mri基本原理专题知识

mri基本原理专题知识mri基本原理专题知识第1页但MRI仪场强增高也带来以下问题：设备成本增加，价格提高；2、噪声水平增加，即使可采取静音技术降低噪声，但反过来又增加了成本；3、因为射频特殊吸收率（SAR）与主磁场场强平方成正比，高场强下射频脉冲能量在人体内累积显著增大，SAR值问题在3.0T超高场强机上表现得尤为突出；4、运动、化学位移和磁化率伪影更为显著。2、梯度系统：由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控制器、梯度冷却装置等组成，梯度线圈安装于主磁体内。梯度系统主要作用：1、进行MRI信号空间定位编码；2、产生MR回波（梯度回波）；3、施加扩散加权梯度场；4、进行流动赔偿；5、进行流动液体流速相位编码。3、射频系统：由射频发生器、射频放大器和射频线圈组成。射频线圈有发射线圈和接收线圈之分。4、计算机系统：控制着MRI仪脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示。5、其它辅助设备：检验床、液氮及水冷却系统、空调、图像存储和打印等。mri基本原理专题知识第2页磁共振成像物质基础一、原子结构原子是由原子核和位于其周围轨道中电子组成，电子带有负电荷，原子核由中子和质子组成，中子不带电荷，质子带有正电荷。mri基本原理专题知识第3页二、自旋和核磁概念任何磁性原子核都含有以一定频率绕本身轴进行高速旋转特征，该特征称为自旋。因为原子核带有正电荷，磁性原子核自旋就形成电流环路，产生含有一定大小和方向磁化矢量。咱们把这种由带正电荷原子核自旋产生磁场称为核磁。mri基本原理专题知识第4页三、磁性和非磁性原子核并非全部原子核都有自旋，假如原子核内质子和中子数均为偶数，则该种原子核无自旋和核磁，被称之为非磁性原子核。反之，有自旋和核磁原子核称为磁性原子核。磁性原子核需要符合以下条件：（1）中子和质子均为奇数；（2）中子为奇数，质子为偶数；（3）中子为偶数，质子为奇数。mri基本原理专题知识第5页四、用于人体磁共振成像原子通常所指MRI为氢质子MR图像。原因有：1、1H磁化率很高；2、1H占人体原子绝大多数。决定MRI图像参数是：－质子密度－横向(T2)弛豫时间－纵向(T1)弛豫时间这是MRI显示解剖结构和病变基础。mri基本原理专题知识第6页五、人体组织MRI信号主要起源需要指出：并非全部质子都产生MRI信号，常规MRI信号主要起源于水分子质子（简称水质子），个别组织信号也可起源于脂肪中质子（简称脂质子）。人体内水分子能够分为自由水和结合水两种。前者指蛋白质大分子周围水化层中水分子，这些水分子黏附于蛋白质大分子个别基团上，与蛋白质大分子不一样程度结合在一起，其运动受限。后者是指未与蛋白质结合，能自由活动水分子。mri基本原理专题知识第7页

地球自转产生磁场氢质子总是不停地按一定频率绕着本身轴发生自旋(Spin)，氢质子带正电荷，其自旋产生磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。mri基本原理专题知识第8页进入主磁场前后人体内质子核磁状态改变一、进入主磁场前人体内质子核磁状态人体所含质子不计其数，每个质子自旋均能产生一个小磁场，因为这种小磁场排列处于杂乱无章状态，使每个质子产生磁化矢量相互抵消，所以人体在自然状态下并无磁性，即没有宏观磁化矢量产生。mri基本原理专题知识第9页通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小磁场，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。mri基本原理专题知识第10页二、进入主磁场后人体内质子核磁状态当人体位于主磁场中时，体内质子产生小磁场呈有规律排列，主要有两种排列方式：一是与主磁场方向平行，另一个是与主磁场方向相反。从量子物理学角度而言，二者代表质子能量差异。与主磁场平行同向质子处于低能级，其磁化矢量方向与主磁场一致；平行反向质子处于高能级，其磁化矢量与主磁场相反。因为低能级质子略多，使人体产生一个与主磁场方向一致宏观纵向磁化矢量。mri基本原理专题知识第11页把人体放进大磁场mri基本原理专题知识第12页进入主磁场前后人体组织质子核磁状态

