MRI检查与诊断技术总论ppt课件.ppt

1 MRI检查与诊断技术第一章总论 2 第一节磁共振成像技术概述 磁共振实际上应称核磁共振 NMR 核指NMR主要涉及到原子核为了与使用放射性元素的核医学相区别 突出NMR不产生电离辐射的优点 避免 核 引起人们的误解和恐惧 而通称磁共振 3 磁共振成像 一种生物磁自旋成像技术 利用原子核 氢核 自旋运动的特点 在外加磁场内 用射频脉冲激发后产生信号 用探测器 接收线圈 检测并输入计算机 经过处理转换在屏幕上显示图像英文简称MRI magneticresonanceimaging 4 一 磁共振成像技术发展史1946年美国哈弗大学的E Purcell及斯坦福大学的F Bloch领导的两个研究小组各自独立的发现了核磁共振现象 Purcell和Bloch两人共同获得1952年诺贝尔物理奖 主要用于磁共振波谱 研究物质的分子结构1971年美国纽约州立大学的R damadian用MRS仪对老鼠的正常组织和癌变组织样品研究发现 癌变组织样品T1 T2弛豫时间值比正常组织长1973年美国纽约州立大学的Lauterbur利用梯度磁场进行空间定位 用两个充水试管获得了第一幅核磁共振图像 5 磁共振成像技术发展史1974年 1980年MRI得到不断发展 研究出梯度选层方法 相位编码成像方法 自旋回波成像方法以及二维傅里叶变换的成像方法1978年在英国取得了第一幅人体头部的磁共振图像 同一年又取得了人体第一幅胸部 腹部磁共振图像1980年磁共振机开始应用于临床 6 二 磁共振成像技术在临床诊断中的应用 MRI优点没有电离辐射损伤多参数成像软组织分辨率更高多方位成像血管成像无需造影剂磁共振功能成像 MRI不足检查时间相对较长识别钙化有限度运行 检查费用较高 7 MRI在临床的应用 中枢神经系统 对于脑肿瘤 脑血管病 感染性疾病 脑变性疾病 脑白质病 颅脑先天发育异常等具有极高敏感性椎管内病变 脊髓肿瘤 血管性病变 外伤 畸形为首选方法腹部及盆腔 实质性脏器占位 前列腺胸部 纵膈占位 心脏大血管病变 乳腺四肢关节 肌肉 肌腱 韧带 软骨软组织 肿瘤 血管性病变 8 第二节磁共振成像原理 电学磁学量子力学高等数学 初高中数学初高中物理加减乘除平方开方 学习MRI前应该掌握的知识 9 具有磁性原子核 处于静磁场中 施加射频脉冲 RF 原子核吸收RF能量 产生磁共振现象三个基本条件 磁性原子核静磁场 外磁场 射频脉冲 RF 二 磁共振现象 10 条件一 原子核自旋与磁矩 物质 由分子组成分子 由原子组成原子 由一个原子核和数目不等的电子组成原子核 由数目不等的质子和中子组成 质子带正电荷 中子不带电 电子带负电荷 物质 分子 原子 原子核电子 质子中子 11 原子的结构 12 自旋 原子核固有物理属性 带电质子以一定频率绕自身轴高速旋转通电的环形线圈周围都有磁场存在 转动的质子也相当于一个小磁体 周围形成微小环形电流 具有自身的南 北极及磁力 质子自身具有磁性 在其周围产生磁场 并具有自身磁矩磁矩 矢量 具有方向和大小 方向可由环形电流的法拉第右手定则确定 13 原子核自旋 14 法拉第定律 15 原子核自旋产生磁矩 16 地磁 磁铁 核磁 17 所有的原子核都可产生核磁吗 质子为偶数 中子为偶数 不产生核磁 质子为奇数 中子为奇数质子为奇数 中子为偶数质子为偶数 中子为奇数 产生核磁 结论 质子数和中子数至少一个为奇数 这样的原子核包括 1H 13C 19F 23Na 31P等百余种元素 18 目前生物组织的MRI成像主要为1H成像 氢原子核也称为氢质子 1H的磁共振图像也称为质子像人体磁共振成像选择1H的理由 氢原子核最简单 只含有一个质子 一个电子 不含中子1H是人体中最多的原子核 约占人体中总原子核的2 3以上1H的磁化率在人体磁性原子核中是最高的 何种原子核用于MR成像 19 