医学影像学课件：磁共振成像（MRI）

第三章磁共振成像（MRI）

第一节磁共振成像（MRI）的基本原理

ThebasicprincipleofMRI

磁共振成像显示的是物质的化学成分和分子的结构及状态，而不是显示物质的密度磁共振是利用电磁波成像，而不是利用电离辐射（如X线、γ射线）或机械波（超声波）NMR：NuclearMagneticResonance（核磁共振）NMRI：NuclearMagneticResonanceImaging（核磁共振成像）NMRI=MRIMRI：利用原子核在磁场内发生NMR所产生的MR信号经图像重建获得图像的一种成像技术，物理学基础是NMR现象NMR现象：1946年

Bloch（斯坦福大学）

Purcell（哈佛大学）

1952年：诺贝尔物理学奖Bloch（1905~1983）Purcell（1912~）1950‘sNMR已成为研究物质分子结构的一项重要的化学分析技术1960‘s用于生物组织化学分析，检测生物体内H、P、N的NMR信号1970‘sNMR+medicaldiagnosis1976HinshawgotthefirstNMRimageofhumanhand1980’sfirstcommercialNMRequipment NMR→MRI1990’s→usedextensivelyNS质子进入外磁场后的排列状态图1图2进入外磁场前（图1）质子排列杂乱无章，外加外磁场后质子呈有序排列（图2），低能态的质子比高能态的略多原理↔第二节MRI的基本设备

ThebasicequipmentofMRI第二节MRI的基本设备主磁体—据磁场产生的方式分为永久磁体、阻抗磁体和超导磁体三种MR信号产生、探测与编码梯度线圈、射频发射器及MR信号接收器数据处理、图像重建、显示与存储模拟转换器、计算机、磁盘、存储设备数据处理电源操作与显示扫描孔主线圈射频线圈梯度线圈MRI设备示意图1、主磁体（mainmagnet)作用：产生高、稳定、均匀的磁场按磁场产生的方式可分为：

A.永磁体(permanentmagnet) <0.5T,磁场均匀度不够好,制造、 运行成本较低

B.常导电磁体(resistivemagnet) <0.5T,磁场均匀度也不够好, 运行 中耗电并须冷却

C. 超导电磁体(superconductive magnet) 0.35-7.0T,磁场均匀度好,制造 成本 高,运行中消耗液氦线圈(coil)

作用:发送射频无线电波和接收磁共振信号附属设备

(affiliatedequipment)

电磁波屏蔽和磁屏蔽

ShieldoffRFandmagneticfield第三节影响信号强度的因素

ThefactorseffectingsignalintensityX线、CT图像的黑白、明暗的对比取决于不同组织的密度；而MR图像的黑白、明暗的差别取决于不同组织的信号强度影响磁共振图像信号强度的因素有：1.质子密度(protondensity)pWIProtondensityweightedimaging流动效应

(flowavoideffect)血流900脉冲激励层面（900）垂直于激励层面的快速流动的血液团不能在SE序列时接受900、1800两个脉冲激励产生回波，因此，流动的血液无信号（流空效应）血流1800脉冲成像层面（1800）3.纵向驰豫时间(longitudinalrelaxationtime,T1)T1WI弛豫时间：受激发的质子从高能态回到低能态所需的时间4.横向驰豫时间(transverserelaxationtime,T2)T2WI脉冲序列(pulsesequence)