进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量，磁共振接收线圈不能检测出纵向磁化矢量，但接收线圈能检测到旋转横向磁化矢量。即此时主磁场内氢质子仍处于低能状态。mri基本原理专题知识第13页给低能氢质子能量，氢质子取得能量进入高能状态，释放能量过程即核磁共振。怎样才能使低能氢质子取得能量，进入高能状态，产生共振？由射频线圈发射射频脉冲即可。90度脉冲由射频线圈产生mri基本原理专题知识第14页90度脉冲激发后产生宏观和微观效应低能氢质子有二分之一取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，质子微观横向磁化矢量相加，产生宏观横向磁化矢量。mri基本原理专题知识第15页射频脉冲停顿后，在主磁场作用下，横向宏观磁化矢量逐步缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐步回到平衡状态，这个过程称为核磁弛豫。核磁弛豫又可分解为两个个别：横向弛豫

纵向弛豫mri基本原理专题知识第16页横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量降低过程，能量衰减2/3所需要时间即T2弛豫时间。横向弛豫过程使质子群由相位一致变为互异，所以又称自旋-自旋弛豫。90度脉冲mri基本原理专题知识第17页纵向弛豫也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态过程，纵向磁化矢量恢复到原能量2/3时所需时间即T1弛豫时间。在纵向弛豫过程中高能态质子将其能量扩散到周围环境，所以又称为自旋晶格弛豫。90度脉冲mri基本原理专题知识第18页不一样组织横向弛豫速度不一样不一样组织T2值不一样T2值小

横向磁化矢量降低快

MR信号低（黑）T2值大

横向磁化矢量降低慢

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mri基本原理专题知识第19页不一样组织有不一样纵向弛豫速度不一样组织T1值不一样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T1值约为250毫秒

MR信号高（白）水T1值约为3000毫秒

，MR信号低（黑）mri基本原理专题知识第20页核磁弛豫过程是高能状态氢质子释放能量过程，此时接收线圈接收该能量，并将其转化为信号，依据信号高低在显示器上显示出由黑到白不一样灰阶图像。氢质子含量高组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后偏转到横向磁场越强，MR信号强度越高，图像越白。此时MR图像可区分质子密度不一样两种组织。但此时检测到只是一次射频脉冲激发氢质子释放能量所显示图像仅仅是反应不一样组织氢质子含量差异，对于临床诊疗来说是远远不够。所以在实际工作中，采取脉冲序列对人体进行激发扫描。如自旋回波（SE）脉冲序列、反转恢复（IR）脉冲序列、梯度回波（GE）脉冲序列等。mri基本原理专题知识第21页磁共振“加权成像”T1WIT2WImri基本原理专题知识第22页何为加权？？？所谓加权就是“重点突出”意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差异

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差异

质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质子含量差异mri基本原理专题知识第23页T2加权成像（T2WI)反应组织横向弛豫快慢！T1加权成像(T1WI)反应组织纵向弛豫快慢！

mri基本原理专题知识第24页主要提醒!!!mri基本原理专题知识第25页90180回波回波90180TETRTE：回波时间TR：重复时间6、怎样区分T1WI、T2WImri基本原理专题知识第26页怎样区分T1WI、T2WI1、看TR、TE

T2WI：长TR（>毫秒）、长TE（>50毫秒）T1WI：短TR（400-800毫秒）短TE（10-15毫秒）T2WIT1WImri基本原理专题知识第27页怎样区分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）T2WIT1WImri基本原理专题知识第28页怎样区分T1WI、T2WI3、看其它结构