条件二 静磁场 把人体放进大磁场 20 静磁场是由磁共振仪器的主磁体产生其强度与方向不变 强度单位B0主磁体类型 超导 常导 永磁静磁场强度 B0 0 15 3 0T目前临床上最常用的是超导MRI系统 21 主磁体外形 开放式 封闭式 22 垂直坐标系用X Y Z坐标系来描述磁场的位置Z代表BO方向 即磁力线方向 常与体轴一致X Y平面代表垂直于磁场方向的平面 三个轴相互垂直 23 进入主磁场前质子核磁状态 人体内的质子不计其数 产生无数个小磁场 这种小磁场的排列是无序杂乱无章的 方向各异 使每个质子产生的小磁矩相互抵消 因此 人体自然状态下并无磁性 即没有宏观磁化矢量的产生 24 进入主磁场后质子核磁状态 进入主磁场后 人体内的质子产生的小磁场不再是杂乱无章 呈有规律排列 一种是与主磁场平行且方向相同 另一种是与主磁场平行但方向相反 处于平行同向的质子略多于处于平行反向的质子从量子物理学的角度来说 这两种核磁状态代表质子的能量差别 平行同向的质子处于低能级 因此受主磁场的束缚 其磁化矢量的方向与主磁场的方向一致 平行反向的质子处于高能级 能够对抗主磁场的作用 其磁化矢量尽管与主磁场平行但方向相反由于处于低能级的质子略多于处于高能级的质子 因此进入主磁场后 人体产生了一个与主磁场方向一致的宏观纵向磁化矢量 Mo 25 平行同向的质子略多于平行反向的质子 低能状态 高能状态 26 处于高能状态太费劲 并非人人都能做到 处于低能状态略多一点 27 进入主磁场后质子核磁状态 进动进入主磁场后 无论是处于高能级的质子还是处于低能级的质子 其磁化矢量并非完全与主磁场方向平行 而总是与主磁场有一定角度质子除了自旋运动外 还绕主磁场轴进行旋转摆动 我们把质子的这种旋转摆动称为进动 进动是质子小磁场与主磁场相互作用的结果 28 进动 进动运动就像一个垂直旋转着的陀螺 用小锤对着它的顶端撞击一下 陀螺出现了倾斜 自旋轴偏离重力线方向 与重力线形成夹角 并绕重力线旋转 29 自旋核的进动 一个氢质子处在Bo中如陀螺样旋进 它的磁矩轴倾斜 且绕Bo方向旋转 与Bo间有一个夹角 为旋进角 30 进入主磁场后质子核磁状态 进动频率 Larmor频率 计算公式 B 代表Larmor频率 为磁旋比 对于某一种原子核来说是个常数 质子的 约为42 5mHZ T B为主磁场的场强 单位为特斯拉 T 从式中可以看出 质子的进动频率与主磁场强度呈正比 31 进入主磁场后质子核磁状态 由于进动的存在 质子自旋产生的小磁场可以分解成两个部分 1 方向恒定的纵向磁化分矢量 沿主磁场方向 2 以主磁场方向即Z轴为中心 在XY平面旋转的横向磁化分矢量纵向磁化分矢量产生一个与主磁场同向的宏观纵向磁化矢量 MO 横向磁化分矢量相互抵消 因而没有宏观横向磁化矢量 MXY 平衡态时在Bo中的质子群MXY 0M0 MZ 32 33 静磁场中人体组织获得磁化 人体进入静磁场后 经过质子有序排列 组织宏观上产生了一个纵向磁化矢量MZ 组织有了磁性纵向磁化矢量MZ不是振荡磁场 无法测定振荡磁场是一种随时间而变化的磁场 它的磁场变化可在天线内感应产生电压 用电流表可以测定纵向磁化矢量MZ不移动 也不旋转 因此无法记录 34 条件三 射频脉冲 RF 进入主磁场后人体被磁化了 产生纵向宏观磁化矢量不同的组织由于氢质子含量的不同 宏观磁化矢量也不同磁共振不能检测出纵向磁化矢量 35 MR能检测到怎样的磁化矢量呢 MZ不是振荡磁场 无法单独检测 不能用于成像如果要检测质子的自旋 收集信号 只有在垂直于静磁场Bo方向的横向平面有静磁化矢量为了设法检测到特定质子群的静磁化矢量 并用于成像 需使静磁化矢量偏离Bo方向为了达到这个目的 在MRI中采用了射频脉冲 MR不能检测到纵向磁化矢量 但能检测到旋转的横向磁化矢量 36 如何才能产生横向宏观磁化矢量 37 射频脉冲的作用 