mri基本原理 ppt課件

1、MRI原理及進(jìn)展,襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院-隗志峰,復(fù)習(xí)舊課,原子和原子核及軌道電子的關(guān)系H、Na、P、原子的特性,一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成,一般的MRI儀由以下幾部分組成主磁體梯度線圈脈沖線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其他輔助設(shè)備,主磁體,磁共振最基本的構(gòu)建 產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置 最重要的指標(biāo)為磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻度,,MRI按磁場(chǎng)產(chǎn)生方式分類(lèi),永磁,電磁,常導(dǎo),超導(dǎo),主磁體,0.35T 永磁磁體,1.5T 超導(dǎo)磁體,MR按主磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分類(lèi)MR

2、I圖像信噪比與主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)成正比低場(chǎng): 小于0.5T中場(chǎng)：0.5T－1.0T高場(chǎng): 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高場(chǎng)強(qiáng)：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）,梯度線圈,作用：空間定位產(chǎn)生信號(hào)梯度線圈性能的提高 ? 磁共振成速度加快沒(méi)有梯度磁場(chǎng)的進(jìn)步就沒(méi)有快速、超快速成像技術(shù),,脈沖線圈,作用：如同無(wú)線電波的天線激發(fā)人體產(chǎn)生共振（廣播電臺(tái)的發(fā)射天線）采集MR信號(hào)（收音機(jī)的天線）,,脈沖

3、線圈的分類(lèi)激發(fā)并采集MRI信號(hào)（體線圈）僅采集MRI信號(hào)，激發(fā)采用體線圈進(jìn)行（絕大多數(shù)表面線圈）,3D-FFEMatrix 512×512FOV 2.5cm,利用2.3cm顯微線圈采集的指紋MR圖像,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及譜儀,數(shù)據(jù)的運(yùn)算控制掃描顯示圖像,,其他輔助設(shè)備,空調(diào)檢查臺(tái)激光照相機(jī)液氦及水冷卻系統(tǒng)自動(dòng)洗片機(jī)等,,二、MRI的基本原理、基本概念,1、人體MR成像的物質(zhì)基礎(chǔ),原子的結(jié)構(gòu),,原子核總是繞著

4、自身的軸旋轉(zhuǎn)－－自旋 ( Spin ),地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)原子核總是不停地按一定頻率繞著自身的軸發(fā)生自旋 ( Spin )原子核的質(zhì)子帶正電荷，其自旋產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱(chēng)為核磁，因而以前把磁共振成像稱(chēng)為核磁共振成像（NMRI）。,自旋與核磁,,地磁、磁鐵、核磁示意圖,,用于人體MRI的為1H（氫質(zhì)子），原因有：1、1H的磁化率很高；2、1H占人體原子的絕大多數(shù)。通常所指的MRI為氫質(zhì)子的MR圖像。,何種原子核用于人體MR成像？,,

5、人體內(nèi)有無(wú)數(shù)個(gè)氫質(zhì)子（每毫升水含氫質(zhì)子3×1022）每個(gè)氫質(zhì)子都自旋產(chǎn)生核磁現(xiàn)象人體象一塊大磁鐵嗎？,通常情況下人體內(nèi)氫質(zhì)子的核磁狀態(tài),通常情況下，盡管每個(gè)質(zhì)子自旋均產(chǎn)生一個(gè)小的磁場(chǎng)，但呈隨機(jī)無(wú)序排列，磁化矢量相互抵消，人體并不表現(xiàn)出宏觀磁化矢量。,把人體放進(jìn)大磁場(chǎng),2、人體進(jìn)入主磁體發(fā)生了什么？,沒(méi)有外加磁場(chǎng)的情況下，質(zhì)子自旋產(chǎn)生核磁，每個(gè)氫質(zhì)子都是一個(gè)“小磁鐵”，但由于排列雜亂無(wú)章，磁場(chǎng)相互抵消，人體并不表現(xiàn)出宏觀的磁

6、場(chǎng)，宏觀磁化矢量為0。,進(jìn)入主磁場(chǎng)前后人體組織質(zhì)子的核磁狀態(tài),,,處于高能狀態(tài)太費(fèi)勁，并非人人都能做到,處于低能狀態(tài)的略多一點(diǎn),進(jìn)入主磁場(chǎng)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(cè)出縱向磁化矢量,,？,MR能檢測(cè)到怎樣的磁化矢量呢？？？,,MR不能檢測(cè)到縱向磁化矢量，但能檢測(cè)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？,？,？,？,3、什么叫共振，怎樣產(chǎn)生磁共振？

