磁共振成像基础专家讲座

磁共振成像

MagneticResonanceImaging基础部分中国石油中心医院磁共振室杨景震《1》磁共振成像基础专家讲座第1页主要内容医学影像学概况及磁共振技术发展简明介绍磁共振成像基本原理及概念磁共振检验方法及临床应用磁共振成像主要优点及程度怎样阅读磁共振图像影像学检验常见名词概念磁共振成像基础专家讲座第2页医学影像学形成1895年Röentgen发觉X线，形成放射诊疗学（diagnosticradiology）20世纪50年代出现超声（ultrasonography,USG）检验20世纪60年代出现核素(ν-scintigraphy)扫描20世纪70年代出现CT(x-raycomputedtomography,CT)检验20世纪80年代出现MRI(magneticresonanceimaging,MRI)检验20世纪80年代出现发射体层成像（emissioncomputedtomography,ECT）20世纪90年代正电子发射体层成像（positronemissiontomography,PET)20世纪70年代以后兴起介入放射学(interventionalradiology)21世纪初出现CT-PET

磁共振成像基础专家讲座第3页X线源体外放射源（核素）声能磁场微电子技术计算机医学影像学各种技术包括：磁共振成像基础专家讲座第4页

当今医学影像学内容包含：传统X线诊疗学

透视摄影（普通Ｘ摄影、体层摄影）造影计算X线摄影(computedradiography，CR)数字X线摄影（Digitalradiography，DR)X线CT(computedTomography，CT)数字减影血管造影（DigitalSubtractionAngiography，DSA）介入放射学（interventionalradiology)超声成像（UltrasonicImaging）磁共振成像基础专家讲座第5页发射型计算断（体）层摄影（EmissioncomputedTomography，ECT）

正电子发射型计算断（体）层摄影（PositronEmissioncomputedTomography,PET）单光子发射型计算断（体）层摄影（SinglephotonEmissioncomputedTomography,SPECT）磁共振成像（MagneticResonanceImaging,MRI）分子影像学（MolecularImaging）21世纪最前沿课题

技术：PET或PET-CT、MR、CT、光学成像（生物发光、荧光）信息放射学系统（radiologyinformationsystem)

图像存档与传输系统（PictureArchivingand

CommunicationSystem,PACS)

影像科管理、qualitycontrol,QC、qualityassurance,QA.

磁共振成像基础专家讲座第6页

全新医学影像学在医学领域应用包含：★影像诊疗学：X线、CT、DSA、MRI、US、ECT等。★影像介入性治疗学：DSA、超声、CT、MR等。★信息放射学：影像学工作管理、质控；影像传输与存放（PACS）存放、传输、远程会诊（远程放射学teleradiology)磁共振成像基础专家讲座第7页1946发觉磁共振现象BlochPurcell1971发觉肿瘤T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠MR图像Lauterbur等1976人体胸部MR图像Damadian1977早期全身MR图像Mallard1980磁共振装置商品化

诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间发生事件作者或企业磁共振发展史磁共振成像基础专家讲座第8页MR成像技术发展：四个阶段20世纪70年代中—80年代初：初步认识、逐步完善成熟阶段。80年代初—90年代初：广泛应用，但仅限于T1\T2层面成像。重视于解剖结构及形态改变。90年代初—90年代末：快速发展阶段。检验时间缩短、伴随快速或超快速成像技术应用，扩散加权、灌注加权、MRA、水成像、功效成像等技术用于研究功效与活动机制。90年代末—21世纪至今天：上述技术不停成熟同时，进入磁共振分子影像学阶段。磁共振成像基础专家讲座第9页磁共振成像基础专家讲座第10页MR成像基本原理

磁共振成像基础专家讲座第11页磁共振成像基础专家讲座第12页实现人体磁共振成像条件:利用人体内氢原子核作为磁共振中靶子，它是人体内最多物质。H核只含一个质子不含中子，最不稳定，最易受外加磁场影响而发生磁共振现象有一个稳定静磁场（磁体）：常导型、永磁型、超导型。0.15－3.0T梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等磁共振成像基础专家讲座第13页