共振排列起一组音叉 敲击一个音叉振动发音时 组内与之音调相同的音叉就会吸收能量振动发音 这个过程叫做 共振 共振 能量从一个振动着的物体传递到另一个物体 后者以与前者相同的频率振动 共振的条件是相同的频率 实质是能量的传递照此原理 将电磁波的能量发射到质子群上 一旦M加大偏转角并产生旋转 即可达到产生振荡磁场的目的 38 共振 条件 频率一致实质 能量传递 39 射频脉冲 RF 射频脉冲 radiofrequency RF 系统产生能量激发质子共振 并接受质子释放的能量 组成 射频放大器射频通道脉冲线圈 发射线圈接收线圈 作用 激发人体产生共振 广播电台的发射天线 采集MR信号 收音机的接收天线 RF系统包括下列组件 40 脉冲线圈的分类按作用分两类激发并采集MRI信号 体线圈 仅采集MRI信号 激发采用体线圈进行 绝大多数表面线圈 41 按与检查部位的关系分 体线圈表面线圈第一代为线性极化表面线圈第二代为圆形极化表面线圈第三代为圆形极化相控阵线圈第四代为一体化全景相控阵线圈 42 射频脉冲 RF 条件 RF的频率与质子的进动频率相同激发 RF把能量传递给低能级质子的过程 共振 质子群共振后生成横向磁化矢量MRI信号检测是在XY平面进行的 43 射频脉冲的种类 根据RF激发后静磁化矢量偏转的角度90o射频脉冲180o射频脉冲小角度射频脉冲令偏转角达90o的射频脉冲称为90o射频脉冲RF脉冲作用后 静磁化矢量Mo翻转90o到XY平面上垂直方向 MZ o水平方向 MXY最大 大小等于Mo 44 宏观效应 射频脉冲激发后的效应是使宏观磁化矢量发生偏转射频脉冲的强度和持续时间决定射频脉冲激发后的效应 小角度 90o 180o 45 磁共振现象是靠射频线圈发射无线电波 射频脉冲 激发人体内的氢质子来引发 这种射频脉冲的频率必须与氢质子进动频率相同 低能的质子获能进入高能状态 微观效应 46 横向磁化发出磁共振信号 MXY不停的旋转 这是一种振荡磁场 传播至附近一处固定的天线内即可产生感应电流MXY振荡磁场就是组织发出的磁共振信号 天线内感应生成的电流即为接受的信号 激励 接收 47 二 磁化强度的弛豫过程 90o射频脉冲当射频脉冲的能量正好使宏观纵向磁化矢量偏转90o 即完全偏转到XY平面 我们称这种脉冲为90o射频脉冲 其产生的横向宏观磁化矢量在各种角度的射频脉冲中是最大的 48 90o射频脉冲 微观上 90o射频脉冲效应分解为两个部分90o射频脉冲使处于低能级多出于高能级的那部分质子 有一半获得能量进入高能级状态 这就使处于低能级和高能级的质子数相同 两个方向的纵向磁化分矢量相互抵消 因此 宏观纵向磁化分矢量等于零90o射频脉冲前 质子的横向磁化分矢量相位不同 90o脉冲可使质子的横向磁化分矢量处于同一相位 因而产生了一个最大的宏观横向磁化矢量 49 射频脉冲关闭后发生了什么 无线电波激发后 人体内宏观磁场偏转了90度 MRI可以检测到人体发出的信号氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大 90度脉冲后磁化矢量偏转 产生的旋转的宏观横向矢量越大 MR信号强度越高 此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织 检测到的仅仅是不同组织氢质子含量的差别 对于临床诊断来说是远远不够的 我们总是在90度脉冲关闭后过一定时间才进行MR信号采集 50 核磁弛豫 弛豫 Relaxation 放松 休息 51 核磁弛豫 定义 90o脉冲关闭后 组织的宏观磁化矢量逐步恢复到平衡状态的过程核磁弛豫可分为两个相对独立的部分横向磁化矢量逐渐变小直至消失 称为横向弛豫纵向磁化矢量逐渐恢复直至最大 平衡状态 称为纵向弛豫 52 横向弛豫 也称为T2弛豫 简单地说 