MRI总论ppt课件.ppt

MRI的基本原理经典力学为主、量子力学为辅的解释一、原子核核磁1.原子核的构成质子和中子-自旋磁场-磁矩(大小，方向)2.原子核具备核磁的条件所含的质子或中子为奇数,3.净磁矩M。的产生在外磁场B0作用下-净磁矩M0（“大磁针”）顺方向的“小磁针”逆方向的“小磁针”（低能态1H）（高能态1H）,1H,1H,1H,1H,1H,4.MRI选用的原子核M0的特性：=B。Larmor频率共振频率氢原子核1H量多“纯”检测敏感性,二、磁共振的发生1、共振现象2、在外磁场B0作用下净磁矩M0-共振频率=B0,客体共振频率,供体外力频率,3、射频脉冲（RF）外加小磁场（RF=）M0吸收RF能量横向磁矩MXY同相位,MXY,4、磁共振信号（MRS）MXY垂直切割B0（）感应电动势（接受线圈MRS）,吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H放出能量（光子，MRS）,5.量子力学解释MR,三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程1.纵向弛豫（T1弛豫）：M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H低能态1HMRS、分子（H2O）热运动（Brown运动磁波动）自旋晶格弛豫、热弛豫,吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H放出能量（光子，MRS）,T1弛豫时间：MZ恢复到M0的2/3所需的时间T1愈小、M0恢复愈快H2O热运动（Brown运动）T1长,2.横向弛豫（T2弛豫）：MXY的去相位(dephasing)，“质变”；90oRF后瞬间，各1H的横向磁矩相位一致（方向、频率），MXY最大1H周围环境使之旋进的方向、频率互变；自旋-自旋弛豫，BO影响小，,T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长游离水MXY的去相位慢(纯)T2长；,MXY与S,一般组织T1T2值,MXY去相位明显快于M0回复,“先分散，后长高”,3、T1和T2的弛豫过程，与信号的关系：有效的MXY减小，T2直接影响MXY，T1-M0-MXY,四、影响T1和T2的物理因素H2O热运动（Brown运动），T1长1、温度的影响温度-H2O热运动-接近-T12、分子大小的影响自由H2O-小分子-Brown运动高1H-低1H慢、固态蛋白-大分子-Brown运动T1长、M0恢复慢。水化层H2O，胆固醇，蛋白液体-中分子-Brown运动高1H低1H快、T1短、M0恢复快。,3.顺磁性物质Fe3+Gd（釓）T1驰豫快，T1缩短在B0作用下带磁，晶格磁波动、高1H低1H快在B0作用下带磁，形成无数同向小磁针促进M0恢复快,磁共振成像技术图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件RF=B02.梯度磁场Z（GZ）GZB0不同频率的RF特定层面1H激励、共振3.层厚的影响因素RF的带宽GZ的强度层厚,二体素信号的确定1、频率编码2、相位编码M0-GZ、RF相应层面MXY-GY沿Y方向1H有不同各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后GX沿X方向1H有不同沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）,三空间定位及傅立叶转换GZ-某一层面产生MXYGX-MXY旋进频率不同GY-MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）某一层面不同的体素，有不同频率、相位MRS（FID）,二、脉冲序列和扫描参数-组织信号对比,脉冲序列(pulsesequence)：RF如何激励M0、产生MXY，何时采集S,（一）部分饱和脉冲序列TR(timeofrepetition)900RFM0900RFMXYM0MXYM0MXY,（二）反转恢复脉冲序列TI（timeofinversion）1800RFM0=0900RFMXY=0M0M0M0M0MXY,TI某组织T1时，该组织无信号；脂肪抑制图像；STIR,（三）自旋回波脉冲序列（spinecho,SE）,激励与采集分离,（三）自旋回波脉冲序列（spinecho,SE）TRTE(timeofecho)900RF1800RFS900RFM0-MXY-MXY0-MXY-M0-,单个SE,多个SE,四快速成像序列,MRI图像的特点一、组织的MR特性-1H、T1、T2、等,表达方法-sequence，序列weightedimage,WI，权重,（一）质子密度N（H）1.如何反映组织N（H）差异质子加权像，N（H）WIM0-MXY-M0-MXYRFSRFSTETETR长TR-不论T1快慢，下一次RF各组织M0接近，T1影响很小；短TE-不论T2快慢，接收信号时MXY均较大，T2影响较小；（SMXY大小M0N（H）,2.N（H）小的组织结构如含气腔、骨皮质、钙化灶、一般肌腱韧带N（H）-M0-MXY小任何序列其信号均低（小）,T2WI,T1WI,T1WI,T2WI,（二）T1弛豫时间T1加权像，T1WIM0、MXY-M0、MXYRFSRFSTETETR短TE-不论T2快慢，接收信号时MXY均较大，减小T2影响；短TR-下一次RF时T1短、弛豫快、M0恢复快（M0大）、MXY大、S强；T1长、弛豫慢、M0恢复慢（M0小）、MXY小、S弱；（T1弛豫-M0恢复-MXY大小）,短T1组织成份：脂肪组织、胆固醇、高蛋白囊液、血栓长T1组织成份：游离水（T1最长）、肿瘤、炎症、梗死（游离水）相对,（三）T2弛豫时间T2加权像，T2WIM0、MXY-MXY-M0、MXY-MXYRFSRFSTETETR长TR-不论T1快慢，下一次RF各组织m0接近，减小T1影响；长TE-接收S时：T2短、弛豫快、MXY小、S强；T2长、弛豫慢、MXY大、S弱；,长T2组织结构：游离水（T2最长）、一般囊肿；肿瘤、炎症、梗死（游离水），相对性、敏感性,（四）小结SE序列TR、TE长短对显示组织N（H）、T1、T2特性的影响：长TR-消除、减小T1影响；短TR-短T1者，M0大，MXY大，S强；长T1者，M0小，MXY小，S弱；短TE-消除、减小T2影响；长TE-长T2者，MXY保留长、大，S强；短T2者，MXY保留短、小，S弱；,部分组织的MR信号,二、流动效应（flow-effect,flowvoideffect）（一）无或低信号1.