磁共振成像过程：

H核子自然状态：磁矩和角动量相互抵消，人体不显磁性外加磁场中H核子状态：人体处于轻度磁化状态，在顺／逆主磁场方向两种排列方式中，顺向者多，磁矢量经正负方向相互抵消后，保留7／百万H核子用于MR信号接收，这些顺向排列（低能态）形成磁矢量联合形成总磁矩M施加射频（RF）脉冲后H核子状态：静磁场（B0）内H核子总磁化矢量与B0方向相同，当射频线圈对人体施加特定频率RF脉冲，则H核子受到激励，由原来低能态跃迁到高能态，形成了H核子共振现象磁共振成像基础专家讲座第14页

人体内H核子可看作是自旋状态下小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消

按照单一核子进动原理,质子群在静磁场中形成宏观磁化矢量MzMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础磁共振成像基础专家讲座第15页ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量作用。即M以螺旋运动形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量磁共振成像基础专家讲座第16页B0ZZZZZYYYYYXXXXX90度（3）－（5）该过程称弛豫(relaxation)，即将能量（MR信号）释放出来。整个弛豫过程实际上是磁化矢量在横轴上缩短（横向或T2弛豫），和纵轴上延长（纵向或T1弛豫）。而人体各类组织都有特定T1、T2值，这些值之间差异形成信号对比（1）静磁场中（2）90度脉冲（3）脉冲停顿后（4）停顿后一定时间（5）恢复到平衡状态磁共振成像基础专家讲座第17页ZYXXXXYYYZZZABCD

中止RF脉冲后，质子逐一从高能态（指向下），返回到低能态（指向上），直至恢复到原状态。纵向弛豫（自旋－晶格弛豫spin-latticerelaxation）磁共振成像基础专家讲座第18页ZYZYZYXXXABC横向弛豫（自旋－自旋弛豫spin-spinrelaxation）

中止RF脉冲后，质子不再被强制于同时状态（同相位），因为质子各自不一样频率，指向同一方向质子散开（失去相位），致使横向磁化逐步减小至零。磁共振成像基础专家讲座第19页纵向弛豫或称自旋－晶格弛豫(T1弛豫)横向弛豫或称自旋自旋弛豫(T2弛豫)磁共振成像基础专家讲座第20页●

人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H核磁矩发生90。偏转，产生能量——射频脉冲停顿、弛豫过程开始，释放所产生能量（形成MR信号）——信号接收系统——计算机系统●在弛豫过程中，，包括到2个时间常数：纵向弛豫时间常数—T1；横向弛豫时间常数—T2●加权（weighted）概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在，只是在某一时间内所占比重不一样。假如选择突出纵向（T1）弛豫特征扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得到以T1弛豫为主图像，当然其中仍有少许T2弛豫成份，因是以T1弛豫为主，故称为T1加权像（weightedImagingWI）。假如选择突出横向（T2）弛豫特征扫描参数采集图像………加权或称权重，有侧重、为主意思●

因为人体各种组织如肌肉、脂肪、体液等，各自都含有不一样T1和T2弛豫时间值，所以形成信号强度各异，所以可得到黑白不一样灰度图像磁共振成像基础专家讲座第21页磁共振常规检验图像特点层面成像、成像参数多、任意多方位直接成像、血管流空效应磁共振成像基础专家讲座第22页人体不同组织MR信号特点磁共振成像基础专家讲座第23页黑白灰度对比：X光片、CT均以密度高低为特征MR图象是以信号高低/强弱为特征水：

长T1（黑）、长T2（白）

骨皮质、完全性钙化：黑（无信号）脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰）

血流：常规扫描为流空（黑）肌肉：长T1（黑）、短T2（黑）

大多数肿瘤：长T1、长T2

黑色素瘤：短T1、短T2磁共振成像基础专家讲座第24页

磁共振成像检查方法磁共振成像基础专家讲座第25页MR检验方法普通检验：采取不一样脉冲序列、不一样方位，对病变部位进行扫描（包含脂肪或水抑制）FS磁共振成像基础专家讲座第26页FLAIR（FluidAttenuatedInversionRecovery)抑制水重度T2加权像,也称黑水技术。即抑制自由水，如脑脊液，对邻近脑脊液病变显示更有利磁共振成像基础专家讲座第27页增强检验：静脉内注射造影剂进行扫描，用于判别诊疗等。MR所用造影剂与CT造影剂不一样，除不是碘剂不存在过敏之外，其作用原理也不一样磁共振成像基础专家讲座第28页