T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程 53 横向弛豫 T2弛豫原因 质子失相位 54 横向弛豫 T2时间 T2值 横向磁化矢量衰减到最大值 Mo 37 所需要的时间不同组织由于质子受周围微观磁环境影响不同 T2值不同 即T2弛豫速度不同 T2时间长的组织 横向弛豫速度慢 不同的场强T2值也会发生变化 55 纵向弛豫 也称为T1弛豫 是指90度脉冲关闭后 在主磁场的作用下 纵向磁化矢量开始恢复 直至恢复到平衡状态的过程 原因 释放能量 56 纵向弛豫 T1时间 T1值 宏观纵向磁化矢量恢复到最大值 Mo 63 所用的时间不同的组织由于质子周围的分子自由运动频率不同 其纵向弛豫速度存在差别 即T1值不同 人体组织的T1值受主磁场场强的影响较大 一般随场强的增大 组织的T1值延长 57 三 磁共振图像信号 一 自由感应衰减信号90o脉冲关闭后 宏观横向磁化矢量呈指数式衰减 称为自由感应衰减 freeinductiondecay FID 信号的衰减快慢是由横向弛豫T2值决定如果静磁场的均匀度是理想状态 则FID反应的是组织内部氢质子的真实T2由于实际静磁场并非理想中的均匀 FID受到非均匀磁场的影响 往往衰减更快 一般用T2 表示 58 59 若在x y平面内置一检测线圈 则将以每秒的频率切割线圈 从而产生电势 这就是检测到的FID信号 60 二 自旋回波信号 静止磁场中 宏观磁化与场强方向一致 纵向宏观磁化最大 施加900射频脉冲 纵向磁化翻转到横向 横向磁化最大 900射频结束瞬间 磁化翻转到横向 开始横向弛豫 即散相 施加1800射频脉冲 质子进动反向 相位开始重聚 此时的线圈感应信号即为自旋回波信号 经过与散相相同的时间后 相位重聚完全 横向磁化再次达到最大值 61 三 梯度回波信号 使用 脉冲而非900脉冲 使纵向磁化弛豫加快 极大减少TR时间 梯度回波 GradientEcho 使用翻转梯度产生回波而非180 脉冲 从而允许最短的TE时间 给缩短TR带来空间 62 四 磁共振信号空间定位 梯度磁场的概念叠加在静磁场Bo上有线性变化的磁场 引起磁场强度的线性变化 通过对质子自旋频率和相位的识别 获取信号的空间位置 即信号进行了空间编码空间编码的意义 对磁共振信号进行空间定位 获得三维空间坐标位置 采集数据 重建图像梯度线圈 置于磁体内的额外线圈 产生梯度磁场 63 梯度线圈 三对梯度线圈组成每对梯度线圈电流大小相同 极性相反一对线圈在一个方向产生一个强度呈线性变化的磁场 层面选择梯度 Z方向 Gz相位编码梯度 Y方向 Gy频率编码梯度 X方向 Gx 64 空间编码 1 层面选择 Gz 层面位置选择 通过改变射频脉冲的中心频率 可以按需要的顺序激发不同的层面层面厚度选择 改变射频脉冲的带宽或梯度磁场斜率 可以选择不同层面的厚度Gz先开通 Gy和Gx关闭 65 2 相位编码 Gy 在Y方向施加一个梯度 对信号进行编码 以确定信号来自二维空间行的位置 相位编码应用于层面选择梯度之后 频率编码梯度应用之前Gz关闭后 Gy开通 Gx关闭 66 3 频率编码 Gx 区分信号来自于扫描矩阵中的那一列使沿X轴的空间位置信号具有频率特征而被编码 最终产生与空间位置相关的不同频率的信号使用频率编码梯度场采集信号 Gx也叫读出梯度场Gz和Gy关闭后 Gx开通 67 Z Y X轴上梯度磁场的产生 68 五 磁共振加权成像 一 加权的概念加权是重点突出成像过程中组织某方面特性 通过调整成像参数 使图像主要反映组织某方面特性 而尽量抑制组织其他特性对磁共振信号的影响T1加权成像 在T1WI上 组织的T1值越小 磁共振信号强度越大T2加权成像 在T2WI上 组织的T2值越大 其磁共振信号强度越大质子密度加权成像 质子密度越高 磁共振信号强度越大 69 T1加权成像 T1WI T1值越小 纵向磁化矢量恢复越快 