正常流速（10cm/s）和流速快1H受激发-信号录取过程尚未完成，1H已流出该层面。,2、涡流1H相位一致性丧失；,900RF1800反转聚焦MXY、T2血管外MXY形成血管内流入M0,二高信号（MRA)流动相关增强(flow-relatedenhancement)TOF（timeofflight，时间飞越法）：血流相对慢、TR短；1、“新鲜”的磁化1H（M0）进入层面，能完成一整个RF、S录取；2、血管外经多次RF短TR，M0恢复小,反复900RF,M0,PCA(phasecontrastangiography，相位对比法）固定组织质子经二个极性相反的梯度脉冲，MXY相位抵消，血管内因流入影响小。,三、伪影（artifact）一体内因素1、运动伪影心脏跳动-心电门控；呼吸运动-呼吸门控；大血管波动；肠蠕动；2、血流和CSF流动伪影二体外因素1、金属物体2、静电三MR系统形成的伪影1、化学移位伪影（chemicalshiftartifact）2、折叠伪影(wrap-aroundartifact)3、低信号伪影(low-intensityartifact)四、门控（GatingControl）,五、MR造影剂（CONTRAST）顺磁性物质（paramagneticsubstance)釓二乙烯三胺五乙酸godolinium-DTPA(Gd-DTPA)1、物理基础：+3Gd，“无数方向与外加磁场一致的强小磁针”周围T1缩短；2、病理基础：同CT增强病变组织异常循环；Gd-DTPA能透过正常的BBB；超顺磁性物质(superparamagnetic)阴性造影剂破坏磁场均匀，加速dephasing，缩短T2超顺磁氧化铁(SPIO)Kupffer细胞吞噬，正常背景S改变；,MRI的设备一、信号的产生、探测接受1.磁体（Magnet）:静磁场B0（Tesla,T）组织净磁矩M0永磁型（permanentmagnet）常导型（resistivemagnet）超导型（superconductingmagnet）磁体屏蔽（magnetshielding）2.梯度线圈（gradientcoil）:形成X、Y、Z轴的磁场梯度功率、切换率3.射频系统（radio-frequencesystem，RF）MR信号接收二、信号的处理和图象显示数模转换、计算机，等等；,MRI技术的优势1、软组织分辨力强（判断组织特性）2、多方位成像3、流空效应（显示血管）4、无骨骼伪影5、无电离辐射，无碘过敏6、不断有新的成像技术,MRI技术的禁忌证和限度1.禁忌证体内弹片、金属异物各种金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等危重病人的生命监护系统、维持系统不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍2.其他钙化显示相对较差空间分辨较差（体部，较同等CT）费用昂贵多数MR机检查时间较长,颅脑MRI适应证颅内良恶性占位病变脑血管性疾病梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形（AVM）等颅脑外伤性疾病脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等感染性疾病脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等脱髓鞘性或变性类疾病多发性硬化（MS）等先天性畸形胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等,脊柱和脊髓MRI适应证1.肿瘤性病变椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外），椎骨肿瘤（转移性、原发性）2.炎症性疾病脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、蛛网膜炎、脊髓炎等3.外伤骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿、脊髓损伤等4.脊柱退行性变和椎管狭窄症椎间盘变性、膨隆、突出、游离，各种原因椎管狭窄，术后改变，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脱髓鞘疾病（如MS），脊髓萎缩7.先天性畸形,胸部MRI适应证呼吸系统对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如CT。胸廓入口病变及其上下比邻关系纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系其他较CT无明显优越性心脏及大血管大血管病变各类动脉瘤、腔静脉血栓等心脏及心包肿瘤，心包其他病变其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广,腹部MRI适应证主要用于