MRI成像原理

MRI的历史,1946年斯坦福大学的布洛赫与哈佛大学的珀塞尔几乎同时发现了核磁共振NMR现象，并因此而共同获得了1952年的诺贝尔物理学奖。50多年来，核磁共振已形成为一门有完整理论的新学科。MRI的发展，使NMR技术扩展到生物和医学领域。,MRI的历史,核磁共振现象的发现者布洛赫（Felix Bloch）,核磁共振现象的发现者珀塞尔（Edward Purcell）,MRI的历史,一、萌芽期（1946年1972年）NMR逐渐应用到生物领域。代表人物：达马迪安（Raymond Damadian）全身MRI装置的创始人。,MRI的历史,二、成熟期（1973年1978年）NMR波谱技术与成像技术相结合，并取得巨大成果。代表人物：劳特伯（Paul Lauterbur），MRI空间定位法的开拓者。,MRI的历史,三、发展期（1978年 ）磁共振成像技术全面发展。GE、西门子、飞利浦、东芝等公司相继开发出商品化的磁共振成像设备，并应用于临床。,MRI的原理,一、核磁共振现象的发现MRI根据是生物体磁性核（氢核）在静磁场中，所表现出的特性磁共成像的高新技术。它的物理基础为核磁共振（nuclear magnetic resonance NMR）理论，其本质是一种能级间跃迁的量子效应。原子核在静磁场中，受到一定频率电磁波的作用时，在它们的磁能级间产生跃迁，这就是我们所说的核磁共振现象。,MRI的原理,磁共振（MR）的成像原理就是：将人体放入一强磁场中，使氢质子磁化定向产生磁距，并一定的频率绕磁场方向进动，然后使用与原子进动频率相同射频脉冲（RF），激发质子的磁距，使其产生共振。人体中不同部位的氢原子（不同部位疾病的氢原子含量不同），其活动的频率是不一样的，把这些原子共振时其活动所产生的信号，通过线圈接收下来，通计算机处理，进行图像重建即获得MR图像。,MRI的原理,为什吗MR检查选用的靶子用氢原子？、因为氢原子（H）核内只含有一个质子（奇数而不是偶数），易受外界磁场的影响，而易产生信号（如奇数的有C碳13、F氟19、P磷31人体内含量较少，现在有的MR机波谱分析用应P磷谱）等。说一句：MR波谱分析，是通过波谱的表现来分析人体内的生化代谢，来诊断疾病。、因为氢原子人体内含量最多（不同部位疾病的氢原子含量不同），那MR表现也是不一样的。,MRI的原理,、人体内氢质子平时状态：、人体内氢质子在外加磁场内的状态：,MRI的原理,3，什么形式的运动是“进动”？旋转的陀螺则进行摇摆式运动，处於强磁场内的质子也表现为这种运动形式，称为进动。,磁体的种类,磁体的种类：（一）、永磁性磁体： 永久磁体(Permanent ma-gnets)总带有磁性，其优点：（1）、造价低。（2）、度耗电。（3）、不需制冷液。（4）磁力线垂直于孔洞，使用螺旋管线圈，有助于提高信噪比。缺点（1）、场强热稳定性差。（2）磁场强低，一般为能达到0.150.2T,现在可达到0.30.35T。（3）、磁体重近100吨。（4）、磁场不能关闭。,磁体种类,（二）、常导型（阻抗磁体） (resistive mag-nets)是由几组线圈绕成桶状，导线是有铝和铜线制成，有明显的电阻，故称阻抗磁体，电流通过线圈产生磁场。优点：（1）造价低、工艺不复杂。（2）、磁体重轻，一般5吨左右。（3）、切断电源磁场可关闭。缺点：（1）、耗电量大，只有电流通才能磁性。（3）因电流通过线圈而产生大量热量。（4）必须有大量水加以冷却。（5）、磁场强低，一般为能达到0.150.2T,现在可达到0.30.35T，新式的可达到0.5T。永磁性磁体和阻抗磁体各有优点。,磁体种类,（三）、 超导磁体（supercomduct-Ing magnets)是目前在MR机使用较广泛的磁体，磁体也是有导线通电产生电流，它使用超导材料，铌钛合金镀在铜线的表面上绕制而成，没有电阻，当冷却到超导温度（大约-269）时，导电材料就失去了对电流的阻力。所以，只要通入一次电流立磁后就持久产生一个恒定磁场。优点：（1）、场强高，0,53T,现试验用的达到4.7T。（2）、磁场稳定而均匀。（3）、磁场亦可关闭，但很危险，要线圈失超。缺点：（1）、制造工艺复杂。（2）、价格昂贵。（3）、由于冷却剂挥发定期补充液氦。（4）、保修费和日常维护价格较贵。,磁共振成像技术,三、MR成像：首先知道常用的词语。（一）、驰豫：什么叫驰豫，就是氢原子受（RF）激励后（接受能量），激励结束后释放能量并返回原先排列的方位的过程称驰豫（时间）。