MRI成像技术与新技术ppt课件.ppt

MRI成像技术与新技术MRI质量控制MRI对比剂的特点,1,成像技术新技术,2,一、MRI常规成像技术,颅脑T2-FSE;可选序列：IR-FSEFLAIR;SE-EPI垂体动态增强扫描：可选序列：FSET1WI（中等ETL）；扰相GRET1WI眼眶常需压脂四肢关节FSEPDWI/权重轻的T2WI（TE80ms）扰相GRET2*WI利于纤维软骨的显示扰相GRET1WI利于透明软骨的显示,3,肝脏T2WI：首选FSE（短ETL）+呼吸触发技术（TR=12个呼吸周期）可选压脂技术动态增强：理想动脉期图像：动脉信号最高；门脉主干轻微显影；肝静脉无对比剂理想门脉期图像：肝实质信号最高；门脉、肝静脉显示扫描起始时间：动脉期15s；门脉期5060s；平衡期3min胰腺压脂T1WI扰相GRET1WI,4,二、磁共振血管成像MagneticResonanceAngiography,5,血流的信号特点,常见的血流形式层流（laminalflow）：血流中心部血层流速最快，近血管壁的血层流速慢，呈抛物线分布。湍流（turbulentflow）：血流除轴向运动外还有非轴向运动而形成大大小小的旋涡。,6,1、流空效应SE序列时，垂直激励平面快速流动的血流接受90RF被激发；180复相RF时（TE/2）已经流出接收平面，为无信号（流空效应）。TE/2越长-越明显,激励层面90+18090,表现为低信号的血流,7,2、扫描层面内质子群位置移动造成的信号衰减3、层流流速的差别造成的失相位4、层流引起分子旋转造成的失相位5、湍流：易发生血管狭窄、分叉、转弯等处,8,1、流入性增强效应短TR使静止组织饱和，不接受新的RF而信号衰减；但总有已饱和的血流被新流入层面的未饱和的血流取代，可接受RF产生信号。长TR则相反。,血流,已饱和质子位移,已饱和质子,充分弛豫的质子,血管,切层图像,短TR,表现为高信号的血流,见于SE/GRE；多层面：上游-下游信号逐渐衰减,9,2、舒张期假门控现象：TR与心动周期同步时；且激发与采集刚好落在舒张中后期-高信号血流3、流速非常缓慢的血流4、偶回波效应：SE多回波偶回波的相位重聚5、梯度回波序列-高信号6、利用超短TR（SNR降低；过低-扩散不敏感,b=0,b=300,b=1200,39,DWI方向性：6个方向以上施加梯度场DTI表观扩散系数,b=0,b=1200,ADC,为了在图像中去掉其它权重的影响，可以利用两幅不同b值而其它条件全相同的图像来计算出纯扩散的信息。如利用一幅b=0和一幅b0的图像，便可以逐个像素地计算出表观扩散系数图（ADC）：,40,41,MR缺血的时程,T2DWIADC,42,FanG,ZangP,JingF,etal.Usefulnessofdiffusion/perfusion-weightedMRIinC6ratgliomas:correlationwithhistopathology.AcaRadiol2005；12(5):640651.,43,EPI技术的主要应用：弥散张量成像（DTI）,理论依据：水分子的限制性扩散：受周围介质的约束-一般组织各向同性：各方向上限制性扩散对称各向异性：各方向上限制性扩散不对称选用不同的弥散梯度方向：6个以上（3个主要方向+3个对角线)应用：白质纤维束成像（FiberTractography）,44,可识别三种主要纤维束：投射纤维：CST联络纤维：SLF连合纤维：胼胝体,45,PotentialofDiffusionTensorMRImagingintheAssessmentofPeriventricularLeukomalacia（FanG,YuB,QuanS,etal.ClinicalRadiology,2006:inpress),46,七、MR波谱,原理：化学位移分子结构不同所造成的同一磁性原子核进动频率的差异1HMRS技术：STEAM（激励回波采集模式）：3个90脉冲-SNR低PRESS：1个902个180脉冲-SNR高特点：磁场均匀度、场强要求高，相对代谢信息-谱线表示特定磁性原子核：1H、31P、12C、23Na、19F,47,单体素,多体素,48,梗死,代谢疾病,肿瘤,正常,49,八、MR灌注成像（PWI）,经静脉团注对比剂(Gd-DTPA)后进行的快速动态扫描T1（体部）、T2（头部）,50,MR灌注成像（PWI）,缺血血流动力学：侧枝循环-MTT血管扩张-CBV终末期：CBF,采用ASL研究,DWI与PWI不匹配-缺血半暗带,DWIADCMTTCBV,CBF=CBV/MTT,51,实验研究临床研究,52,图像质量,53,MRI常规质控指标的基本概念,矩阵、FOV、空间分辨率-显示细小结构的能力图像信噪比（signaltonoiseratio,SNR)-显示图像的能力对比噪声比（contrasttonoiseratio,CNR)-显示不同组织的能力,54,矩阵Matrix,矩阵：图像X轴、Y轴方向上的像素数目,10,10,Matrix1010,55,磁共振的矩阵可为646410241024,磁共振最常用的矩阵为256256,磁共振最常用的高分辨矩阵为512512,56,视野FOV（fieldofview）,320mm,320mm,视野：X轴、Y轴方向上实际成像区域的大小,FOV320mm320mm,57,MRI的FOV根据检查部位、序列、线圈及场强可为25mm530mm,FOV2.5cm,FOV530mm2025mm,58,空间分辨率Resolution,空间分辨：单个体素在X轴、Y轴、Z轴的大小,层面方向的空间分辨层厚,频率编码方向的空间分辨频率方向的FOV除以频率方向的Matrix,相位编码方向的空间分辨相位编码方向的FOV除以相位方向的Matrix,59,空间分辨率,30mm,10mm,30mm,10mm,空间分辨10mm10mm8mm,层厚8mm,60,根据MR的场强、线圈、序列及检查部位的不同，可选择不同的空间分辨率,MRI的层厚常为：110mm,MRI层面内的空间分辨常为：0.5mm0.5mm2mm2mm,61,FOV不变：矩阵越大，XY平面的空间分辨率越高矩阵不变：FOV越大，XY平面的空间分辨率越低层厚越厚：层面选择方向的空间分辨率越低,FOV、Matrix、层厚与Resolution的关系,62,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,矩阵不变：FOV越大，XY平面的空间分辨率越低,63,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,FOV不变：矩阵越大，XY平面的空间分辨率越高,64,矩阵、FOV、空间分辨率图像信噪比（signaltonoiseratio,SNR)对比噪声比（contrasttonoiseratio,CNR),MRI常规质控指标的基本概念,65,信噪比，SNRSignaltoNoiseRatio,图像质量的最重要、最基本的指标,良好的SNR是MRI清楚解剖结构、病变及其特性的基础,66,高质量的MR图像必具有较高的SNR,高SNR意味着较高的有效信号强度和较低的噪声信号,SNR=SItissue/SDbackground,67,影响SNR的主要因素,主磁场场强（正比关系）表面线圈空间分辨Voxel体积大小（正比）层厚、Matrix、FOV采集次数（平方根正比）序列及其参数,68,矩阵、FOV、空间分辨率图像信噪比（signaltonoiseratio,SNR)对比噪声比（contrasttonoiseratio,CNR),MRI常规质控指标的基本概念,69,对比噪声比（CNR),在图像拥有一定SNR的条件下，足够的CNR是检出病变（特别是实质脏器内病变）的根本保证。