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T2WIT1WIT1WIT2WImri基本原理专题知识第29页三、MRI基础技术和新技术常规MRIMRA扩散成像灌注成像MR水成像脑功效成像

MRI电影

MR频谱分析介入性MRImri基本原理专题知识第30页MR血管成像（MRA）不用造影剂MRA（常规MRA）：适合用于全身血管病变显示，也可用于血管血液流速、流量分析。对比增强MRA：能提升常规MRA准确性和真实性。适合用于动脉瘤、大血管疾病MRA检验。对于大血管疾病检验，对比增强MRA已经能基础取代血管造影。ＭＲＡmri基本原理专题知识第31页MRI扩散（弥散）成像

扩散加权像上扩散值高区域表现为低信号，而扩散值低区域表现为高信号。超早期脑缺血区域细胞毒性水肿，水分子扩散下降约50%，表现为高信号。扩散加权成像能够在缺血发作后2小时即显示缺血病灶。

mri基本原理专题知识第32页扩散加权成像临床应用DWI在临床上主要用于超急性期脑梗死诊疗和判别诊疗。在DWI上，超急性和急性梗死脑组织表现为高信号，其显示梗死区显著早于常规T1和T2加权像。因为其它脑组织病变（如多发硬化活动病灶、个别肿瘤、血肿、脓肿等）也可表现为DWI高信号，需要注意进行判别诊疗。mri基本原理专题知识第33页另外，DWI也可能用于其它脏器和组织（如肝脏、肾脏、乳腺、脊髓、骨髓等），提供病变诊疗和判别诊疗信息，但此方面经验还不多，有待于深入研究。mri基本原理专题知识第34页灌注成像

动态对比增强磁共振脑血流灌注成像（dynamiccontrast-enhancedMRperfusion-weightedimaging,简称PWI）急性脑缺血发作早期，局部脑血流灌注有下降，PWI所显示脑组织内血流灌注显著异常区域面积常大于DWI上异常高信号区域。DWI上异常高信号区域多位于病灶中心，最终发展为梗塞灶，而扩充个别既能够演变为梗塞灶一个别，也能够逐步缩小而且信号回复正常。mri基本原理专题知识第35页６、MRI水成像技术利用人体内水作为天然对比剂清楚显示含水器官解剖和病变。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mri基本原理专题知识第36页水成像技术临床应用MRCP是当前临床上最常见水成像技术，主要适应证包含胆道结石、胆道肿瘤、胆道炎症、胰腺肿瘤、慢性胰腺炎、胆胰管变异或畸形等。MRU主要适应证有：尿路结石、肾盂肾盏肿瘤、输尿管肿瘤、膀胱肿瘤、其它原因尿路梗阻、泌尿系变异或畸形等。mri基本原理专题知识第37页MR脊髓成像主要适应证包含：椎管内肿瘤、椎管畸形、脊神经鞘袖病变、脊柱退行性病变、脊柱外伤等。MR涎腺管造影多用于腮腺导管病变检验。MR内耳水成像借助于耳蜗及半规管内淋巴液作为天然对比剂成像，主要用于膜迷路病变检验。mri基本原理专题知识第38页脑功效磁共振成像

脑功效磁共振成像是以血氧水平相关（BloodOxygenationLevelDependent，即BOLD）效应为基础。其原理是基于血红蛋白在带氧和不带氧时磁性不一样。当血红蛋白不携带氧时，它是顺磁性，其结果是影响在血管附近磁场均匀性，所以降低磁共振信号；当血红蛋白携带氧时，它是非顺磁性，它对磁场影响很小。所以磁共振能够用来检测血液中含氧浓度。mri基本原理专题知识第39页磁共振波谱分析（MRS）磁共振技术主要有二大应用：磁共振成像（MRI）研究人体组织器官大致形态病生理改变。磁共振波谱分析（MRS）研究人体能量代谢病生理改变。二者物理学基础都是磁共振现象。mri基本原理专题知识第40页MRI对比剂