已经恢复的纵向磁化矢量大 MR信号强度越高 白 T1值越大 纵向磁化矢量恢复越慢 已经恢复的纵向磁化矢量小MR信号强度越低 黑 脂肪的T1值约为250毫秒 MR信号高 白 水的T1值约为3000毫秒 MR信号低 黑 反映组织纵向弛豫的快慢 70 T2加权成像 T2WI T2值小 横向磁化矢量减少快 残留的横向磁化矢量小 MR信号低 黑 T2值大 横向磁化矢量减少慢 残留的横向磁化矢量大 MR信号高 白 水T2值约为1600毫秒 MR信号高脑T2值约为100毫秒 MR信号低 反映组织横向弛豫的快慢 71 第三节 磁共振成像序列 一 常规脉冲序列由五部分组成射频脉冲层面选择梯度场相位编码梯度场频率编码梯度场磁共振信号 MRI脉冲序列种类很多 72 二 自旋回波序列 SE 一 与时间相关的概念1 重复时间 TR 两个激发脉冲间的间隔时间2 回波时间 TE 激发脉冲与产生回波之间的间隔时间3 回波链长度 ETL 一次90o脉冲激发后所产生和采集的回波数目4 反转时间 TI 180o反转脉冲中点到90o脉冲中点的时间间隔5 信号激励次数 NEX 通过增加采集次数 降低噪声对图像质量的影响6 采集时间 整个脉冲序列完成信号采集所需要的时间 73 SE序列结构 激发脉冲 层面选择梯度 相位编码梯度 频率编码梯度 MR信号 74 90度脉冲激发组织产生横向磁化矢量 SE序列图 75 90度脉冲关闭后 所产生的横向磁化矢量很快衰减 自由感应衰减FID 76 横向磁化矢量衰减是由于质子失相位 77 质子失相位的原因1 质子小磁场的相互作用造成磁场不均匀 随机 真正的T2弛豫2 主磁场的不均匀 恒定 后者是造成质子失相位的主要原因 1 2产生的横向磁化矢量衰减实际上为T2 弛豫 180度复相脉冲可以抵消主磁场恒定不均匀造成的信号衰减 从而获得真正的T2弛豫图像 78 180度脉冲可使因主磁场恒定不均匀造成失相质子的相位重聚 产生自旋回波 79 复相脉冲的作用模拟 80 SE序列形成机制 81 SE序列特点 采用90度激发脉冲和180度复相脉冲进行成像磁共振成像的经典序列 临床上得到广泛应用序列结构比较简单 信号变化容易解释组织对比度号 SNR较高 伪影少扫描时间一般2 5分钟 82 SE序列不足 一次激发仅采集一个回波 因而序列采集时间较长 T2WI常需要十几分钟以上采集时间长 因而难以进行动态增强扫描为较少伪影 NEX常需要2次以上 进一步增加了采集时间 83 三 快速自旋回波序列 FSE 与SE序列比较SE序列 一次90度射频脉冲激发后只有一个180度重聚脉冲 只采集一个自旋回波FSE序列 一次90度射频脉冲激发后多个180度重聚脉冲 采集多个自旋回波FSE序列中 每个TR时间内获得多个彼此独立的相位编码数据 即形成每个回波所要求的相位梯度大小不同 采集的数据可填充K空间的几行 最终一组回波结合形成一幅图像 从而缩短了扫描时间 84 90 180 180 180 180 180 90 回波1 回波2 回波3 回波4 回波5 TR ETL 5 FSE序列结构图 85 快速自旋回波序列结构图 FSE 86 快速自旋回波序列特点 极大降低扫描时间 减少运动伪影不易产生磁敏感伪影基本保持SE序列特点 图像信噪比稍差 因为后面的回波因T2衰减信号降低脂肪组织信号强度增大 87 四 反转恢复序列 IR 反转恢复序列 IR 180o反转脉冲 SE反转时间 TI 组织的纵向磁化矢量从主磁场负方向逐步恢复 大小为零的时间IR序列中 每一种组织处于特定的TI时 该组织的信号为零TI值依赖于该组织的T1值 组织的T1值越长 TI值越大在TI时刻 90度脉冲激发 由于没有宏观纵向磁化矢量 零 而不产生横向磁化矢量 该组织就不产生信号利用此特点 选择性抑制某种组织的信号 88 反转恢复序列结构图 IR TR TI TE 自旋回波 89 