磁共振成像的临床应用

关于磁共振成像的临床应用第1页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

一、MRI扫描仪的基本硬件构成第2页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三一般的MRI仪由以下几部分组成主磁体梯度线圈脉冲线圈计算机系统其他辅助设备第3页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三主磁体

磁共振最基本的构建产生磁场的装置最重要的指标为磁场强度和均匀度第4页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三MRI按磁场产生方式分类永磁电磁常导超导主磁体0.35T永磁磁体1.5T超导磁体第5页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三MR按主磁场的场强分类MRI图像信噪比与主磁场场强成正比低场:小于0.5T中场：0.5T－1.0T高场:1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）第6页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三梯度线圈作用：空间定位产生信号梯度线圈性能的提高磁共振成速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术第7页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三脉冲线圈作用：如同无线电波的天线激发人体产生共振（广播电台的发射天线）采集MR信号（收音机的天线）第8页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三脉冲线圈的分类激发并采集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）第9页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三计算机系统及谱仪数据的运算控制扫描显示图像第10页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三其他辅助设备空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗片机等第11页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三二、MRI的基本原理、基本概念

第12页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1、人体MR成像的物质基础原子的结构电子：负电荷中子：无电荷质子：正电荷第13页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋(Spin)

第14页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三地球自转产生磁场原子核总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋(Spin)原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。自旋与核磁第15页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三地磁、磁铁、核磁示意图第16页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：1、1H的磁化率很高；2、1H占人体原子的绝大多数。通常所指的MRI为氢质子的MR图像。何种原子核用于人体MR成像？第17页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三人体内有无数个氢质子（每毫升水含氢质子3×1022）每个氢质子都自旋产生核磁现象人体象一块大磁铁吗？第18页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三通常情况下人体内氢质子的核磁状态通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，人体并不表现出宏观磁化矢量。第19页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三把人体放进大磁场第20页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2、人体进入主磁体发生了什么？没有外加磁场的情况下，质子自旋产生核磁，每个氢质子都是一个“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，磁场相互抵消，人体并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。第21页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三进入主磁场前后人体组织质子的核磁状态第22页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三第23页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三处于高能状态太费劲，并非人人都能做到处于低能状态的略多一点第24页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三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？第25页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？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第26页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三如何才能产生横向宏观磁化矢量？？？？第27页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三3、什么叫共振，怎样产生磁共振？共振：能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相同的频率震动。第28页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？给低能的氢质子能量，氢质子获得能量进入高能状态，即核磁共振。？第29页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三怎样才能使低能氢质子获得能量，产生共振，进入高能状态？第30页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三90度脉冲继发后产生的宏观和微观效应低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态，高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生宏观横向磁化矢量第31页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接收线圈，MR仪可以检测到。氢质子多氢质子少第32页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三无线电波激发后，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度脉冲后偏转道横向的磁场越强，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非常重要第33页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三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。非常重要第34页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三4、射频线圈关闭后发生了什么？第35页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)第36页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)第37页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为核磁弛豫。核磁弛豫又可分解为两个部分：横向弛豫

纵向弛豫第38页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。90度脉冲第39页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三不同的组织横向弛豫速度不同不同的组织T2值不同第40页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三纵向弛豫也称为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。90度脉冲第41页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三不同组织有不同的纵向弛豫速度不同组织T1值不同第42页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三重要提示不同组织有着不同质子密度横向(T2)弛豫速度纵向(T1)弛豫速度这是MRI显示解剖结构和病变的基础？第43页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三5、磁共振“加权成像”T1WIT2WIPD第44页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？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第45页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横向的磁化矢量越大，MR信号越强第46页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三所谓的加权就是“重点突出”的意思T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质子含量差别何为加权？？？第47页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三T2加权成像（T2WI)T2值小

横向磁化矢量减少快

MR信号低（黑）T2值大

横向磁化矢量减少慢

MR信号高（白）水T2值约为3000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！第48页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三T1加权成像(T1WI)T1值越小

纵向磁化矢量恢复越快

MR信号强度越高（白）T1值越大

纵向磁化矢量恢复越慢

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！？第49页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三重要提示!!!人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，因而在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。第50页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三90180回波回波90180TETRTE：回波时间TR：重复时间6、如何区分T1WI、T2WI第51页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三如何区分T1WI、T2WI1、看TR、TE

T2WI：长TR（>2000毫秒）、长TE（>50毫秒）T1WI：短TR（400-800毫秒）短TE（10-15毫秒）T2WIT1WI第52页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三如何区分T1WI、T2WI2、看水和脂肪T1WI：水（如脑脊液、胃液、肠液、尿液）呈低信号（黑）脂肪呈很高信号（很白）T2WI：水呈很高信号（很白）脂肪信号有所降低（灰白）T2WIT1WI第53页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三3、看其他结构脑组织：T1WI:白质比灰质信号高T2WI:白质比灰质信号低腹部：T1WI:肝脏比脾脏信号高T2WI:肝脏比脾脏信号低如何区分T1WI、T2WIT2WIT1WIT1WIT2WI第54页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三三、MRI的基本技术和新技术第55页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

