医学影像学 颅脑病变MRI诊断基础

颅脑MRI诊断

磁共振成像磁共振成像（MagneticResonanceImageMRI）是利用原子核在磁场内共振所产生的信号,经重建成像的一种检查技术人体内氢核丰富，而且用它进行磁共振成像的效果最好，因此目前MRI常规用氢核来成像2磁体类型依场强分为五类:超高场(4.0-7.0T)高场(1.5-3.0)中场(0.5-1.4)低场(0.2-0.4)超低场(小于0.2T)3磁体类型依磁体设计分为三种类型:永磁型磁体:开放式,场强低常导型磁体:通过线圈内通电来产生磁场超导型磁体:低温(-270度)电阻为零,使用很强的电流产生很高的磁场4磁体构成主磁场梯度磁场射频脉冲:发射线圈与接收线圈计算机系统其他辅助设备:水冷机,相机等56MR成像原理MR成像原理第一步：有自旋未配对的质子被放入外磁场,它们会沿主磁场的方向排列，产生纵向磁化矢量8

进入主磁场前后人体内质子的核磁状态变化：有较多的质子处在低能级状态9MR成像原理质子沿主磁场方向排列产生纵向磁化矢量因此，人体进入主磁场后被磁化了某一组织的质子含量越高，则产生的宏观纵向磁化矢量越大即MR已经可以区分质子含量不同的组织了10MR成像原理质子在磁场中不是静止的,而存在着进动即沿自身轴旋转的同时又沿另一轴作回旋的运动氢核沿自身轴旋转及主磁场的中心轴旋转

ω0=γ*β0(ω0指进动频率

γ指旋磁比

β0指静磁场强度)质子的进动频率与磁场强度有关11质子在主磁场中以某种形式在运动着，称为进动，可用进动频率来测定其速度12进入主磁场后发生的变化产生纵向磁化矢量，即在Z轴方向有磁化矢量没有横向磁化矢量：XY平面方向质子磁力抵消13MR成像原理第二步对病人发射一个特定频率(与进动频率一致)的射频脉冲(RF),会引起一些质子发生共振14MR成像原理RF与进动频率相同时，质子吸收能量发生共振质子共振同时产生两方面的效果：能级的跃迁，导致纵向磁化的减少质子发生同步、同相运动，即产生横向磁化15

置入外磁场,沿外磁场产生纵向磁化矢量

加RF后纵向磁化减少甚至消失16进入主磁场后横向磁化矢量为0施加RF施加RF后纵向产生横向磁化17MR成像原理第三步RF结束后,质子在回复到原来的排列方向时,它们会产生一个信号,即MR18MR成像原理中断RF后亦同时产生两方面效果：释放能量----纵向磁化矢量增加失相位-------横向磁化矢量减少19

中断RF后,纵向磁化矢量增加,直到恢复原来的数值20中断RF，质子失相位，XY平面内指向同一个方向的磁化向量越来越少，即横向矢量减少、消失21两个过程是独立、同时进行的22纵向和横向磁化量叠加形成一个总矢量（红色箭头），弛豫过程呈螺旋式运动23总矢量螺旋式运动，产生感应电流（MR信号）在RF脉冲中止后即刻最大，随后逐渐减小24总结：MR成像原理人体进入外磁场，质子会沿主磁场的方向排列，产生纵向磁化矢量对病人发射与进动频率一致的射频脉冲(RF),会引起一些质子发生共振RF结束后,质子在回复到原来的排列方向时,它们会产生一个信号25MRI定位MR信号的空间定位编码由梯度场完成空间定位包括层面和层厚的选择频率编码相位编码2627对其中一层再施加第二个梯度场28再施加第三个梯度场29弛豫与弛豫时间

终止RF脉冲后，宏观磁化矢量并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，此过程称为弛豫(relaxation)，所用的时间称为弛豫时间弛豫的过程即为释放能量和产生MR信号的过程MR成像中重要概念30纵向弛豫与横向弛豫