(获取MRI图像的程序,proceduretoobtainMRI)SET1WISET2WIIRstirTRTE2TE2TEMR图像①自旋回波脉冲序列（spinechosequence)90090018001800900脉冲－－等待TE/2－－1800脉冲－－等待TE/2－－记录信号，称为自旋回波序列[spinecho(SE)pulsesequence]SE②梯度回波序列（gradientechosequence,GRE）是常用的快速成像序列。空间分辨力和信噪比均较高，可获得准T1WI、准T2WI及准PdWI，主要用于腹部、心血管、与流动液体相关成像及骨关节成像③脂肪抑制(Fatsuppression)抑制由脂肪引起的高信号，以区别其它原因如水肿、肿瘤、出血、黑色素颗粒及对比增强所致的高信号。可以有多种方式抑制脂肪的信号④反转恢复脉冲序列反转恢复脉冲序列(inversionrecovery,IR）是一种特殊的成像序列，其有一个重要的成像参数称反转时间（timeinversion,TI),主要用于脂肪抑制(如STIR序列）和水抑制（如FLAIR序列）T2WIT1WISTIR全身成像胶质瘤术后十年复查FLAIRT2WI⑤回波平面成像回波平面成像（echoplanarimaging,EPI）是新开发的快速成像技术，获得一个层面可短至20ms，主要用于功能成像TSET2WISWIDWIADC急性脑梗塞SWI可见梗塞灶内细小出血灶EPI成像BOLD手指弹动三维显示肿瘤与功能区关系胶质瘤其中的功能区是用EPI显示 ④水成像水成像（hydrography）又称液体成像（liquidimaging）是采用长TE技术，获得重T2WI，突出水的信号，并用脂肪抑制技术，使含水器官清晰显影。具体有：

MR胰胆管造影（MRcholangiopancreatography, MRCP）

MR尿路造影（MRurography,MRU）

MR脊髓造影（MRmyelography,MRM）胆总管远端癌MRCP

一侧肾盂输尿管积水MRU胆石MRCP

6.磁共振成像的强化(enhancementofMRI)

非特异性细胞外液间隙对比剂

(no-specificextracellurlarspacecontrastagent)

目前常用的都是钆螯合物(chelate)Gd-DTPA

（维影钆胺）

7.磁共振血管成像（MRA） 平扫:时间飞跃（timeofflight,TOF）法和相 位对比（phasecontrast,PC）法 增强MRA3DTOF-MRACEMRA第四节某些正常和病理组织的MR信号

MRsignalsofsomenormaland pathologicaltissues1、体液（bodyfluit)

包括脑脊液、尿液、水肿液和体腔和囊肿内的蛋白质含量低的液体

T1WI 低信号

T2WI 高信号

2、脂肪（fat)

包括含甘油三脂（triglyceride)的脂肪组织、分化好的脂肪组织来源的肿瘤和含脂肪的黄骨髓

T1WI 高信号

T2WI 高信号

3、出血（bleeding,hematoma)

血管破裂血流出形成血肿

出血后血肿内的变化：

1，铁离子Hb++→Hb+++→Hemosiderin

2，铁的分布在完整的红细胞内→红细胞破裂

铁流出，分布不均匀→均匀

3，血肿内的水由于红细胞破裂、血红蛋白流

出血肿内渗压增高，水分增加

急性血肿（＜3d）

T1WI等信号

T2WI低信号

亚急性（3~15d）慢性（＞15d）

T1WI高信号

T2WI高信号亚急性出血,RBC未破裂亚急性出血,RBC基本上已完全破裂脑出血的结局：脑软化灶+亚铁血黄素沉着4、肿瘤（tumor)

大多数肿瘤

T1WI低信号

T2WI高信号

原因：肿瘤的含水量高于其起源组织

少数肿瘤

T1WI高信号

T2WI低信号

原因：肿瘤内含特殊物质，如黑色素瘤 中的黑色素5、心腔、血管腔、动脉瘤腔等

(Thelumenofheart,vesselsandaneuirysm)

由于血流的流空效应，一般表现为无信 号或极低信号，但应用顺磁性对比剂或用 特殊序列也可使流动的血液表现为高信号+C

Blackblood6、骨、韧带、钙化（osseoustissue,ligamentandcalcification)

骨皮质、骨小梁和韧带、肌腱在各序列的图像上均为低信号，但小梁常因部分容积效应而不能很好显示

钙化在多数情况下为低信号，有时可表现为高信号DiscussionMRI的优越性(TheadvantagesofMRI)

不具已知的生物学危害 多种参数成像，软组织分辨率高 可作任意方向的切面检查 不用含碘的对比剂，无碘过敏反应之虑 不用对比剂能直接显示心腔和血管腔 可进行功能成像（灌注、弥散、脑功能定位） 可作无创性的活体化学分析—频谱分析MRI的不足之处(disadvantagesofMRI)

虽然先进的MR设备扫描速度可以很快，但因对一个病人要做多个序列的扫描，所以总检查时间仍较长，日处理病人量不如CT

组织内的钙化不易显示 有金属物体的部位一般不能检查