān)的不同頻率的信號使用頻率編碼梯

30、度場采集信號，Gx也叫讀出梯度場Gz和Gy關(guān)閉后，Gx開通,Z、Y、X軸上梯度磁場的產(chǎn)生,五、磁共振加權(quán)成像,（一）加權(quán)的概念加權(quán)是 重點突出成像過程中組織某方面特性，通過調(diào)整成像參數(shù)，使圖像主要反映組織某方面特性，而盡量抑制組織其他特性對磁共振信號的影響T1加權(quán)成像：在T1WI上，組織的T1值越小，磁共振信號強度越大T2加權(quán)成像：在T2WI上，組織的T2值越大，其磁共振信號強度越大質(zhì)子密度加權(quán)成像：質(zhì)子密度越高，磁共振信號強

31、度越大,T1加權(quán)成像（T1WI）,T1值越小 ? 縱向磁化矢量恢復(fù)越快 ?已經(jīng)恢復(fù)的縱向磁化矢量大? MR信號強度越高（白）T1值越大 ?縱向磁化矢量恢復(fù)越慢 ?已經(jīng)恢復(fù)的縱向磁化矢量小MR信號強度越低（黑）脂肪的T1值約為250毫秒 ? MR信號高（白）水的T1值約為3000毫秒 ? MR信號低（黑）,反映組織縱向弛豫的快慢！,T2加權(quán)成像（T2WI）,T2值小 ? 橫向磁化矢量減少快 ? 殘留的橫向磁化矢量小? MR信號低（黑

32、）T2值大 ? 橫向磁化矢量減少慢 ?殘留的橫向磁化矢量大? MR信號高（白）水T2值約為1600毫秒 ? MR信號高腦T2值約為100毫秒 ? MR信號低,反映組織橫向弛豫的快慢！,第三節(jié)，磁共振成像序列,一、常規(guī)脈沖序列由五部分組成射頻脈沖層面選擇梯度場相位編碼梯度場頻率編碼梯度場磁共振信號,MRI脈沖序列種類很多,二、自旋回波序列（SE）,（一）與時間相關(guān)的概念1、重復(fù)時間（TR）：兩個激發(fā)脈沖間的間隔時間2

33、、回波時間（TE）：激發(fā)脈沖與產(chǎn)生回波之間的間隔時間3、回波鏈長度（ETL）：一次90o脈沖激發(fā)后所產(chǎn)生和采集的回 波數(shù)目4、反轉(zhuǎn)時間（TI）：180o反轉(zhuǎn)脈沖中點到90o脈沖中點的時間間隔5、信號激勵次數(shù)（NEX）：通過增加采集次數(shù)，降低噪聲對圖像

34、 質(zhì)量的影響 6、采集時間：整個脈沖序列完成信號采集所需要的時間,SE序列結(jié)構(gòu),激發(fā)脈沖,層面選擇梯度,相位編碼梯度,頻率編碼梯度,MR信號,,,,,,90度脈沖激發(fā)組織產(chǎn)生橫向磁化矢量,SE序列圖,90度脈沖關(guān)閉后，所產(chǎn)生的橫向磁化矢量很快衰減（自由感應(yīng)衰減 FID）,橫向磁化矢量衰減是由于質(zhì)子失相位,質(zhì)子失相位的原因1、質(zhì)子小磁場的相互作用造

35、成磁場不均勻（隨機）－－真正的T2弛豫2、主磁場的不均勻（恒定），后者是造成質(zhì)子失相位的主要原因,1+2產(chǎn)生的橫向磁化矢量衰減實際上為T2*弛豫,180度復(fù)相脈沖可以抵消主磁場恒定不均勻造成的信號衰減，從而獲得真正的T2弛豫圖像,180度脈沖可使因主磁場恒定不均勻造成失相質(zhì)子的相位重聚，產(chǎn)生自旋回波。,復(fù)相脈沖的作用模擬,SE序列形成機制,SE序列特點,采用90度激發(fā)脈沖和180度復(fù)相脈沖進行成像磁共振成像的經(jīng)典序列，臨床上得到廣泛

36、應(yīng)用序列結(jié)構(gòu)比較簡單，信號變化容易解釋組織對比度號，SNR較高，偽影少掃描時間一般2-5分鐘,SE序列不足,一次激發(fā)僅采集一個回波，因而序列采集時間較長，T2WI常需要十幾分鐘以上采集時間長，因而難以進行動態(tài)增強掃描為較少偽影，NEX常需要2次以上，進一步增加了采集時間,三、快速自旋回波序列（FSE）,與SE序列比較SE序列：一次90度射頻脈沖激發(fā)后只有一個180度重聚脈沖，只采集一個自旋回波FSE序列：一次90度射頻脈