7、,共振：能量從一個(gè)震動(dòng)著的物體傳遞到另一個(gè)物體，而后者以前者相同的頻率震動(dòng)。,,體內(nèi)進(jìn)動(dòng)的氫質(zhì)子怎樣才能發(fā)生共振呢？,給低能的氫質(zhì)子能量，氫質(zhì)子獲得能量進(jìn)入高能狀態(tài)，即核磁共振。,？,怎樣才能使低能氫質(zhì)子獲得能量，產(chǎn)生共振，進(jìn)入高能狀態(tài)？,90度脈沖繼發(fā)后產(chǎn)生的宏觀和微觀效應(yīng),低能的超出部分的氫質(zhì)子有一半獲得能量進(jìn)入高能狀態(tài)，高能和低能質(zhì)子數(shù)相等，縱向磁化矢量相互抵消而等于零,,使質(zhì)子處于同相位，質(zhì)子的微觀橫向磁化矢量相加，產(chǎn)生宏觀橫向

8、磁化矢量,90度脈沖激發(fā)使質(zhì)子發(fā)生共振，產(chǎn)生最大的旋轉(zhuǎn)橫向磁化矢量，這種旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量切割接收線圈，MR儀可以檢測(cè)到。,,,無(wú)線電波激發(fā)后，人體內(nèi)宏觀磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)了90度，MRI可以檢測(cè)到人體發(fā)出的信號(hào)氫質(zhì)子含量高的組織縱向磁化矢量大，90度脈沖后偏轉(zhuǎn)道橫向的磁場(chǎng)越強(qiáng)，MR信號(hào)強(qiáng)度越高。此時(shí)的MR圖像可區(qū)分質(zhì)子密度不同的兩種組織,非常重要,檢測(cè)到的僅僅是不同組織氫質(zhì)子含量的差別，對(duì)于臨床診斷來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們總是在90度脈沖

9、關(guān)閉后過(guò)一定時(shí)間才進(jìn)行MR信號(hào)采集。,非常重要,4、射頻線圈關(guān)閉后發(fā)生了什么？,無(wú)線電波激發(fā)使磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)90度，關(guān)閉無(wú)線電波后，磁場(chǎng)又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向),無(wú)線電波激發(fā)使磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)90度，關(guān)閉無(wú)線電波后，磁場(chǎng)又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向),射頻脈沖停止后，在主磁場(chǎng)的作用下，橫向宏觀磁化矢量逐漸縮小到零，縱向宏觀磁化矢量從零逐漸回到平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為核磁弛豫。核磁弛豫又可分解為兩個(gè)部分：橫向弛豫 縱向弛豫,橫向弛豫,也稱(chēng)為T(mén)2弛豫

10、，簡(jiǎn)單地說(shuō)，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過(guò)程。,,,,,,,,不同的組織橫向弛豫速度不同不同的組織T2值不同,縱向弛豫,也稱(chēng)為T(mén)1弛豫，是指90度脈沖關(guān)閉后，在主磁場(chǎng)的作用下，縱向磁化矢量開(kāi)始恢復(fù)，直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過(guò)程。,,,,,,,,,,,,不同組織有不同的縱向弛豫速度不同組織T1值不同,重要提示,不同組織有著不同質(zhì)子密度橫向(T2)弛豫速度縱向(T1)弛豫速度這是MRI顯示解剖結(jié)構(gòu)和病變的基礎(chǔ),？,5、磁共振“加權(quán)

11、成像”,T1WI,T2WI,PD,,MR能檢測(cè)到怎樣的磁化矢量呢？？？,,MR不能檢測(cè)到縱向磁化矢量，但能檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,在任何序列圖像上，信號(hào)采集時(shí)刻旋轉(zhuǎn)橫向的磁化矢量越大，MR信號(hào)越強(qiáng),,,所謂的加權(quán)就是“重點(diǎn)突出”的意思T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別質(zhì)子密度加權(quán)成像（PD）－突出組織氫質(zhì)子含量差別,何為加權(quán)？？？,,T

12、2加權(quán)成像（T2WI),T2值小 ? 橫向磁化矢量減少快 ? MR信號(hào)低（黑）T2值大 ? 橫向磁化矢量減少慢 ? MR信號(hào)高（白）水T2值約為3000毫秒 ? MR信號(hào)高腦T2值約為100毫秒 ? MR信號(hào)低,反映組織橫向弛豫的快慢！,T2WI,,,,,T1加權(quán)成像(T1WI),T1值越小 ? 縱向磁化矢量恢復(fù)越快 ? MR信號(hào)強(qiáng)度越高（白）T1值越大 ? 縱向磁化矢量恢復(fù)越慢 ? MR信號(hào)強(qiáng)度越低（黑）脂肪的T1值約為25