IR序列特点 优点是增加T1对比 缺点是扫描时间长临床应用 IRT1WI T1FLAIR 增加脑灰白质对比T2 FLAIR 黑水作用 用于纯水样成分的抑制脂肪抑制T1WI脂肪抑制T2WI 90 T2FLAIR STIR T1FLAIR 91 五 梯度回波序列 GRE 基本原理小角度RF脉冲激发后 在频率编码方向上先施加一个离相位梯度场 再施加一个聚相位梯度场 使相位重聚 得到梯度回波信号 GRE 梯度回波的产生依靠读出梯度场的切换小角度激发脉冲称为 脉冲 一般在10o 90o之间 92 常规GRE序列的结构 93 梯度回波序列的特点 使用小角度激发 加快成像速度反映的是T2 弛豫信息而非T2弛豫信息图像信噪比较低对磁场不均匀性敏感血流呈高信号 94 六 扰相梯度回波序列 在梯度回波的下一次 脉冲前 在层面选择方向 相位编码方向 频率编码方向都施加一个很强的梯度场 人为造成磁场不均匀 加快质子失相位 消除前一次残留的横向磁化矢量 缩短TR 提高成像速度 即施加扰相梯度场的梯度回波序列称为扰相梯度回波序列此序列在不同的公司有不同的名称GE公司 SPGR西门子 FLASH飞利浦 FFE 95 扰相梯度回波序列结构图 96 扰相GRE T1WI临床应用 腹部憋气扰相GRE T1WI扰相GRE 2D 3DMRA扰相GRE 3D动态增强MRA水成像动态增强软骨成像 97 七 平面回波成像技术 EPI 在GRE序列基础上发展而来的快速成像序列常规GRE序列在读出梯度场只有一次正反向切换 只产生一个梯度回波信号 EPI在读出梯度场有多次正反向切换 产生多个回波信号EPI与其他基础序列结合发展成各种快速成像序列 梯度回波EPI 自旋回波EPI 反转恢复EPI等临床应用 不合作者 婴儿等快速扫描弥散成像灌注成像 98 第四节 磁共振成像及辅助技术一 脂肪抑制序列 MR成像中通过调整采集参数而选择性的抑制脂肪信号 使其失去亮的信号特征而变为暗信号 以区分同样为亮信号的不同结构 脂肪特性 质子密度高 T1值很短 T2值很长 因此在T1WI上呈高信号 T2WI上呈较高信号一方面能为病变检出提供良好的天然对比 如 肾上腺周围有脂肪衬托 可以很好显示 99 另一方面也可能降低MR图像质量 影响病变检出具体表现在 脂肪组织引起的运动伪影水脂界面上的化学位移伪影脂肪组织的存在降低了图像的对比脂肪组织的存在降到了增强的效果 100 MRI中抑制脂肪的意义 减少运动伪影 化学位移伪影抑制脂肪信号 增加图像的对比增加增强扫描的效果鉴别病灶内是否含有脂肪 101 脂肪抑制技术种类 一 频率选择饱和法 基本原理 由于化学位移 脂肪和水分子中质子的进动频率存在差别 在RF施加前 先施加与脂肪中质子进动频率一致的预脉冲 使脂肪中的氢质子产生饱和现象 而水分子中的氢质子由于进动频率不一致不被激发 这时 再施加RF脉冲 脂肪组织由于饱和不接收能量 因而不产生信号 从而达到抑制脂肪的目的 102 特点 特异性高 主要抑制脂肪组织信号 不影响其他组织信号使用方便 可与SE序列 FSE序列 GRE序列结合使用扫描时间延长对磁场均匀度要求较高大FOV时 视野周边区域脂肪抑制效果较差场强依耐性较大 中高场强脂肪抑制效果较好运动区域脂肪抑制效果较差 大FOV 103 二 短T1时间反转恢复法 STIR 基本原理反转恢复序列 IR 是在每个脉冲周期开始时 首先对成像层面施加180度射频脉冲 使成像层面的宏观磁化矢量反转至主磁场的反方向 当180度脉冲停止 纵向弛豫过程立即开始 经过一定时间后再进行信号读取 信号读取部分可以是自旋回波 IR SE 也可以是梯度回波 IR GR 180度反转脉冲和第一个激发脉冲之间的间隔时间称为反转时间 TI 在脂肪抑制中所用的反转序列称为STIR序列 104 STIR特点 场强依耐性较低 