37、沖激發(fā)后多個180度重聚脈沖，采集多個自旋回波FSE序列中，每個TR時間內(nèi)獲得多個彼此獨立的相位編碼數(shù)據(jù)，即形成每個回波所要求的相位梯度大小不同，采集的數(shù)據(jù)可填充K空間的幾行，最終一組回波結(jié)合形成一幅圖像，從而縮短了掃描時間。,,,,,,,,90°,180°,180°,180°,180°,180°,,,90°,,,,,,回波1,回波2,回波3,回波4,回波5,,,,

38、,,,TR,ETL＝5,,,FSE序列結(jié)構(gòu)圖,快速自旋回波序列結(jié)構(gòu)圖（FSE）,快速自旋回波序列特點,極大降低掃描時間，減少運動偽影不易產(chǎn)生磁敏感偽影基本保持SE序列特點，圖像信噪比稍差，因為后面的回波因T2衰減信號降低脂肪組織信號強度增大,四、反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（IR）,反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（IR）=180o反轉(zhuǎn)脈沖+SE反轉(zhuǎn)時間（TI）：組織的縱向磁化矢量從主磁場負(fù)方向逐步恢復(fù)，大小為零的時間IR序列中，每一種組織處于特定的TI時，該組

39、織的信號為零TI值依賴于該組織的T1值，組織的T1值越長，TI值越大在TI時刻，90度脈沖激發(fā)，由于沒有宏觀縱向磁化矢量（零）而不產(chǎn)生橫向磁化矢量，該組織就不產(chǎn)生信號利用此特點，選擇性抑制某種組織的信號,反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列結(jié)構(gòu)圖（IR）,,,,,,,,,TR,,,TI,,,TE,,自旋回波,IR序列特點,優(yōu)點是增加T1對比，缺點是掃描時間長臨床應(yīng)用:IR T1WI（T1FLAIR)：增加腦灰白質(zhì)對比T2-FLAIR（黑水作用）：用

40、于純水樣成分的抑制脂肪抑制T1WI脂肪抑制T2WI,T2FLAIR,STIR,T1FLAIR,五、梯度回波序列（GRE）,基本原理小角度RF脈沖激發(fā)后，在頻率編碼方向上先施加一個離相位梯度場，再施加一個聚相位梯度場，使相位重聚，得到梯度回波信號（GRE）。梯度回波的產(chǎn)生依靠讀出梯度場的切換小角度激發(fā)脈沖稱為α脈沖，一般在10o～90o之間,常規(guī)GRE序列的結(jié)構(gòu),梯度回波序列的特點,使用小角度激發(fā)，加快成像速度反映的是T2*弛

41、豫信息而非T2弛豫信息圖像信噪比較低對磁場不均勻性敏感血流呈高信號,六、擾相梯度回波序列,在梯度回波的下一次α脈沖前，在層面選擇方向、相位編碼方向、頻率編碼方向都施加一個很強的梯度場，人為造成磁場不均勻，加快質(zhì)子失相位，消除前一次殘留的橫向磁化矢量，縮短TR，提高成像速度。即施加擾相梯度場的梯度回波序列稱為擾相梯度回波序列此序列在不同的公司有不同的名稱GE公司：SPGR 西門子：FLASH 飛利浦：FFE,擾

42、相梯度回波序列結(jié)構(gòu)圖,擾相GRE-T1WI臨床應(yīng)用,腹部憋氣擾相GRE-T1WI擾相GRE-2D 、3D MRA擾相GRE-3D動態(tài)增強MRA水成像動態(tài)增強軟骨成像,七、平面回波成像技術(shù)（EPI）,在GRE序列基礎(chǔ)上發(fā)展而來的快速成像序列常規(guī)GRE序列在讀出梯度場只有一次正反向切換，只產(chǎn)生一個梯度回波信號；EPI在讀出梯度場有多次正反向切換，產(chǎn)生多個回波信號EPI與其他基礎(chǔ)序列結(jié)合發(fā)展成各種快速成像序列： 梯度

