成像原理生物医学影像物理实验课件

1、MRI成像原理,生物医学工程教研室,MRI成像过程与原理的理解4个层次： 1.核主要是什么核？磁有哪些磁？核、磁如何共振并成像的？ 2.何为弛豫过程、为何分成纵向和横向、其宏观、微观解释？MR信号在哪个平面采集，原因何在？ 3.90和180脉冲的作用是什么？理解翻转角的概念？它们常见的组合及对应序列成像特点（3种加权图像）？ 4.理解断层选择（编码）、频率编码、相位编码（ 因=，故一个脉冲序列只能一次）、K空间概念、图像重建。,MR信号与下列因素有关： 质子密度 T1、T2值 上述每个因素对MR信号的贡献受RF脉冲的调节、所用的梯度以及信号采集时刻的控制。,MR成像过程中，RF脉冲、梯度、信号

2、采集时刻的设置参数的组合称为脉冲序列（Pulse Sequence）,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。一般用T1值来反映组织T1弛豫的快慢。,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。常常用T2值来描述组织T2弛豫的快慢,T1和T2的差别是成像的基础,T1 T2 高信号 （白） 短 长 低信号 （黑） 长 短,正常人体组织的T1 T2值（ms）,组织 T1（1.5T）T1（0.5T） T2 肝 490 323 43 肾 650 449 58 脾 780 554 62 脂肪 260 2

3、15 84 脑灰质 920 656 101 脑白质 790 539 92 脑脊液 4000 4000 2000 骨骼肌 870 600 47,T1和T2的差别是成像的基础,组织的T1和T2值各有不同 纵向磁化恢复快 T1短，为高信号 恢复慢 T1长，为低信号 横向磁化消失快 T2短，为低信号 消失慢 T2长，为高信号,常见的几种检查图像,调节TR和TE可以得到组织特征的图像 质子密度（PD）反映组织质子密度的差别 T2加权像（T2WI）反映组织T2弛豫的差别 T1加权像（T1WI）反映组织T1弛豫的差别,加权像（Weighted Image,WI）,TR TE WI 长 短 PD-WI 长 长

4、 T2-WI 短 短 T1-WI,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）,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,人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。,正常人体组织的T1

5、T2值（ms）,组织 T1（1.5T）T1（0.5T） T2 肝 490 323 43 肾 650 449 58 脾 780 554 62 脂肪 260 215 84 脑灰质 920 656 101 脑白质 790 539 92 脑脊液 4000 4000 2000 骨骼肌 870 600 47,如何区分T1WI、T2WI,如何区分T1WI、T2WI,看TR、TE T2WI： 长TR（大于2000毫秒) 长TE（大于50毫秒） T1WI ： 短TR （400-800毫秒） 短TE（小于20毫秒）,T2WI,T1WI,如何区分T1WI、T2WI,看水和脂肪 T1WI：水（如脑脊液、尿液）呈低信号

6、（黑）脂肪呈很高信号（很白） T2WI：水呈很高信号（很白），脂肪信号降低（灰白）。,如何区分T1WI、T2WI,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,脉冲序列（Pulse Sequence）,自旋回波（Spin Echo, SE）；FSE; 部分饱和（Partial Saturation Recovery, SR）； 反转恢复（Inversion Recovery, IR）； 梯度回波（Gradient Echo, GE/GRE）； 回波平面成像（ Echo Planar Imaging

7、, EPI ).,自旋回波SE Spin echo,最基本的序列： 90180 信号 90RF激发产生横向磁化 Mxy，由于磁场不均匀，致同步的质子群变为异步，相位分散； 180 RF使质子群离散的相位重聚，使Mxy在TE时间达到最大值，并产生回波。,快速自旋回波 ( FSE)序列,SE 256128矩阵需128次 RF激发和频率、相位编码 一个TR内只能得到一个信号填充一个K空间 扫描时间=TR128NEXms FSE 90 RF 后给连续的180 RF 一个TR可得到多个信号填充在同一个K空间内。 扫描时间=TR128NEX/ETLms ETL 回波链,快速自旋回波的意义,常规上可以极大的

8、缩短检查时间； 对比上有较大选择性，如有效的时间； 是进行水成像的基础如： 脊髓造影、及脑室造影等；,成像速度更快 常规SE 、T2WI序列 15分钟 快速超快速梯度回波 1秒以内 EPI 100毫秒以内,3分秒,秒,反转恢复（ IR）序列,18090180信号 第一个 180使磁化矢量M由+Z到-Z轴上 RF停止后，M值沿+Z轴增长 给予90M倒向xy平面第二个180使相位聚 IR序列图象具有较纯的T1加权特性 180至90 之间的时间为反转时间(TI ),反转恢复（ IR）,STIR序列：短TI时的反转恢复（IR） 这种short TI的IR称STIR序列，用于脂肪抑制。 FLAIR（Fluid-Attenuated Inversion Recovery）序列：用于抑制自由水。,梯度回波 (GE/ GRE )序列