《安徽省中医院mri总论课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安徽省中医院mri总论课件（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MRI总论,安徽省中医院 安徽中医学院第一临床医学院 安徽中医学院第一附属医院,总论,影像中心,发展简史,1946年Block、Purcell发现物质核磁共振现象，核磁共振波谱学。 1973年Lauterbur发表MRI成像技术，应用于临床医学领域。 Lauterbur和Mansfierd获得2003年诺贝尔生物医学奖。,MRI成像基本原理,含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列，此时磁矩有两种取向：大部分顺磁力线排列，位能低；小部分逆
2、磁力线排列，位能高。两者差称为剩余自旋，产生净磁化矢量，亦称平衡态宏观磁化矢量M0。,成像基本原理,在这种状态下，平衡态宏观磁化矢量M0绕Z轴以Larmor频率自旋，若用额外特定频率（ Larmor频率）的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前状态。这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）。有两种弛豫时间。,成像基本原理,成像
3、基本原理,一种是自旋-晶格弛豫时间（spin-lattice relaxation time）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态63时所需的时间，称T1。,成像基本原理,另一种是自旋-自旋弛豫时间（spin-spin relaxation time），又称横向弛豫时间（transverse relaxation time）反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化矢量衰减到其原来值37时时间，称T2。 T2衰减是由共振质子之间相互磁化
4、作用所引起，与T1不同，它引起相位的变化。,成像基本原理,人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。有如CT，组织间吸收系数（CT值）差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有T1、T2和自旋核密度（P）等几个参数，其中T1与T2尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。,成像基本原理,MRI的成像方法也与CT相似。有如把检查层面分成Nx，Ny，Nz一定数量的小体积，即体素，用接收器收集信息，数字化后输入计算机
5、处理，获得每个体素的T1值（或T2值），进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。,MRI设备,1、磁体系统； 常导型； 永磁型； 超导型； 2、梯度系统； 3、射频系统； 4、计算机及数据处理系统； 5、辅助设备；,MRI设备,磁体有常导型、超导型和永磁型三种，直接关系到磁场强度、均匀度和稳定性，并影响MRI的图像质量。因此，非常重要。通常用磁体类型来说明MRI设备的类型。常导型的线圈用铜、铝线绕成，磁场强度最高可达0.150.3T，超导型的线圈用铌-钛合金线绕成，磁场强度一般为0.357.0T，用液氦及液氮冷却；永磁型的磁体由用磁性物质制成的磁砖所组成，较重，磁场强度偏低，
6、最高达0.3T。,磁体,磁体的小型化和开放式已经普及，超高场强MRI设备，如3.0T已开始应用。 低场强MRI设备，不论是永磁型、常导型或超导型都已采用开放式。性能有很大提高，图像质量、成像功能都有很大改善。成像时间也有所缩短。对病人舒适、减少幽闭恐怖感，又便于操作，不仅适于开展介入技术，而且可以方便检查的需要。,磁体,中场强开放式MRI设备也已应用。使用超导磁体和垂直磁场，有较高的场强（如1.0T），较高的梯度场强（如20mT/m）和较高的切换率，可行薄层采集，成像速度快，能得到高分辨力图像。用于MRA及功能性成像等有很好的效果。3.0T的设备已用于临床，7.0T的设备已开始应用。,MRI设
7、备,梯度线圈，修改主磁场，产生梯度磁场。其磁场强度虽只有主磁场的几百分之一。但梯度磁场为人体MR信号提供了空间定位的三维编码的可能，梯度场由X、Y、Z三个梯度磁场线圈组成，并有驱动器以便在扫描过程中快速改变磁场的方向与强度，迅速完成三维编码。,梯度系统,梯度系统关系到成像的定位、视野、矩阵、层厚与成像序列，尤其是快速成像序列等，所以是左右着MRI设备性能的关键。说明性能的参数是梯度场强（gradient strength）、爬升时间、切换率（slew rate）以及灵活性（flexibility）等。,梯度系统,梯度场强：决定切换率和得到最短的TR与TE，图像矩阵的大小和成像速度等。梯度场强可
8、达3050mT/m。高梯度场强可得高分辨力图像，缩短成像时间，但使体内梯度噪音增高，并引起神经肌肉的刺激。因此，提高梯度场强要考虑病人的耐受性。为了病人的安全，美国FDA对梯度场强的参数有严格的限制。,梯度系统,为了提高梯度场强，已开发出双梯度系统（twin gradient），在梯度系统内装一短的补充梯度线圈，将这个补充线圈放在扫描部位，由于场强迭加而提高了梯度场强。其切换率可达150mT/m/ms，可用以检查心脏和头部，有利于进行fMRI、DI、MRS等，图像的分辨力提高。 切换率高，为实现EPI序列提供了硬件保证。由于缩短TE与回波间隔时间（spacing time），而可提高信号强度，
9、使图像更为清晰。但切换率过高可引起肌肉抽搐，一般限定在150mT/m/ms以下。 梯度场强的提高，磁体内噪音也增高，影响病人，为此而设计出降噪音技术。,MRI设备,射频发射器与MR信号接收器为射频系统，射频发射器是为了产生临床检查目的不同的脉冲序列，以激发人体内氢原子核产生MR信号。射频发射器及射频线圈很象一个短波发射台及发射天线，向人体发射脉冲，人体内氢原子核相当一台收音机接收脉冲。脉冲停止发射后，人体氢原子核变成一个短波发射台，而MR信号接受器则成为一台收音机接收MR信号。脉冲序列发射完全在计算机控制之下。 MRI设备中的数据采集、处理和图像显示，除图像重建由Fourier变换代替了反投影
10、以外，与CT设备非常相似。,MRI图像特点,1、灰阶成像 具有一定T1差别的各种组织，包括正常与病变组织，转为模拟灰度的黑白影，则可使器官及其病变成像。MRI的影像反映的是MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短，而不象CT图象，灰度反映的是组织密度。 MRI的图像如主要反映组织间T1特征参数时，为T1加权象（T1 weighted image，T1WI），它反映的是组织间T1的差别。如主要反映组织间T2特征参数时，则为T2加权像（T2 weighted image，T2WI）。,MRI图像特点,MRI图像特点,T1加权像 参数选择：短TR(500ms左右)短TE(15ms30ms)。此时
11、的回波信号幅度与主要生物组织的T1值有关，因而这种图像称为T1加权像 。 T2加权像 参数选择：长TR(1500ms2500ms)长TE(90ms120ms)。此时的回波信号幅度与主要生物组织的T2值有关，因而这种图像称为T2加权像。 质子密度N(H)加权像 参数选择：长TR(1500ms2500ms)短TE(15ms30ms)。此时的回波信号幅度与主要质子密度有关，因而这种图像称为质子密度加权像。,MRI图像特点,一个层面可有T1WI和T2WI两种或多种扫描成像方法。可以分别获得T1WI与T2WI有助于显示正常组织与病变组织。正常组织，如脑神经各种软组织间T1差别明显，所以T1WI有利于观察
12、解剖结构，而T2WI则对显示病变组织较好。 在T1WI上，脂肪T1短，MR信号强，影像白；脑与肌肉T1居中，影像灰；脑脊液T1长；骨与空气含氢量少，MR信号弱，影像黑。在T2WI上，则与T1WI不同，例如脑脊液T2长，MR信号强而呈白影。,MRI图像特点,2、流空效应 心血管的血液由于流动迅速，使发射MR信号的氢原子核离开接收范围之外，所以测不到MR信号，在T1WI或T2WI中均呈黑影，这就是流空效应（flowing Void）。这一效应使心腔和血管显影，是CT所不能比拟的。 3、三维成像 MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任何方向断面的图像，有利于病变的三维定位。一般CT则难于作到直接三
13、维显示，需采用重建的方法才能获得状面或矢状面图像以及三维重建立体像。,MRI图像特点,4、运动器官成像 采用呼吸和心电图门控（gating）成像技术，不仅能改善心脏大血管的MR成像，还可获得其动态图象。,MRI检查序列技术,自旋回波序列(SE)： 首先发射一个90度的射频脉冲，间隔数至数十毫秒，在发射1个180度的射频脉冲，再过数十毫秒后，测量回波信号TR(重复时间)及TE(回波时间) 2个90度脉冲之间的时间为重复时间(TR)，90度脉冲至测量回波的时间称为回波时间(TE)。 反转恢复序列(IR)：STIR、FLAIR 快速自旋回波序列(FSE/TSE)：,MRI检查序列技术,梯度回波序列(
14、GRE)：FLASH、FISP 快速梯度自旋回波序列(TGSE)： 单次激发半傅里叶采集快速自旋回波序列（HASTE）： 平面回波成像(EPI)：,MRI对比增强检查,按增强类型： 阳性对比剂：GdDTPA； 阴性对比剂：SPIO； 体内分布： 细胞外间隙对比剂； 细胞内分布或与细胞结合对比剂； 网状内皮细胞向性对比剂； 胃肠道磁共振对比剂； 常用的造影剂为钆二乙三胺五醋酸（Gadolinium-DTPA，Gd-DTRA）,MR血管造影检查,磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA） 血管中流动的血液出现流空现象。它的MR信号强度取决于流速，流动快的
15、血液常呈低信号。因此，在流动的血液及相邻组织之间有显著的对比，从而提供了MRA的可能性。目前已应用于大、中血管病变的诊断，并在不断改善。MRA不需穿剌血管和注入造影剂，有很好的应用前景。MRA还可用于测量血流速度和观察其特征。 磁共振血管造影方法 时间飞越法（TOF） 相位对比法（PC） 对比增强MRA（CEMRA）,MR电影成像技术,磁共振电影（MRC）,MR水成像技术,MR水成像技术是MRI检查新技术中较为重要的一分子，其具有安全无创、无需对比剂、无毒副作用、无电离辐射、操作简单等优点。MR水成像技术是利用相对静止的液体在磁共振重T2加权时表现出的明显高信号强度，通过各种后处理技术获得的类
16、似于X线造影效果的液体MR影像。其主要包括磁共振胰胆管造影（MRCP）、磁共振尿路造影(MRU)、磁共振脊髓造影（MRM）,MR水成像技术,MR胰胆管成像（MRCP） MR泌尿系成像（MRU） MR椎管成像（MRM） MR内耳成像 MR涎腺管成像 MR泪道成像 MR脑室系统成像,脂肪抑制和水抑制技术,功能性成像（fMRI）,广义的fMRI包括弥散成像（diffusion imaging， DI）、灌注成像(perfusion imaging，PI)和脑皮质功能定位等。fMRI是指病变还没有引起足以由MRI发现的形态变化以前，根据其功能改变，就使病变显像以达到诊断目的MRI技术。 扩散成像（diffusion imaging，DI）和灌注成像（perfusion imaging，PI）是MRI技术中一个新的领域，它实现了功能性磁共振成像，可提供人体组织的功能信息，在中枢神经系统临床应用已非常广泛。 应用：脑、心、肺、肝,扩散成像/弥散成像,扩散成像