43、回波EPI、自旋回波EPI、反轉(zhuǎn)恢復(fù)EPI等臨床應(yīng)用：不合作者、嬰兒等快速掃描彌散成像灌注成像,第四節(jié)，磁共振成像及輔助技術(shù)一、脂肪抑制序列,MR成像中通過調(diào)整采集參數(shù)而選擇性的抑制脂肪信號，使其失去亮的信號特征而變?yōu)榘敌盘?，以區(qū)分同樣為亮信號的不同結(jié)構(gòu),脂肪特性：質(zhì)子密度高，T1值很短，T2值很長，因此在T1WI上呈高信號，T2WI上呈較高信號一方面能為病變檢出提供良好的天然對比，如：腎上腺周圍有脂肪襯托，可以很好顯示,

44、另一方面也可能降低MR圖像質(zhì)量，影響病變檢出具體表現(xiàn)在：脂肪組織引起的運動偽影水脂界面上的化學(xué)位移偽影脂肪組織的存在降低了圖像的對比脂肪組織的存在降到了增強的效果,MRI中抑制脂肪的意義,減少運動偽影、化學(xué)位移偽影抑制脂肪信號，增加圖像的對比增加增強掃描的效果鑒別病灶內(nèi)是否含有脂肪,脂肪抑制技術(shù)種類：（一）頻率選擇飽和法,基本原理：由于化學(xué)位移，脂肪和水分子中質(zhì)子的進動頻率存在差別，在RF施加前，先施加與脂肪中質(zhì)子進動頻

45、率一致的預(yù)脈沖，使脂肪中的氫質(zhì)子產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，而水分子中的氫質(zhì)子由于進動頻率不一致不被激發(fā)。這時，再施加RF脈沖，脂肪組織由于飽和不接收能量，因而不產(chǎn)生信號，從而達到抑制脂肪的目的。,特點,特異性高：主要抑制脂肪組織信號，不影響其他組織信號使用方便：可與SE序列、FSE序列、GRE序列結(jié)合使用掃描時間延長對磁場均勻度要求較高大FOV時，視野周邊區(qū)域脂肪抑制效果較差場強依耐性較大，中高場強脂肪抑制效果較好運動區(qū)域脂肪抑制效果較

46、差,大FOV,（二）短T1時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)法（STIR）,基本原理反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（IR）是在每個脈沖周期開始時，首先對成像層面施加180度射頻脈沖，使成像層面的宏觀磁化矢量反轉(zhuǎn)至主磁場的反方向，當(dāng)180度脈沖停止，縱向弛豫過程立即開始，經(jīng)過一定時間后再進行信號讀取，信號讀取部分可以是自旋回波（IR-SE），也可以是梯度回波（IR-GR）。180度反轉(zhuǎn)脈沖和第一個激發(fā)脈沖之間的間隔時間稱為反轉(zhuǎn)時間（TI），在脂肪抑制中所用的反轉(zhuǎn)序列稱為ST

47、IR序列,STIR特點,場強依耐性較低，低場環(huán)境也能取得較好的脂肪抑制效果對磁場的均勻度要求較低大FOV也能取得較好的脂肪抑制效果選擇性較低，如果某種組織T1值接近脂肪，也被抑制不能應(yīng)用于增強掃描時間長,（三）、頻率選擇反轉(zhuǎn)脈沖脂肪抑制技術(shù),上述兩種技術(shù)的組合，既考慮了脂肪的進動頻率，又考慮了脂肪的短T1值特性特性：僅少量增加掃描時間 一次脈沖激發(fā)完成三維容積內(nèi)的脂肪抑制

48、 幾乎不增加人體射頻的能量吸收 對磁場的均勻度要求較高,（四）選擇性水或脂肪激發(fā)技術(shù),選用水激發(fā)：抑制脂肪信號而獲得水信號選用脂肪激發(fā)：抑制水信號而獲得脂肪信號優(yōu)點：可應(yīng)用于SE、FSE、GRE等序列中 可用于2D、3D采集模式不足：對磁場的均勻性要求高,（五）化學(xué)位移成像,也稱為同相位/反相位技術(shù)脂肪和水分子中的質(zhì)子進動頻率不一樣，質(zhì)子間的相位不一致，在不同的回波時

49、間獲得不同相位差的影像通過選擇適當(dāng)?shù)幕夭〞r間，可在水和脂肪質(zhì)子宏觀磁化矢量相位一致或相位反向時采集回波信號，分別得到這兩種成分信號相減的差或信號相加的和，即反相位圖像和同相位圖像。多采用2D或3D擾相GRE T1WI序列獲得同反相位圖像反相位圖像特點：水脂混合組織信號明顯衰減 純脂肪組織信號無明細(xì)衰減