中断RF脉冲后，质子释放能量，逐一从高能状态返回到低能状态，因此纵向磁化逐渐增大，直至缓慢恢复到原来的状态，称为纵向弛豫同时，质子不再被强制处于同相位，每个质子处于稍有差别的磁场中，指向同一方向的质子散开，导致横向磁化很快减少到零，此过程称为横向弛豫

31T1曲线32T2曲线33T2<<T134纵向弛豫时间与横向弛豫时间纵向磁化矢量由零恢复到原来数值的63％时所需时间，称为纵向弛豫时间，简称T1

横向磁化矢量由最大衰减到原来值的37％时所需的时间，称为横向弛豫时间，简称T235T1曲线T163%36T2曲线T237%37人体不同器官的正常组织与病理组织的T1,T2值是固定的，且有一定的差别这种差别是MRI诊断的基础突出组织的T1差别的图像为T1WI突出组织的T2差别的图像为T2WI图像对比依赖于组织的质子密度的为PDWMR图像形成原理3839401.5T场强下正常人体组织的T1,T2参考值组织名称T1值(ms)T2值(ms)脑白质350~50090~100脑灰质400~600100~120脑脊液3000~40001200~2000肝脏350~40045~55脾脏400~450100~160肾皮质350~42080~100肾髓质450~650120~150骨骼肌500~60070~90皮下脂肪220~25090~130随着场强的增高，T1时间延长，T2时间缩短41MR原理---相关概念TR重复时间(RepetitionTime)第一个90°RF到第二个90°RF出现的时间TE回波时间(EchoTime)自90°脉冲开始至测量回波出现的时间42A、B为两种弛豫时间不同的组织，如果TR时间足够长，则两者的信号强度难以区分适当缩短TR，两者的纵向弛豫恢复程度不同，其纵向磁化矢量大小不一，则再次施加RF，其产生的横向矢量大小不同，信号强度不同43SE序列的加权成像在SE序列中，T1成分主要由TR决定，选择很长的TR，可基本剔除T1值对图像对比的影响T2成分主要由TE决定，选择很短的TE，可基本剔除T2值对图像对比的影响因此，选择短TR，短TE，可得到T1加权像选择长TR，长TE，可得到T2加权像选择长TR,短TE，得到PD加权像44使用短TR，两者的信号强度差别比使用长TR时大45使用短TE时，信号强度的差别没有长TE时明显46X线对比剂：使对比剂显影

MRI对比剂：改变组织的理化特性，不显示对比剂本身

MRI对比剂(Gd-DTPA)影响质子的纵、横向弛豫时间，主要是缩短T1弛豫时间MR对比剂47顺磁性对比剂对信号的影响：对于某些特定的TR来说，能获得较强的信号注入顺磁性对比剂后曲线左移48平扫时A、B两种物质在TR处两者的信号差异不大