驰豫分两种：,磁共振成像技术,、T1驰豫，亦称纵向驰豫：就是给以个90度RF从纵轴倒向横轴，此时纵向驰豫为0，然后有横轴向纵轴恢复，最大值63所用的时间，即为一个单位的T1WI(加权像)。T1的驰豫曲线。,磁共振成像技术,最大值63所用的时间，即为一个单位的T1WI(加权,磁共振成像技术,、T2驰豫，亦称横向驰豫：就是给以个90度RF从纵轴倒向横轴，此时横向驰豫值为为最大，RF停止后，横向驰豫磁化矢量开始衰减，也就是从开始的最大值衰减到37所用的时间，即为一个单位的横向驰豫时间。,磁共振成像技术,在RF脉冲中止后，而横向磁化减少. 最大值衰减到37所用的时间。,磁共振成像技术,请看图9。上山比下山需要的时间长,请看图。上山比下山需要的时间长,这就是说，T1长于T2,规定T1为纵向磁化恢复到原来磁化量的63%所需的时间, T2为横向磁化减少到原来磁化量的37%所需的时间。,磁共振成像技术,（二）、TR:是激发周期重复时间。 （三）、TE：回波时间（采集信号）。,磁共振成像技术,当使用短TR，短的TE时。此时，所得图T1WI加权像。,磁共振成像技术,当使用长TR，长的TE时。此时，所得图T2WI加权像。,怎样看磁共振图像,四、怎样看MR片：（一）、首先区别T1WI、T2WI、质子密度像。有两种方法：（1）、信号改变区别：、游离水是黑的如脑脊液，即T1WI。、游离水是白的如脑脊液，即T2WI。、介入两者之间的，即质子密度像。,怎样看磁共振图像,（2）、根据TR、TE长短区别：短TR、短TE、 T1WI加权像。（TR500、TE30），高场可变。长TR，短TE质子密度加权像。（TR500、TE9mm为异常（包括青春期、育龄期，正常垂体上平直或微凹。,典型病例介绍,垂体微腺瘤：1、瘤体直径小于或等于1CM 。2、呈等T1WI/T2WI信号改变。3、强化延时扫描：（1）、正常垂体组织立即强化。（2）、瘤体延时强化。,典型病例介绍,垂体微腺瘤,典型病例介绍,垂体微腺瘤 同一病例 延迟强化,典型病例介绍,垂体微腺瘤 女孩8岁月经来潮,典型病例介绍,垂体微腺瘤 同一病例 延迟强化,典型病例介绍,垂体微腺瘤,典型病例介绍,垂体微腺瘤征象小结：1、瘤体直径小于或等于1CM。2、垂体上缘隆起、左右不对称或局部下突3、等T1WI、T2WI(T2略高或低）信号。4、强化延时扫描垂体组织马上强化，瘤体不强化呈低信号，随时间延长瘤体慢慢强化。,典型病例介绍,垂体腺瘤,典型病例介绍,垂体腺瘤,典型病例介绍,垂体腺瘤 同一病例 C,典型病例介绍,垂体腺瘤征象小结1、瘤体直径大于1CM。2、瘤体多呈等T1WI略长T2WI信号改变；囊变时呈长T1WI、 T2WI信号改变；出血时呈短T1WI、 T2WI信号改变。3、瘤体多有“卡腰征”。4、强化呈均匀性强化，囊变者呈环状强化5、向上推压视神经，向下突入蝶窦。,典型病例介绍,颅咽管瘤,典型病例介绍,颅咽管瘤,典型病例介绍,颅咽管瘤,典型病例介绍,颅咽管瘤,典型病例介绍,听神经瘤,典型病例介绍,听神经瘤,典型病例介绍,听神经瘤 同一病例 C,典型病例介绍,听神经瘤,典型病例介绍,听神经瘤征象小结1、临床表现：听力下降至失听。2、部位：C-P角区。3、实性的瘤体呈略长T1WI、T2WI信号。4、囊性的瘤体呈长T1WI、T2WI信号。5、强化实性的瘤体均匀明显强化，囊性呈花边状不规则强化。,典型病例介绍,脑血管病急性脑梗塞：12小时内：常规T1WI、T2WI可无阳性发现，有时T2WI可见略高信号。DWI：梗塞半小时即可呈高信号。,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,腔隙性脑梗塞（陈旧性）,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,网脱伴出血,典型病例介绍,MRA,典型病例介绍,MRA,典型病例介绍,静脉窦血栓,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,MRCP（胰胆管造影）：正常胰胆管造影,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,MRU（泌尿系统造影）：,典型病例介绍,正常肝脏：,典型病例介绍,肝海绵状血管瘤：,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例介绍,典型病例讨论