常规MRI超快速MRIMRA扩散成像灌注加权MR水成像

脑功能成像

MRI仿真内窥镜

MRI电影

MR频谱分析介入性MRI第56页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1、常规MRI包括常规T1WI、T2WI、质子加权成像临床工作中最常用的ＭＲＩ技术第57页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三单层成像时间短于1秒，适用于：不能控制运动或神志不清病人胸部、腹部屏气扫描动态增强扫描各器官功能成像２、超快速成像技术第58页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三３、MR血管成像（MRA）不用造影剂的MRA（常规MRA）：适用于全身血管病变的显示，也可用于血管血液流速、流量分析。对比增强MRA：能提高常规MRA的准确性和真实性。适用于动脉瘤、大血管疾病的MRA检查。对于大血管疾病的检查，对比增强MRA已经能基本取代血管造影。ＭＲＡ第59页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三第60页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三第61页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三４、水分子扩散加权成像检测组织内水分子热运动水平，适用于：超急性期脑梗塞的诊断和鉴别诊断，可检出发病6小时内甚至2小时以内的脑梗塞ＣＴ１２－２４小时以后常规ＭＲＩ６－１２小时以后T2WIT1WI扩散成像第62页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三弥散成像的基本知识弥散的基本概念自由水的布朗运动影响因素组织结构生化特性温度外加使局部组织运动的因素测量方法生物、物理方法放射活性或荧光标记核磁共振成像核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法第63页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三MR弥散成像原理234静止水分子1弥散水分子RFslice信号強信号弱第64页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三B值的影响因素b=γ2Gδ2(△–δ/3)b值是反映附加梯度场性质的参数b值的大小与信号衰减成正比第65页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三组织A

组织B正常脑组织随机运动的水分子=

低信号细胞毒性水肿的脑组织运动受限的水分子=

高信号DW-EPI诊断急性脑梗塞原理第66页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

弥散图像包含有T2、质子、和ADC值变化的综合信息，我们把T2及质子的对比度在弥散图像上反映的现象称为透过效应（shinethrough).Shinethrough在梗死性病变发生一周左右，对弥散图像的对比度起主要作用。T2透过效应第67页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三DWIADC图ADC值的引进ADC=(S1-S2)/(b1-b2)第68页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三脑梗死急性期ADC值降低DWI高信号细胞毒性水肿脑梗死亚急性期ADC值升高血管源性水肿

不同性质水肿在弥散图像上的差别弥散效应显著T2效应显著DWI高信号第69页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三临床病例陈旧瘢痕T2FliarDWIT1+CADCeADCeADCDTI第70页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三静脉快速注射造影剂后，利用超快速成像序列进行扫描，可反应组织的血流灌注和血液动力学改变，适用于：超急性期脑梗塞，大面积梗塞于血管闭塞后可立刻检出心肌血流灌注分析，检出早期心肌缺血５、血流灌注成像Ｔ２ＷＩ灌注成像T2WI第71页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三６、MRI水成像技术利用人体内的水作为天然对比剂清晰显示含水器官的解剖和病变。内耳水成像MR延腺管造影MR脊髓造影（MRM）MR胆胰管造影（MRCP）MR尿路造影（MRU）ＭＲＣＰ内耳水成像第72页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三利用人工刺激（听觉、运动、视觉等）配合特定的MRI序列标识出脑组织的各功能区，适用于：避免手术损伤脑科学研究７、脑功能成像第73页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三第74页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三利用MRI薄层扫描技术及特定的软件进行重建，模拟纤维内窥镜对空腔脏器进行腔内观察，有利于鼻腔、鼻咽部、气管、支气管、胃肠道、血管等部位病变的显示。８、MRI仿真内窥镜第75页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三能对心脏、关节等进行运动、功能分析９、MRI电影第76页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三10、MR频谱分析能对组织的化学元素含量进行分析，反应组织的代谢、功能状态。1H：检测脑组织某些低浓度代谢产物31P：ATP、ADP含量分析13C：酶缺乏性疾病的诊断19F：5-FU的作用机理研究23Na：肿瘤细胞生长评价第77页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三胶质母细胞瘤第78页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三利用MRI作为监视手段进行介入性放射学手术，避免医生病人遭受放射线损害。MRI导向活检MRI导向射频消融MRI导向微波治疗MRI导向冷冻治疗MRI介导血管成型术和内支架植入术11、介入性MRI第79页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三四、MRI的优点和缺点（与CT比较）

第80页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三优点组织分辨率较CT高，可检出更多的病变大多数病变不用造影剂就能较好显示不用造影剂就可较好显示血管没有骨性伪影，有利于后颅窝、椎管等部位病变的检查多参数成像，能为病变检出和鉴别诊断提供更多信息可任意断面成像，CT一般仅能进行横断面扫描无放射线损伤第81页，讲稿共87页，20