MR造影剂（顺磁性物质）是改变病变部位磁环境，缩短H质子T1、T2弛豫（但T2缩短不如T1显著）

造影剂入血行——病变组织间隙——与病变组织大分子结合——T1驰豫靠近脂肪或Larmor频率———T1缩短——强化（白），（称间接增强）

影响原因：病变区血流；灌注；血脑屏障。与血液内药浓度不绝对成正比，达一定浓度后不起作用直接提升病变区X线衰减值（称直接增强）

CT造影剂（碘制剂）血管丰富程度血流灌注怎样

血液内碘浓度高低

血脑屏障完整是否磁共振成像基础专家讲座第29页磁共振成像基础专家讲座第30页磁共振成像基础专家讲座第31页

特殊检验：血管成像（MagneticResonanceAngiographyMRA）利用流动血液进行血流直接成像可用于动脉或静脉检验，若同时使用造影剂，称增强血管成像（CE-MRA)

血管成像用于血管畸形、动脉瘤、血管狭窄或闭塞。但当前仍不能代替DSA特点：简便、无创伤磁共振成像基础专家讲座第32页磁共振成像基础专家讲座第33页水成像

胆道成像（MagneticResonanceCholangio-pancreatography）MRCP不使用造影剂，利用胆汁（水）进行成像。用于胆道梗阻检验磁共振成像基础专家讲座第34页尿路成像（MagneticResonanceUrography）MRU不使用造影剂，利用尿液进行成像磁共振成像基础专家讲座第35页硬膜囊成像（MagneticResonanceMyelography）MRM不使用造影剂，利用脑脊液进行成像磁共振成像基础专家讲座第36页内耳膜迷路成像（MagneticResonanceLabyrinthography)MRL不使用造影剂利用迷路内淋巴液进行成像磁共振成像基础专家讲座第37页结肠水成像:向结肠内注入水后，进行结肠人工水造影。胃、小肠也一样可进行此项检验磁共振成像基础专家讲座第38页

仿真内窥镜：同CT一样，利用计算机所作图像后处理技术之一磁共振成像基础专家讲座第39页MRI三维重建磁共振成像基础专家讲座第40页

MR电影成像（MagneticResonancecineMRC）:对运动脏器实施快速成像。采集脏器运动中不一样时段（时相）“静态”图像，再利用计算机技术快速、连续显示。比如：关节、心脏等。磁共振成像基础专家讲座第41页正常心脏电影（静态图）磁共振成像基础专家讲座第42页动画轻看flash磁共振成像基础专家讲座第43页

功效MR成像(fMRI):从范围上有

1、灌注加权成像(Perfusion-WeightedImaging)PWI包

括外源性和内源性

2、弥散加权成像(Diffusion-WeightedImaging)DWI

3、MR波谱分析(MagneticResonancespectroscopy)MRS

磁共振成像基础专家讲座第44页神经元兴奋区兴奋性兴奋区静脉血中氧和血红蛋白相对去氧血红蛋白相对去氧血红蛋白顺磁作用，可使T2*信号因为去氧血红蛋白降低神经元兴奋区信号相对内源性PWI称血氧水平依赖法（BOLD）简单原理磁共振成像基础专家讲座第45页外源性灌注加权成像PWI：用超快速MR扫描技术，进行造影剂跟踪，显示造影剂首次经过组织血流灌注情况并依需要作延迟增强（惯用于脑、心肌检验）弥散加权成像DWI：是以MR流动效应为基础成像方法。与MRA不一样是：MRA观察是宏观血流现象，而DWI观察是微观水分子流动扩散现象

脑发生缺血时,PWI先有异常,出在6小时内(超急期),此时溶栓治疗,疗效最正确；若出现DWI异常时,则易出血；若T2WI出现病灶时,则为不可逆。PWI-DWI-T2WI磁共振成像基础专家讲座第46页