T1WI：CNR反映图像的T1对比T2WI：CNR反映图像的T2对比,70,CNR的检测,CNR（SI1SI2）/SD3,SI组织信号强度的平均值SD3背景噪声的标准差,71,同一个肝脏病变用几个不同的序列可得到不同的CNR，CNR高的序列有利于病变的检出,72,影响CNR的主要因素,是否具有足够的SNR序列扫描参数病变与正常组织的差异伪影空间分辨是否使用对比剂,73,图像伪影,74,MRI的伪影,设备伪影；运动伪影；磁化率伪影和金属异物伪影；,75,MRI伪影-设备伪影,化学位移伪影由于化学位移现象导致的图像伪影产生的原因是因为脂肪中的质子的进动频率要比水中的质子快（约为3.5PPM）：如果以水分子中的质子的进动频率为MR成像的中心频率，则脂肪信号在频率编码方向上将向梯度场强较低的一侧错位，使邻近的两种像素信号重叠。结果在一侧脂肪-水界面出现高信号带，而另一侧水-脂肪界面出现低信号带特点：出现在频率编码方向上脂肪组织的信号向频率编码梯度场强较低的一侧移位场强越高，化学位移伪影也越明显对策：改变频率编码方向、压脂、增加频率编码带宽,76,77,卷褶伪影当受检物体的尺寸超出FOV的大小，FOV外的组织信号将折叠到图像的另一侧出现在频率编码方向、相位编码方向特点：由FOV小于受检部位所致常出现在相位编码方向上FOV外一侧的信号组织卷褶并重叠到图像的另一侧对策：增大FOV、切换频率编码与相位编码方向、相位编码方向超范围编码,78,79,截断伪影也称环状伪影容易出现在两种情况下：图像的空间分辨力较低（即像素较大）在两种信号强度差别很大的组织间，如脑脊液与骨皮质之间特点：常出现在空间分辨力较低的图像上相位编码方向往往更为明显表现为多条明暗相间的弧线或条带对策：增加图像空间分辨力、采集时间,80,81,部分容积效应MR图像同样存在部分容积效应，造成病变的信号强度不能得以客观的表达，同时将影响病变与正常组织的对比解决的方法主要是减薄层厚。,在一样的位置得到两幅头部轴位T1加权像，第二幅像显示VII和VIII颅神经（cranialnerves），第一幅像则没有，原因是部分体积平均。第一幅像片厚为10mm，第二幅像为3mm。,82,层间干扰MR成像需要采用射频脉冲激发，由于受梯度场线性、射频脉冲的频率特性等影响，实际上MR二维采集时扫描层面附近的质子也会受到激励，这样会造成层面之间的信号相互影响，这种效应称之为层间干扰（crosstalk）或层间污染（crosscontamination）层间干扰的结果往往是偶数层面的图像整体信号强度降低，因而出现统一序列的MR图像一层亮一层暗相间隔的现象对策：设置层间距、跳跃式采集图像、三维采集,83,84,MRI伪影运动伪影,生理性运动伪影：呼吸、心脏大血管搏动、血流以及CSF波动等；自主性运动伪影：吞咽、眼球运动、身体移动等。原因：信号采集过程中，运动器官在每一次激发、编码及信号采集时所处的位置或形态发生了运动-出现相位的错误，在傅立叶变化转换时其信号的位置即发生错位共同特点：主要出现在相位编码方向上伪影的强度取决于运动结构的信号强度，后者信号强度越高，相应的伪影越亮伪影复制的数目、位置受基本正弦运动的相对强度、TR、NEX、FOV等因素的影响,85,第一幅像是女性盆腔，由于采集期间肠蠕动有严重的伪影，第二幅像静脉注射了抗痉挛药物,蠕动造成的运动伪影,86,任何类型病人运动产生的伪影都会在相位方向（本例为前后方向）传播，左面的图像是在获取数据时病人有吞咽运动，产生伪影，注意脊髓上信号强度增加的区域。