13、0毫秒 ? MR信號(hào)高（白）水的T1值約為3000毫秒 ?，MR信號(hào)低（黑）,反映組織縱向弛豫的快慢！,？,T1WI,,,,,重要提示!!!,人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應(yīng)的正常組織大，因而在T1WI上比正常組織“黑”，在T2WI上比正常組織“白”。,,,,,90,180,回波,TE,TR,TE：回波時(shí)間TR：重復(fù)時(shí)間,6、如何區(qū)分T1WI、T2WI,,如何區(qū)分T1WI、T2WI,1、看TR、TE T2WI：長(zhǎng)TR（>

14、;2000毫秒）、長(zhǎng)TE（>50毫秒） T1WI ：短TR （400-800毫秒）短TE（10-15毫秒）,T2WI,T1WI,,如何區(qū)分T1WI、T2WI,2、看水和脂肪T1WI：水（如腦脊液、胃液、腸液、尿液）呈低信號(hào)（黑）脂肪呈很高信號(hào)（很白）T2WI：水呈很高信號(hào)（很白）脂肪信號(hào)有所降低（灰白）,,T2WI,T1WI,3、看其他結(jié)構(gòu)腦組織：T1WI:白質(zhì)比灰質(zhì)信號(hào)高T2WI:白質(zhì)比灰質(zhì)信號(hào)低腹部

15、：T1WI:肝臟比脾臟信號(hào)高T2WI:肝臟比脾臟信號(hào)低,如何區(qū)分T1WI、T2WI,,T2WI,T1WI,T1WI,T2WI,作業(yè),名詞解釋1、T1WI、T2WI、TDWI2、何為加權(quán)3、何為弛豫,復(fù)習(xí)舊課內(nèi)容,T1WI、T2WI、TDWI、加權(quán)、何為弛豫,三、MRI進(jìn)展方向,成像速度更快常規(guī)SE 、T2WI序列 15-25分鐘快速超快速梯度回波 1秒以?xún)?nèi)EPI

16、 100毫秒以?xún)?nèi),４分５３秒,１秒,空間分辨率更高常 規(guī)：256?256高分辨：512 ?512，1024 ?1024,512 ?512,從單純形態(tài)學(xué)分析向功能成像轉(zhuǎn)變腦功能成像心功能成像肝功能成像腎功能成像磁共振波譜分析（MRS）,腦功能成像,磁共振波譜分析,應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大早期：顱腦、脊柱目前：可用于全身各部位,四、MRI的基本技術(shù)和新技術(shù),,常規(guī)MRI超快速M(fèi)RIMRA擴(kuò)散成像灌注加

17、權(quán)MR水成像,腦功能成像 MRI仿真內(nèi)窺鏡 MRI電影 MR頻譜分析 介入性MRI,1、常規(guī)MRI,包括常規(guī)T1WI 、T2WI、質(zhì)子加權(quán)成像臨床工作中最常用的ＭＲＩ技術(shù),,單層成像時(shí)間短于1秒，適用于：不能控制運(yùn)動(dòng)或神志不清病人胸部、腹部屏氣掃描動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描各器官功能成像,２、超快速成像技術(shù),,３、MR血管成像（MRA）,不用造影劑的MRA（常規(guī)MRA）：適用于全身血管病變的顯示，也可用于血管血液流速、流量分析。

18、對(duì)比增強(qiáng)MRA：能提高常規(guī)MRA的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。適用于動(dòng)脈瘤、大血管疾病的MRA檢查。對(duì)于大血管疾病的檢查，對(duì)比增強(qiáng)MRA已經(jīng)能基本取代血管造影。,ＭＲＡ,,４、水分子擴(kuò)散加權(quán)成像,檢測(cè)組織內(nèi)水分子熱運(yùn)動(dòng)水平，適用于：超急性期腦梗塞的診斷和鑒別診斷，可檢出發(fā)病6小時(shí)內(nèi)甚至2小時(shí)以?xún)?nèi)的腦梗塞ＣＴ　　　?。保玻玻葱r(shí)以后常規(guī)ＭＲＩ?。叮保残r(shí)以后,T2WI,T1WI,擴(kuò)散成像,,靜脈快速注射造影劑后，利用超快速成像序列進(jìn)行掃描，

19、可反應(yīng)組織的血流灌注和血液動(dòng)力學(xué)改變，適用于：超急性期腦梗塞，大面積梗塞于血管閉塞后可立刻檢出心肌血流灌注分析，檢出早期心肌缺血,５、血流灌注成像,Ｔ２ＷＩ,灌注成像,,T2WI,６、MRI水成像技術(shù),利用人體內(nèi)的水作為天然對(duì)比劑清晰顯示含水器官的解剖和病變。內(nèi)耳水成像MR延腺管造影MR脊髓造影（MRM）MR膽胰管造影（MRCP）MR尿路造影（MRU）,ＭＲＣＰ,,內(nèi)耳水成像,3D FRFSE-MRCP,水成像序列,不用造