低场环境也能取得较好的脂肪抑制效果对磁场的均匀度要求较低大FOV也能取得较好的脂肪抑制效果选择性较低 如果某种组织T1值接近脂肪 也被抑制不能应用于增强扫描时间长 105 三 频率选择反转脉冲脂肪抑制技术 上述两种技术的组合 既考虑了脂肪的进动频率 又考虑了脂肪的短T1值特性特性 仅少量增加扫描时间一次脉冲激发完成三维容积内的脂肪抑制几乎不增加人体射频的能量吸收对磁场的均匀度要求较高 106 四 选择性水或脂肪激发技术 选用水激发 抑制脂肪信号而获得水信号选用脂肪激发 抑制水信号而获得脂肪信号优点 可应用于SE FSE GRE等序列中可用于2D 3D采集模式不足 对磁场的均匀性要求高 107 五 化学位移成像 也称为同相位 反相位技术脂肪和水分子中的质子进动频率不一样 质子间的相位不一致 在不同的回波时间获得不同相位差的影像通过选择适当的回波时间 可在水和脂肪质子宏观磁化矢量相位一致或相位反向时采集回波信号 分别得到这两种成分信号相减的差或信号相加的和 即反相位图像和同相位图像 多采用2D或3D扰相GRET1WI序列获得同反相位图像反相位图像特点 水脂混合组织信号明显衰减纯脂肪组织信号无明细衰减勾边效应主要用于肝脏脂肪浸润和含脂肪肿瘤的诊断和鉴别诊断 108 反相位 同相位 左肾上腺腺瘤 109 二 MR水成像技术 利用人体内液体具有长T2值的特性 使用重T2WI技术 即长重复时间 TR 和特长回波时间 TE 使实质器官和流动的液体呈低信号 而流动缓慢或相对静止的液体呈高信号 从而显示含水管腔的形态 流动缓慢或相对静止的液体 脑脊液 胆汁 尿液 110 水成像 磁共振胰胆管成像 MRCP 磁共振尿路成像 MRU 磁共振椎管成像 MRM 111 三 弥散加权成像 DWI 弥散指分子的不规则随机运动 即布朗运动DWI上水分子的随机微观运动的大小用弥散系数 D 来描述 单位为平方毫米 秒 D值越大 代表弥散运动越强表观弥散系数 ADC 不同方向分子弥散运动速度和范围弥散敏感系数 b值 各成像序列对组织中水分子弥散运动的敏感程度 单位秒 平方毫米B值越大 对水分子运动的检测越敏感 但图像的信噪比相应下降 通常取b值1000 112 DWI信号形成机制 活体组织中 水分子的弥散运动包括细胞外 细胞内和跨细胞运动以及微循环 灌注 细胞外运动和灌注是组织DWI信号衰减的主要原因 组织内水分子的随机运动越多 在DWI中信号衰减越明显 自由水比固体组织具有极高的弥散系数 在DWI上呈明显低信号 基本脉冲序列SEEPI 113 DWI定量分析 DWI图 弥散受限组织或长T2组织表现为高信号 脑脊液是黑的 ADC图 弥散受限组织表现为低信号 弥散程度高的组织表现为高信号 脑脊液是亮的 b 0b 1000ADC 114 DWI临床应用 急性脑梗塞的早期诊断肿瘤或炎性病变的诊断与鉴别诊断 115 四 磁敏感加权成像 SWI 基本原理利用组织间磁敏感性不同而成像的一种新技术高分辨率 3D采集 梯度回波成像磁敏感性物质 血液代谢产物 小静脉 铁沉积对局部磁场变化敏感 图像表现为低信号主要应用于中枢神经系统 116 SWI临床应用 脑血管病脑外伤 微出血脑血管畸形脑肿瘤变性病 海绵状血管瘤 DAI 117 五 磁共振波谱 MRS 一种无创性检测人体正常和病变组织细胞代谢变化的技术主要研究人体能量代谢的病理生理变化 从代谢方面对病变进一步定性原理 不同化合物的相同原子核 相同化合物的不同原子核之间 由于所处的化学环境不同 其周围磁场强度会有轻微的变化 共振频率会有差别 这种现象叫化学位移MRS扫描后 产生一个质子成分按频率分布的波谱图目前研究最多的是1H 118 正常波谱图 横轴代表化学位移 频率差别 单位ppm 纵轴代表信号强度 119 代谢物化学位移 120 MRS技术 序列选择点分辨波谱法 PRESS 激励回波法 STEAM 检查方法单体素氢质子多体素氢质子 单体素 