脑弥散加权成像（DWI）是使用一对大小相等、方向相反扩散敏感梯度场。该梯度场对静止组织作用总和为零，但水分子在不停扩散，受该梯度场影响而产生相位改变。梗死区域水含量增加，其早期细胞毒性水肿使水分子扩散下降，而在产生T2信号改变之前，在DWI显示出早期脑梗死。磁共振成像基础专家讲座第47页右侧急性轻瘫，症状4小时

T2加权像无异常同一时间，弥散加权像（4秒）见大片高信号

C-E同一时间，团注对比剂5-10秒内灌注成像。缺血区显示对比剂抵达延迟（C）。D为病变区对比剂消散延迟。E为45秒后灌注基本趋于正常磁共振成像基础专家讲座第48页男，37岁，突发左下肢瘫2h，同一时间作了T2、DWI（图1、2）。图3、4为发病12h后PWI，示病灶区低灌注。图5、6为发病2个月后PWI，较前血供显著改进。图7为发病4hDSA显示右大脑中A外侧干闭塞。图8为动脉溶栓后，闭塞血管再通。图9为发病后8h，右颞叶T2高信号。磁共振成像基础专家讲座第49页了解弥散成像原理细胞正常，水分子游动自由。细胞毒性水肿时，较多细胞外液进入细胞内，使细胞内、外水分子游动迟缓胞细水子分磁共振成像基础专家讲座第50页动作快取得信息少！

啊，今晚上课哎！同学们，因故改在明晚上课水分子磁共振成像基础专家讲座第51页DTI是一个用于研究中枢神经系统神经束弥散各向异性和显示白质纤维解剖磁共振技术神经束成像术（用连续跟踪法制成）能显示白质纤维走行轨迹弥散张量磁共振成像磁共振成像基础专家讲座第52页

DTI物理神经束对MR机三个轴(X,Y,Z,)关系形成其在MR成像中方向性,并造成与方向相关弥散测量(各向异性)3-D弥散呈椭圆形,三个本征矢量代表其弥散方向,本征值确定其形态本征矢量本征值本征值三个本征矢量矩阵源于弥散方向性张量(ADC’)磁共振成像基础专家讲座第53页弓形纤维神经束图

弓形纤维短联合纤维束磁共振成像基础专家讲座第54页a胼胝体神经束图冠状面(与彩色编码FA图融合）横断面

矢状面

磁共振成像基础专家讲座第55页胼胝体上纵束下纵束皮质脊髓束多神经束神经束图矢状面横断面各神经束可随意标示为各种不一样颜色磁共振成像基础专家讲座第56页FLAIRT2WIT1WIC+T1WIC-脑膜上皮型脑膜瘤常规MRI显示脑膜瘤经典表现何神经束受犯？良性脑膜瘤瘤？较大量瘤细胞浸润？磁共振成像基础专家讲座第57页上纵束向下移位脑膜上皮型脑膜瘤彩色编码FA图神经束成像图彩色编码FA图在彩色编码FA图和神经束成像图上显示一良性肿瘤所造成神经束推移征，即上纵束和放射冠被推移，但仍保持原来色彩，符合脑膜瘤诊疗。显示胶元纤维所组成之肿瘤包膜（箭）肿瘤呈神经束推移型表现，提醒瘤周无肿瘤细胞浸润，为良性肿瘤，符合脑膜瘤诊疗。放射冠胶元纤维组成包膜。磁共振成像基础专家讲座第58页

磁共振在评价心肌灌注贮备中应用

心肌灌注贮备(Myocardiolperfusionreserve)MPR是冠脉系统最大扩张状态下与静息状态下心肌内血流量比值。当前采取核素心肌灌注检验（SPECT和PET），前者虽敏感性和特异性较高，但空间分辨率低,检测不够准确；PET视为金标准,但设备昂贵,且空间分辨率也较低MR采取超快速扫描技术、扩冠药品、造影剂可发觉静息状态下早期如心内膜下缺血灶。（潘生丁--正常冠脉扩张-心外膜血流增加—冠脉狭窄远端血流不能相对增加--形成“冠脉窃血”—狭窄远端血管压力降低—心内膜下（冠脉远端血供区）缺血灶伴随MR设备发展，在心肌缺血发生任何阶段，MR都可进行对应检测。故有些人将心脏MR检验称为“one-stop-exmination”磁共振成像基础专家讲座第59页MR心肌灌注成像造影剂首次经过相造影剂延迟增强相