20、影劑快速得到高分辨率磁共振胰膽管水成像,利用人工刺激（聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)等）配合特定的MRI序列標(biāo)識(shí)出腦組織的各功能區(qū)，適用于：避免手術(shù)損傷腦科學(xué)研究,７、腦功能成像,,利用MRI薄層掃描技術(shù)及特定的軟件進(jìn)行重建，模擬纖維內(nèi)窺鏡對(duì)空腔臟器進(jìn)行腔內(nèi)觀察，有利于鼻腔、鼻咽部、氣管、支氣管、胃腸道、血管等部位病變的顯示。,８、MRI仿真內(nèi)窺鏡,,能對(duì)心臟、關(guān)節(jié)等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、功能分析,９、MRI電影,,10、MR頻譜分析,能對(duì)組織的化學(xué)元素含

21、量進(jìn)行分析，反應(yīng)組織的代謝、功能狀態(tài)。1H：檢測(cè)腦組織某些低濃度代謝產(chǎn)物31P：ATP、ADP含量分析13C：酶缺乏性疾病的診斷19F：5-FU的作用機(jī)理研究23Na：腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)評(píng)價(jià),,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤,利用MRI作為監(jiān)視手段進(jìn)行介入性放射學(xué)手術(shù)，避免醫(yī)生病人遭受放射線損害。MRI導(dǎo)向活檢MRI導(dǎo)向射頻消融MRI導(dǎo)向微波治療MRI導(dǎo)向冷凍治療MRI介導(dǎo)血管成型術(shù)和內(nèi)支架植入術(shù),11、介入性MRI,,五、MRI的優(yōu)點(diǎn)和缺

22、點(diǎn)（與CT比較）,優(yōu) 點(diǎn),組織分辨率較CT高，可檢出更多的病變大多數(shù)病變不用造影劑就能較好顯示不用造影劑就可較好顯示血管沒(méi)有骨性偽影，有利于后顱窩、椎管等部位病變的檢查多參數(shù)成像，能為病變檢出和鑒別診斷提供更多信息可任意斷面成像，CT一般僅能進(jìn)行橫斷面掃描無(wú)放射線損傷,,鈣化顯示不及CT空間分辨率一般不及CT，但現(xiàn)代先進(jìn)的MRI的空間分辨率已與CT接近受磁場(chǎng)影響，一般監(jiān)護(hù)儀器不能進(jìn)入MR室，因而不適用危重病人價(jià)格

23、比較昂貴操作較為復(fù)雜,缺 點(diǎn),,MRI的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（與CT比較）,重要提示,盡管MRI有很多優(yōu)點(diǎn)，在定位診斷方面明顯優(yōu)于CT，在定性診斷方面也能提供更多的信息，但是部分病變的MRI信號(hào)變化仍缺乏特異性，因而有些病變的定性診斷仍較困難。MRI不是萬(wàn)能的！MRI 與CT是互補(bǔ)的！,,六、MRI造影劑,最常用的是釓賁酸葡甲胺（Gd-DTPA）,作用機(jī)理：低劑量縮短組織的T1值；高劑量縮短組織的T2值。一般利用前者，表現(xiàn)為有增強(qiáng)的組織信

24、號(hào)“變白”。增強(qiáng)代表的意義：腦組織：血腦屏障的破壞。其他組織：血供豐富。,,T1WI平掃,T1WI增強(qiáng)掃描,MRI造影劑（Gd-DTPA）,和CT增強(qiáng)掃描比較的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)比好，病變檢出率高（顱腦、肝臟）更為安全（同等劑量下，其安全性是CT造影劑的20倍）使用劑量更小（一般為CT造影劑的1/10）可用于碘過(guò)敏者腎毒性明顯低于碘對(duì)比劑，可由于腎功能不全者,,七、安全注意事項(xiàng),１、絕對(duì)禁止進(jìn)入MRI室及進(jìn)行MRI檢查的情況：A、裝

25、有心臟起搏器的病人；B、有眼球金屬異物的病人；,重要提示,危險(xiǎn)！,MRI安全注意事項(xiàng),體內(nèi)有大塊金屬植入體的患者（如人工股骨頭等）應(yīng)盡量避免MRI檢查。外傷病人進(jìn)行MRI檢查前因明確體內(nèi)有無(wú)金屬。懷孕3個(gè)月以?xún)?nèi)者不宜接受MRI檢查或從事MRI工作。危重病人一般不宜接受MRI檢查（因一般監(jiān)護(hù)儀器不能進(jìn)入MRI室）。所有人員包括病人、家屬及醫(yī)務(wù)人員，進(jìn)入MR掃描室前，應(yīng)去除體表所有金屬物及其他有可能影響檢查及安全的物品，包括聽(tīng)診器