50、 勾邊效應(yīng)主要用于肝臟脂肪浸潤和含脂肪腫瘤的診斷和鑒別診斷,反相位,同相位,左腎上腺腺瘤,二、MR水成像技術(shù),利用人體內(nèi)液體具有長T2值的特性，使用重T2WI技術(shù)，即長重復(fù)時間（TR）和特長回波時間（TE），使實質(zhì)器官和流動的液體呈低信號，而流動緩慢或相對靜止的液體呈高信號，從而顯示含水管腔的形態(tài)。流動緩慢或相對靜止的液體：腦脊液、膽汁、尿液,水成像,磁共振胰膽管成像（MRCP）磁共振尿路成像（MRU）磁共振椎管成

51、像（MRM）,三、彌散加權(quán)成像（DWI）,彌散指分子的不規(guī)則隨機運動，即布朗運動DWI上水分子的隨機微觀運動的大小用彌散系數(shù)（D）來描述，單位為平方毫米/秒，D值越大，代表彌散運動越強表觀彌散系數(shù)（ADC）：不同方向分子彌散運動速度和范圍彌散敏感系數(shù)（b值）：各成像序列對組織中水分子彌散運動 的敏感程度，單位秒/平方毫米B值越大，對水分

52、子運動的檢測越敏感，但圖像的信噪比相應(yīng)下降，通常取b值1000,DWI信號形成機制,活體組織中，水分子的彌散運動包括細(xì)胞外、細(xì)胞內(nèi)和跨細(xì)胞運動以及微循環(huán)（灌注）、細(xì)胞外運動和灌注是組織DWI信號衰減的主要原因。組織內(nèi)水分子的隨機運動越多，在DWI中信號衰減越明顯。自由水比固體組織具有極高的彌散系數(shù)，在DWI上呈明顯低信號。,基本脈沖序列SE EPI,DWI定量分析,DWI圖：彌散受限組織或長T2組織表現(xiàn)為高信號，（腦脊液是黑的）

53、ADC圖：彌散受限組織表現(xiàn)為低信號，彌散程度高的組織表現(xiàn)為高信號（腦脊液是亮的）,=,&,b=0 b=1000 ADC,DWI臨床應(yīng)用,急性腦梗塞的早期診斷腫瘤或炎性病變的診斷與鑒別診斷,四、磁敏感加權(quán)成像（SWI）,基本原理利用組織間磁敏感性不同而成像的一種新技術(shù)高分辨率、3D采集、梯度回波成像磁敏感性物質(zhì)：血

54、液代謝產(chǎn)物、小靜脈、鐵沉積對局部磁場變化敏感，圖像表現(xiàn)為低信號主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng),SWI臨床應(yīng)用,腦血管病腦外傷：微出血腦血管畸形腦腫瘤變性病,海綿狀血管瘤,DAI,五、磁共振波譜（MRS）,一種無創(chuàng)性檢測人體正常和病變組織細(xì)胞代謝變化的技術(shù)主要研究人體能量代謝的病理生理變化，從代謝方面對病變進一步定性原理：不同化合物的相同原子核，相同化合物的不同原子核之間，由于所處的化學(xué)環(huán)境不同，其周圍磁場強度會有輕微的變化，共振

55、頻率會有差別，這種現(xiàn)象叫化學(xué)位移MRS掃描后，產(chǎn)生一個質(zhì)子成分按頻率分布的波譜圖目前研究最多的是1H,正常波譜圖,橫軸代表化學(xué)位移，頻率差別，單位ppm,縱軸代表信號強度,代謝物化學(xué)位移,MRS技術(shù),序列選擇點分辨波譜法（PRESS）激勵回波法（STEAM）檢查方法單體素氫質(zhì)子多體素氫質(zhì)子,單體素,臨床應(yīng)用,評價腦發(fā)育程度腦腫瘤代謝性病變感染性病變脫髓鞘病變?nèi)毖圆∽?膠質(zhì)瘤：NAA峰下降，Cho峰升高,其他,空