诊疗

1、正常心肌2、缺血心肌3、心肌梗死后心肌存活情况（顿抑心肌及冬眠心肌）

4、死亡心肌

心肌缺血发觉敏感性和特异性：MR灌注成像：敏感性92％－94％，特异性87％－96％。ECT：敏感性65％，特异性82％磁共振成像基础专家讲座第60页

磁共振波谱（MRS）：研究人体能量代谢病生理改变。经过显示组织生化学波谱，发觉病变，这种生化代谢异常更早于病理形态学异常。MRI+MRS=诊疗，更敏感、更早期、更特异MRS是一个化学位移技术。均匀磁场中，同种元素同一个原子因为其化学结构差异，拉莫尔频率也不相同，这种频率差异称化学位移MRS实际是某种原子化学位移分布图。横轴：化学位移，纵轴：各种含有不一样化学位移原子相对含量磁共振成像基础专家讲座第61页MR全身一次成像磁共振成像基础专家讲座第62页水知道：答案磁共振成像基础专家讲座第63页

磁共振成像主要优点与限度磁共振成像基础专家讲座第64页MR检验主要优点

无射线、成像参数多、直接多方位成像不使用造影剂可进行血管或流体成像，无创性脑、脊髓、椎间盘检验中含有其它任何影象检验不能取代优势骨关节系统显示病变敏感，软骨及软组织分辨好MR生理、功效成像突破了影象学以大致病理形为诊疗依据传统模式数据重建技术做三维立体重建或仿真内窥镜显示磁共振成像基础专家讲座第65页MR检验程度及存在问题

一些病变定性困难MR成像仍相对较长（主要是限于信号采集）

运动伪影一些部位血管成像尚需DSA、如冠脉，一些血管性病变术前金标准仍借助DSA

引进和检验费用相对昂贵禁忌症：带心脏起搏器、胰岛素泵、体内金属假肢、眼球内金属异物，颅内动脉瘤银夹术后时间较短者

严重不合作者，精神病，危重病人，幽闭恐怖症磁共振成像基础专家讲座第66页怎样阅读常规检验MR图像1、熟悉图像上惯用标识：姓名、年纪、日期、左右、层厚以及增强标识等2、仔细观察每一帧图像，目标在于发觉疾病或异常征象3、当发觉病变后，应看其病变在T1加权、T2加权上信号特征，是高信号／低信号／等信号／混杂信号／无信号4、经过不一样方位图像观察，确定病变形态、数量、大小、位置5、观察病变邻近器官或组织结构有没有异常：受压、移位（占位效应）；扩张、增大（失空间效应）；破坏或吸收；等等6、增强扫描观察病变有没有强化及强化程度；延迟扫描强化特点7、综合MR所见，结合临床及其它影像学检验材料作出诊疗磁共振成像基础专家讲座第67页惯用术语阴影、密度、回声、信号增强扫描强化高密度、低密度、等密度、混杂密度高信号、低信号、等信号、混杂信号

占位效应、失空间效应窗技术磁共振成像基础专家讲座第68页

影像学中常见名词概念普通性了解阴影、回声、信号密度：影像学术语。密度有双重含义，即物质密度与影像密度二

种。物质密度系指单位体积内物质质量，由物质组成

成份和空间排布情况决定。影像密度则指照片上模拟影像

黑化程度，即对光吸收程度高密度、低密度、等密度、混杂密度：影像学术语

在CT或X线检验中，以相邻结构作参考，进行兴趣区

密度判定。传统X线技术仅以肉眼作大致分辨，而

CT则可取得标定密度值，即CT值，取得病变密度定量。CT值：影像学术语。在CT扫描中，X线衰减系数单位。（CT