适当使用预饱和RF脉冲可消除这种伪影,吞咽运动,87,MRI伪影磁化率和金属伪影,两种磁化率差别较大的组织界面上将出现伪影，称为磁化率伪影铁磁性物质的磁化率很高磁化率伪影表现为局部信号明显减弱或增强，常同时伴有组织变形特点：常出现在磁化率差别较大的组织界面附近，如脑脊液与颅骨间、气体与组织之间等体内或体外铁磁性物质可出现严重的磁化率率伪影GRE序列对磁化率变化较敏感，更容易出现磁化率伪影，EPI序列的磁化率伪影更为明显一般随TE的延长，磁化率伪影越明显，因此T2WI或T2*WI的磁化率伪影较T1WI明显,88,磁性假牙,非磁性假牙,89,磁性项链,90,对比剂,91,使用MRI对比剂的目的,提高图像的信噪比和对比噪声比，有利于病灶的检出通过病灶的不同增强方式和类型，帮助病灶定性提高MR血管成像的质量利用组织或细胞特异性对比剂获得特异性信息，可提高病灶检出率或定性诊断的准确率,92,MRI对比剂作用原理,通过影响质子的弛豫时间，间接地改变组织的信号强度有些物质（顺磁性物质）缩短质子的弛豫时间，而有些物质（逆磁性物质）则延长质子的弛豫时间利用这些物质对质子弛豫时间的不同影响，可选择性的增加或减低组织的信号强度，通过人工对比的方法达到提高组织对比度的目的,93,MRI对比剂的分类,按其对T1弛豫和T2弛豫的影响：T1加权对比剂T2加权对比剂按其对信号强度的影响（增强或减弱）：阳性对比剂和阴性对比剂按对比剂在体内的生物分布特点：非特异性和特异性对比剂：细胞外间隙对比剂，经肾脏排泄，又称肾性对比剂特异性对比剂：选择性分布于某些器官和组织，不经过或仅部分肾脏，也称为非肾性对比剂根据不同的磁特性：顺磁性、超顺磁性、铁磁性以及逆磁性四种,94,离子型非特异性细胞外液对比剂,目前临床广泛应用的是稀土元素镉(Gd+3)与二乙稀五胺乙酸的螯合物-Gadolinium-DTPA（Gd-DTPA)，是一种顺磁性物质，商品名为马根维显。具有弛豫性强、毒性小、安全系数大、细胞外分布、不通过正常的BBB、迅速由肾脏排出、在人体内结构稳定、具有高溶解度以及口服也不被胃粘膜吸收等特征。,95,MRI造影剂（Gd-DTPA）,和CT增强扫描比较的优点：更为安全（同等剂量下，其安全性是CT造影剂的20倍）对比好，病变检出率高（颅脑、肝脏）使用剂量更小（一般为CT造影剂的1/10）,96,机理：改变局部组织的磁环境而间接增强。PRE效应，同时缩短组织的T1和T2；T2PRE效应（T2质子弛豫增强），缩短组织的T2。半数致死量（LD50）为20mmol/kg体重，常用剂量：0.10.2mmol/kg体重，一般只作T1-WI。,97,最常用的是钆贲酸葡甲胺（）,作用机理：低剂量缩短组织的T1值；高剂量缩短组织的T2值。一般利用前者，表现为有增强的组织信号“变白”。增强代表的意义：脑组织：血脑屏障的破坏。其他组织：血供丰富。,T1WI平扫,T1WI增强扫描,98,Gd-DTPA适应症,脑和脊髓病变，出现强化提示血脑屏障的破坏，如肿瘤、炎症、梗死等垂体腺瘤或微腺瘤的检查脑灌注加权成像，主要用于急性脑缺血、肿瘤等病变的检查和研究腹部脏器如肝胆胰脾及肾脏的动态增强扫描心脏灌注加权成像，可显示心肌缺血，延时扫描还可评价心肌活性对比增强MRA（CE-MRA）全身其他部位病变的检查，特别是肿瘤病变的检出