56、間飽和及空間標(biāo)記技術(shù)灌注加權(quán)成像技術(shù)腦功能成像技術(shù)MR脊神經(jīng)成像觸發(fā)及門控技術(shù),第五節(jié)，磁共振血管成像（MRA）,MR血管成像是利用MR成像技術(shù)來描述解剖組織中血管路徑的方法一般分為：時間飛越法（time of fly TOF）相位對比法（phase contrast PC）對比增強MRA（CE-MRA）,TOF及PC法屬于不需使用造影劑進行成像的技術(shù)，利用血液流動的磁共振成像特點，對血管和血流信號特征顯示的一種無創(chuàng)

57、檢查技術(shù)，基于梯度回波序列對比增強MRA是利用順磁性造影劑縮短血液T1的磁共振血管成像技術(shù)，,一、時間飛越法MRA（TOF）,TOF技術(shù)是基于血液的流入增強效應(yīng)，使用梯度回波序列靜止組織經(jīng)過連續(xù)多次激勵后靜止組織處于穩(wěn)定飽和狀態(tài)，信號很低或不產(chǎn)生信號；而流入成像層面的血液則由于流入性增強效應(yīng)表現(xiàn)很亮的信號。TOF是利用GRE序列的流動補償，依靠流入增強效應(yīng)區(qū)分靜止和流動的質(zhì)子,常用技術(shù)：2D-TOF 3D-TOF,,流動

58、質(zhì)子運動而不被飽和，產(chǎn)生亮信號,靜止質(zhì)子無位移而被飽和，信號很低或不產(chǎn)生信號,2D-TOF MRA,利用TOF技術(shù)進行連續(xù)薄層采集，然后對原始圖像進行后處理重建擾相梯度回波T1加權(quán)序列,2D-TOF MRA特點,優(yōu)點：組織背景抑制效果較好層面飽和較輕，有利于顯示慢血流，用于靜脈顯影掃描速度較快，成像時間短,不足：空間分辨率較差流動失相位明顯易受渦流影響，易出現(xiàn)假象后處理效果不如3D-TOF,3D-TOF MRA特點

59、,優(yōu)點：高空間分辨率，高信噪比體素較小，流動失相位較輕對快速和中等流速血流敏感多塊的重疊掃描可擴大掃描范圍,是對整個容積進行激發(fā)和采集,不足：不利于慢血流顯示，顯示靜脈沒有可靠性背景效果抑制較差掃描時間長,磁共振血管造影 頸動脈和椎動脈： 1, 頭臂干； 2, 鎖骨下動脈（右側(cè)）； 3, 椎動脈（右側(cè)）；4, 頸總動脈 （右側(cè)）； 5, 頸內(nèi)動脈（右側(cè)）； 6, 椎動脈 （左側(cè)）； 7, 頸內(nèi)動脈 （左側(cè)）；

60、8, 頸外動脈 （左側(cè)）； 9, 頸總動脈 （左側(cè)）； 10, 鎖骨下動脈 （左側(cè)）；11,大動脈 。,二、相位對比法（PC）,PC是GRE序列，利用血流速度不同引起的相位改變來區(qū)分靜止和流動的質(zhì)子,PC在重建血管時用兩次采集相減,靜止質(zhì)子被減去而流動質(zhì)子保留,PC利用雙極梯度采集圖像,三、對比增強MRA（CE-MRA）,優(yōu)點：顯示血管更可靠顯示血管狹窄更真實一次增強效果可以顯示動脈和靜脈不容易遺漏動脈瘤不足：需要造影劑不

61、能提供血流動力學(xué)分析,第六節(jié)、磁共振圖像質(zhì)量控制及偽影處理,影響MR圖像質(zhì)量因素很多組織特定參數(shù)（內(nèi)在）：質(zhì)子密度、T1弛豫時間、T2弛豫時間、化學(xué)位移、體液流動、組織灌注、分子彌散等操作選擇參數(shù)（外在）：各種脈沖序列參數(shù)，包括：TR、TE、TI、NEX、FOV、層厚、矩陣、反轉(zhuǎn)角、帶寬等,一、評價MR圖像質(zhì)量主要指標(biāo),（一）噪聲和信噪比信噪比：平均信號強度與平均噪聲強度的比值噪聲：患者、環(huán)境和MR系統(tǒng)電子設(shè)備產(chǎn)生的不需要的隨