CT因为软组织分辨力较低，常需要借助对比剂来显示病变及其特征。尽管MRI软组织对比显著高于CT，但有时仍需要使用对比剂。mri基本原理专题知识第41页使用MRI对比剂目标使用MRI对比剂目标在于：（1）提升图像信噪比和对比噪声比，有利于病灶检出；（2）经过病灶不一样增强方式和类型，帮助病灶定性；（3）提升MR血管成像质量；（4）利用组织或细胞特异性对比剂取得特异性信息，可提升病灶检出率和定性诊疗准确率。mri基本原理专题知识第42页MRI对比剂作用原理传统X线造影检验和CT增强扫描是利用对比剂本身对X线衰减作用来到达造影增强目标。而MRI对比剂则不一样，其本身不产生信号，信号仍起源于质子，对比剂经过影响质子弛豫时间，间接改变组织信号强度。一些物质进入人体组织靠近共振质子时，能有效改变质子所处磁场环境，影响质子弛豫时间。能缩短质子弛豫时间者为顺磁性物质，延长质子弛豫时间者则为逆磁性物质，利用这些物质对质子弛豫时间不一样影响，可选择性增加或减低组织信号强度，实现人为提升组织对比度目标。mri基本原理专题知识第43页MRI对比剂分类按其对T1和T2弛豫影响可将之分成T1加权和2加权对比剂；按其增强还是减弱信号强度可将之分为阳性和阴性对比剂；按其在体内生物学分布特点分为非特异性和特异性对比剂。通常对比剂存在于细胞外间隙，主要经肾脏排泄，故又称肾性对比剂；有些对比剂选择性分布于一些器官和组织，不经肾脏或仅个别经肾脏去除，称非肾性对比剂。mri基本原理专题知识第44页依据不一样磁特征，MRI对比剂还可分为顺磁性、超顺磁性、铁磁性以及逆磁性4种对比剂。当前临床常见MRI对比剂是钆喷替酸葡甲胺（GD－DTPA），为离子型非特异性细胞外液对比剂。可用于全身MR增强扫描。其常规剂量为每千克体重0.1mmol。最大允许剂量为每千克体重0.3mmol。GD－DTPA主要临床应用：（1）脑和脊髓病变（2）垂体腺瘤或微腺瘤检验；（3）脑灌注加权成像，主要用于急性脑缺血或肿瘤等；（4）进行腹部实质性脏器动态增强扫描；（5）心肌灌注及活性检验；（6）对比增强MRAmri基本原理专题知识第45页MRI优点和缺点（与CT比较）主要提醒尽管MRI有很多优点，在定位诊疗方面显著优于CT，在定性诊疗方面也能提供更多信息，不过个别病变MRI信号改变仍缺乏特异性，因而有些病变定性诊疗仍较困难。MRI不是万能！MRI与CT是互补！mri基本原理专题知识第46页优点组织分辨率较CT高，可检出更多病变大多数病变不用造影剂就能很好显示不用造影剂就可很好显示血管没有骨性伪影，有利于后颅窝、椎管等部位病变检验多参数成像，能为病变检出和判别诊疗提供更多信息可任意断面成像，CT普通仅进行横断面成像无放射线损伤mri基本原理专题知识第47页缺点钙化显示不及CT