平扫A对比剂后增强扫描，A的T1曲线左移，两者的信号差异增加

49Gd-DTPA50MR原理---MRI扫描图像

各加权像的参数加权像 TR TE T1加权像短（<500ms） 短（<25ms）T2加权像长（>2000ms）长（>75ms）质子加权像长（>2000ms）短（<25ms） 51一般认为T1加权像观察解剖结构，且特别有助于定位诊断而T2加权像则一般可对病变性质进行评价，有助于定性诊断MR原理---MRI扫描图像52常见组织的MR信号53常见组织的信号特点T1WI长T1：液体、水肿、囊变、坏死、钙化、气体、变性病变及常见肿瘤短T1：脂肪、出血、含蛋白多的病变及部分胆脂瘤、皮样囊肿、黑色素瘤等T1：细胞密度高的脑膜瘤、髓母细胞瘤、生殖细胞瘤、淋巴瘤54常见组织的信号特点T2WI长T2：液体、水肿、囊变、坏死、变性病变及常见肿瘤短T2：部分钙化、血管流空、黑色素瘤等T2：脑膜瘤、髓母细胞瘤、生殖细胞瘤、淋巴瘤55区分T1WI及T2WI的方法最简易的方法是观察脑脊液：其中呈低信号的图像是T1加权像，反之则是T2加权像还可观察脑灰、白质：T1WI上脑灰质信号低于脑白质，而T2WI上则相反还可看扫描参数TR,TE5657MR成像原理—序列技术自旋回波（SpinEcho,SE）快速自旋回波（FastSpineEchoFSE)梯度回波（GradientEcho,GE）反转恢复（InversionRecoveryIR）FLAIR:反转时间(TI)长(1800ms)STIR:TI较短(100ms)平面回波成像(echoplanarimaging,EPI)58自旋回波脉冲序列SE180°复相脉冲产生的回波称为自旋回波SE序列是由1个90°脉冲后随一个180°复相脉冲组成59快速自旋回波序列FSE或TSEFSE序列在一次90°射频脉冲激发后利用多个（2个以上）1800复相脉冲产生多个自旋回波，每个回波的相位编码不同，填充在K空间的不同位置上一次90°脉冲后所产生的自旋回波数目定义为FSE序列回波链长度ETL6061梯度回波脉冲序列梯度回波原理示意图梯度回波的产生是利用了梯度场的方向切换产生的62常规GRE序列结构图

63梯度回波序列的特点小角度激发,加快成像速度回波的产生依靠读出梯度场（即频率编码梯度场）切换T2*弛豫

聚相位梯度场只能剔除离相位梯度场造成的质子失相位，不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位，因此只能得到T2*弛豫信息而不是T2弛豫信息64反转恢复脉冲序列IR具有1800反转预脉冲的序列统称为反转恢复类序列共同特点T1对比增加，相当于900脉冲的2倍左右可以选择性抑制一定T1值的组织信号选择不同的TI可以制造出不同的对比，也可选择性抑制不同T1值的组织信号6566STIR和FLAIR序列原理示意图67短恢复时间反转恢复法(STIR)采用相对于脂肪组织矢量刚好从负的z轴方向增长至横轴平面时的TI时间此时施加90°脉冲因脂肪组织质子处于饱和状态故不能释放出信号68液体衰减反转恢复序列（FLAIR）采用了脑脊液（CSF）从负的z轴方向增长至横轴平面时的TI时间造成了CSF无信号产生，用于压抑在T2加权和质子密度加权像上高信号的CSF，从而区分出CSF邻近组织的病理改变69T1加权FLAIR

T2加权反转恢复序列707172平面回波成像EPIEPI是目前最快的MR信号采集方式EPI技术本身采集到的MR信号也属于梯度回波实际上EPI可以理解成一次射频脉冲激发采集多个梯度回波73常规EPI序列结构示意图，图中省略了层面选择梯度。EPI是在射频脉冲激发后利用梯度场连续的反应切换，从而产生一连串梯度回波。利用相位编码梯度场与读出梯度场相互配合，完成空间定位编码

74EPI分类按激发次数分类多次激发EPI指一次射频脉冲激发后利用读出梯度场连续切换采集多个梯度回波，需要多次射频脉冲激发和相应次数的EPI采集才能完成单次激发EPI序列的所有数据在一次脉冲激发后全部采集按EPI准备脉冲分类GRE-EPI序列SE-EPI序列IR-EPI序列75GRE-EPI序列SE-EPI序列IR-EPI序列76EPI序列的临床应用MR对比剂首次通过灌注加权成像基于血氧水平依赖（BOLD)效应的脑功能成像脑部超快速T2WI腹部屏气T2WI心脏成像水分子弥散加权成像DWI7778常用脂肪抑制频率选择饱和法：场强要求高、仅脂肪被抑制、边缘易受影响STIR：大FOV时用、一些血肿可能被抑制、不能用于增强频率选择反转脉冲脂肪抑制：以上两种结合水激发同-反相位：纯脂肪不能被抑制79808182831、概念由于噪声量是一定的，因此要想提高SNR，只能是使