62、機信號信噪比越高，圖像質(zhì)量越好影響信噪比的因素：靜磁場強度、層厚、FOV、矩陣、TR、TE、反轉(zhuǎn)時間、激勵次數(shù)、反轉(zhuǎn)角、帶寬等,（二）對比度兩個相鄰的不同組織信號強度差影響因素：脈沖序列：自旋回波、梯度回波等序列參數(shù)：TR、TE、TI、反轉(zhuǎn)角等對比劑,（三）分辨率空間分辨率：二維圖像對三維體素的反應(yīng)能力密度分辨率：不同組織信號強度的差異時間分辨率：同一組織在不同時相信號強度的差異空間分辨率越高，圖像質(zhì)量越好影響

63、因素：場強、體素大小、層厚、矩陣、FOV、,（四）偽影圖像中出現(xiàn)了人體不存在的信息或與實際解剖不相符的信號種類設(shè)備偽影運動偽影金屬異物偽影,（一）化學(xué)位移偽影水和脂肪中質(zhì)子進動頻率不同，造成水和脂肪在頻率編碼方向移位，出現(xiàn)化學(xué)位移偽影水位于脂肪一側(cè)交界面為亮線偽影水位于脂肪另一側(cè)交界面為黑線偽影消除措施：增加帶寬、縮小FOV改變頻率編碼方向選用抑水或抑制脂肪技術(shù),（二）卷褶偽影FOV小于被檢查部位時，F(xiàn)OV以外

64、的組織影被卷褶到圖像的對側(cè)消除措施：增大FOV將被檢查部位最小直徑放置在相位編碼方向上,（三）運動偽影生理性運動：心血管搏動、呼吸、腸蠕動自主性運動：吞咽、咀嚼、眼球運動控制方法：生理性:門控技術(shù)自主性：縮短掃描時間、患者配合、鎮(zhèn)靜等,第七節(jié)、磁共振成像檢查技術(shù)一、MRI檢查適應(yīng)癥、禁忌癥,（一）MRI檢查適應(yīng)癥1、中樞神經(jīng)系統(tǒng)：最具有優(yōu)勢2、顱頸交界部位、脊柱及椎管3、頸部病變4、縱膈病變5、心臟及大血管

65、病變6、腹部及盆腔實質(zhì)性臟器7、四肢關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨、肌腱韌帶,（二）MR檢查禁忌癥,安裝心臟起搏器及神經(jīng)刺激器冠狀動脈支架植入術(shù)后、人工心臟瓣膜體內(nèi)有各種金屬植入物妊娠期婦女危急重癥患者需要使用生命支持系統(tǒng)癲癇病人幽閉恐懼癥患者,絕對和相對之分？,磁共振檢查前注意事項,嚴(yán)禁將下列物品帶入掃描間?。。∈謾C、U盤、掌上電腦、磁卡、手表、鑰匙、打火機、金屬硬幣、金屬胸罩、發(fā)夾、眼鏡、金屬飾品、項鏈、耳環(huán)、助聽器、病床

66、輪椅、搶救器材等,三、MRI檢查方法,普通檢查：不需要注入對比劑常用序列：T1WI、T2WI、FLAIR、DWI、STIR成像方位：常規(guī)軸位、輔以冠狀位、矢狀位增強檢查：靜脈內(nèi)注入對比劑發(fā)現(xiàn)病變、定性診斷,磁共振特殊檢查,動態(tài)增強功能成像：DWI、PWI血管成像：MRA水成像：MRCP、MRU波譜成像（MRS）磁敏感成像SWI,四、磁共振對比劑,對比劑分類：細(xì)胞內(nèi)外對比劑：細(xì)胞外對比劑:釓劑（應(yīng)用最廣泛）

67、 細(xì)胞內(nèi)對比劑：特異性與靶細(xì)胞相結(jié)合 （網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞對比劑 肝細(xì)胞對比劑）磁敏感性對比劑：順磁性對比劑：Gd-DTPA 超順磁性對比劑 鐵磁性對比劑組織特性對

68、比劑：肝特異性對比劑（SPIO） 血池對比劑,臨床應(yīng)用,增強檢查：發(fā)現(xiàn)病變、定性診斷灌注成像：腦梗塞、心肌梗死對比增強MRA,第八節(jié)、MRI圖像分析與診斷方法,一、MRI圖像分析（一）正常組織MRI表現(xiàn)水（自由水、結(jié)合水）：長T1長T2信號脂肪或骨髓：短T1長T2信號肌肉：中等信號（黑或黑灰）韌帶和肌腱：長T1短T2（低信號）骨皮質(zhì)：長T1短T2低信