121 临床应用 评价脑发育程度脑肿瘤代谢性病变感染性病变脱髓鞘病变缺血性病变 胶质瘤 NAA峰下降 Cho峰升高 122 其他 空间饱和及空间标记技术灌注加权成像技术脑功能成像技术MR脊神经成像触发及门控技术 123 第五节 磁共振血管成像 MRA MR血管成像是利用MR成像技术来描述解剖组织中血管路径的方法一般分为 时间飞越法 timeofflyTOF 相位对比法 phasecontrastPC 对比增强MRA CE MRA 124 TOF及PC法属于不需使用造影剂进行成像的技术 利用血液流动的磁共振成像特点 对血管和血流信号特征显示的一种无创检查技术 基于梯度回波序列对比增强MRA是利用顺磁性造影剂缩短血液T1的磁共振血管成像技术 125 一 时间飞越法MRA TOF TOF技术是基于血液的流入增强效应 使用梯度回波序列静止组织经过连续多次激励后静止组织处于稳定饱和状态 信号很低或不产生信号 而流入成像层面的血液则由于流入性增强效应表现很亮的信号 TOF是利用GRE序列的流动补偿 依靠流入增强效应区分静止和流动的质子 常用技术 2D TOF3D TOF 126 流动质子运动而不被饱和 产生亮信号 静止质子无位移而被饱和 信号很低或不产生信号 127 2D TOFMRA 利用TOF技术进行连续薄层采集 然后对原始图像进行后处理重建扰相梯度回波T1加权序列 128 2D TOFMRA特点 优点 组织背景抑制效果较好层面饱和较轻 有利于显示慢血流 用于静脉显影扫描速度较快 成像时间短 不足 空间分辨率较差流动失相位明显易受涡流影响 易出现假象后处理效果不如3D TOF 129 3D TOFMRA特点 优点 高空间分辨率 高信噪比体素较小 流动失相位较轻对快速和中等流速血流敏感多块的重叠扫描可扩大扫描范围 是对整个容积进行激发和采集 不足 不利于慢血流显示 显示静脉没有可靠性背景效果抑制较差扫描时间长 130 磁共振血管造影颈动脉和椎动脉 1 头臂干 2 锁骨下动脉 右侧 3 椎动脉 右侧 4 颈总动脉 右侧 5 颈内动脉 右侧 6 椎动脉 左侧 7 颈内动脉 左侧 8 颈外动脉 左侧 9 颈总动脉 左侧 10 锁骨下动脉 左侧 11 大动脉 131 二 相位对比法 PC PC是GRE序列 利用血流速度不同引起的相位改变来区分静止和流动的质子 PC在重建血管时用两次采集相减 静止质子被减去而流动质子保留 PC利用双极梯度采集图像 132 三 对比增强MRA CE MRA 优点 显示血管更可靠显示血管狭窄更真实一次增强效果可以显示动脉和静脉不容易遗漏动脉瘤不足 需要造影剂不能提供血流动力学分析 133 134 第六节 磁共振图像质量控制及伪影处理 影响MR图像质量因素很多组织特定参数 内在 质子密度 T1弛豫时间 T2弛豫时间 化学位移 体液流动 组织灌注 分子弥散等操作选择参数 外在 各种脉冲序列参数 包括 TR TE TI NEX FOV 层厚 矩阵 反转角 带宽等 135 一 评价MR图像质量主要指标 一 噪声和信噪比信噪比 平均信号强度与平均噪声强度的比值噪声 患者 环境和MR系统电子设备产生的不需要的随机信号信噪比越高 图像质量越好影响信噪比的因素 静磁场强度 层厚 FOV 矩阵 TR TE 反转时间 激励次数 反转角 带宽等 136 二 对比度两个相邻的不同组织信号强度差影响因素 脉冲序列 自旋回波 梯度回波等序列参数 TR TE TI 反转角等对比剂 137 三 分辨率空间分辨率 二维图像对三维体素的反应能力密度分辨率 不同组织信号强度的差异时间分辨率 同一组织在不同时相信号强度的差异空间分辨率越高 图像质量越好影响因素 场强 体素大小 层厚 矩阵 FOV 138 四 伪影图像中出现了人体不存在的信息或与实际解剖不相符的信号种类设备伪影运动伪影金属异物伪影 139 一 化学位移伪影水和脂肪中质子