显示骨皮质结构较差

受磁场影响，普通监护仪器不能进入MR室，因而不适用危重病人

价格比较昂贵

操作较为复杂

伪影较多mri基本原理专题知识第48页MRI安全性注意事项一、致冷剂安全性超导MR成像仪普通应用液氦和液氮作为制冷剂，当发生失超或容器受到猛烈撞击破裂时，可能发生液氮或液氦泄漏。通常泄漏液氮或液氦会经过专用管道排出，若发生意外进入磁体室，则可能引发室内人员冻伤或窒息。mri基本原理专题知识第49页二、铁磁性物质抛射铁磁性物质被高强主磁场吸引，可高速向磁体抛射，引发人员伤害或设备损坏。患者、家眷及医务人员在进入扫描室前，均应将全部铁磁性物质去除。三、心脏起搏器主磁场和射频脉冲会干扰心脏起搏器工作，起搏器导线诱发电流还可引发心律失常或组织烧伤，故安装心脏起搏器者禁止进入5高斯线范围，更不能进入MR扫描室或接收MRI检验。mri基本原理专题知识第50页四、监护仪器和呼吸机普通监护仪器和呼吸机受主磁场、梯度场及射频脉冲干扰，在磁体室内无法正常工作，故被监视患者不能接收MRI检验。不过多年来已经有MR室专用监护仪和呼吸机问世。五、体内人工植入物假如植入物为铁磁性物质，就不能进行MRI检查；若植入物由非磁性不锈钢或钛合金材料制成，则能够进行MRI检验。当前普遍采取宫内节育器普通都用非铁磁性材料如塑料或铜合金制成，可进行MRI检验。但传统节育器可产生显著伪影，若进行盆腔或骶尾部检验，必须先将节育器摘除。mri基本原理专题知识第51页六、金属异物体内有金属异物（尤其是眼球内铁磁性异物）者不宜进行MRI检验，以免引发伤害。假如不明确有没有体内金属异物，可先进行X线摄影检查加以确定。七、幽闭恐惧症有个别患者在MRI室内出现担心、恐慌等精神反应，甚至造成MRI检验失败。其中较为严重反应是幽闭恐惧症，患者不能忍受狭小空间，在MRI磁体内出现压抑、憋气、恐惧等严重反应。mri基本原理专题知识第52页八、妊娠即使MRI可用于胎儿检验，但仍有些人主张妊娠3个月以内孕妇不宜从事MRI工作或接收MRI检验。另外，GD－DTPA等各种MRI对比剂可经过胎盘屏障进入胎儿体内，当前也不主张对孕妇使用MRI对比剂。mri基本原理专题知识第53页MRI安全注意事项体内有大块金属植入体患者（如人工股骨头等）应尽可能防止MRI检验。外伤病人进行MRI检验前因明确体内有没有金属。怀孕3个月以内者不宜接收MRI检验或从事MRI工作。危重病人普通不宜接收MRI检验（因普通监护仪器不能进入MRI室）。全部些人员包含病人、家眷及医务人员，进入MR扫描室前，应去除体表全部金属物及其它有可能影响检验及安全物品，包含听诊器、刀片、镊子、血管钳、持针器、钥匙、鞋钉、皮带、拉链、手表、呼机、手机、磁卡、磁盘等。担架、轮椅、氧气瓶等金属物禁止带入MRI室检验开始后病人家眷及医务人员最好不要留在MR扫描室，如尤其需要留在MRI室者检验期间请勿随意走动mri基本原理专题知识第54页１、绝对禁止进入MRI室及进行MRI检验情况：A、装有心脏起搏器病人；B、有眼球金属异物病人；主要提醒危险！mri基本原理专题知识第55页八、MRI在各系统应用mri基本原理专题知识第56页颅脑适应症颅内各种肿瘤：脑内肿瘤、脑膜肿瘤、脑室肿瘤、垂体肿瘤、颅神经肿瘤、转移瘤、其它颅内肿瘤。颅内炎症：脑炎、脑脓肿、结核、脑膜炎症、寄生虫病、其其它炎症。脑血管疾病：血管畸形、动脉瘤、颅内出血、脑梗塞（扩散成像、灌注成像、MRA相结合能检出超急性期脑梗塞）、其它脑血管疾病。各种颅脑发育异常各种脑白质病变颅脑外伤颅骨病变mri基本原理专题知识第57页MRI显著优于CT脑干病变、后颅窝病变脑白质病变急性脑梗塞、脑血管畸形颅神经病变垂体病变MRI优于CT颅脑其它大个别病变应该首选CT急性脑内出血、蛛网膜下腔出