磁共振成像MRI诊疗学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,第一章 总 论,第一节 磁共振成像基本原理,第二节 磁共振成像技术,第三节 磁共振成像机结构,第四节 磁共振成像图像特点,第五节 磁共振成像临床应用,第六节 磁共振成像进展,第一章 总 论,发展概况：,1946年 美国斯坦福大学Bloch 与哈佛大学,Purcell 同时发现核磁共振现象（NMR）,1952年 获诺贝尔物理学奖,1952 研究物质分子结构的化学分析技术,70年代 NMR与医学诊断联系起来,1976年 首先实现人体手部成像,1980年 第一台MRI机问世,1985年 第一军医大学南方医院引进第一台MRI机,1989年 国内开始生产MRI机并投入临床应用,第一章 总 论,名词：,核磁共振：,NMR nuclear magnetic,resonance,磁共振成像,：,MRI magnetic resonance,imaging,第一节 磁共振成像基本原理,定义：,利用人体内固有的原子核，在外加磁场作用下产生共振现象，吸收能量并释放MR信号，将其采集并作为成像源，经计算机处理，形成人体MR图像。,第一节 磁共振成像基本原理,成像条件：,人体内原子核氢质子（H）,外加磁场主磁场（B0）,梯度磁场（Gy Gx Gz）,交变磁场（RF）,中心控制系统计算机,第一节 磁共振成像基本原理,自旋质子：,任何一个原子核，只要其所含质子或,中子任何一个为奇数时，原子核带有“净,电荷”，有绕着自旋轴自旋的特性，具备,磁性，,1,H只有一个质子，没有中子，称为,自旋质子。,第一节 磁共振成像基本原理,氢原子磁矩进动学说（经典力学理论）,一、氢原子核磁矩平时状态-杂乱无章,二、氢原子置于磁场的状态-磁矩按磁,力线方向排列,三、施加射频脉冲-原子核获得能量,四、射频脉冲停止后-产生MR信号,原子核的能级跃迁学说（量子力学理论）,第一节 磁共振成像基本原理,弛豫过程：,射频脉冲去除后，在静磁场作用下，质,子从高能量状态（与磁场垂直位置）到低,能量状态（与磁场平行位置）的恢复过程,弛豫时间：,射频脉冲去除后，有静磁场作用下，质,子恢复到平衡位置所需时间为弛豫时间。,第一节 磁共振成像基本原理,一、纵向弛豫：,90射频脉冲停止后，磁化分量,Mz逐渐增大到最初值，呈指数规律缓慢增长，,由于是在Z轴上恢复，称为纵向弛豫。,T1弛豫时间（纵向弛豫时间）,规定为Mz达到,其最终平衡状态63%的时间,二、横向弛豫：,90射频脉冲停止后，磁化分,量Mxy很快衰减到零，呈指数规律衰减，称,为横向弛豫。,T2弛豫时间（横向弛豫时间）,是指磁化分量,Mxy衰减到原来值的37%的时间。,第一节 磁共振成像基本原理,决定成像因素,1 组织内质子密度,2 T1值,3 T2值,4 流空效应,第一节 磁共振成像基本原理,信号强度与成像因素的关系,与组织内质子密度成正比,与T1值成反比,与T2值成正比,MR信号空间定位,、空间定位靠的是梯度磁场,通过梯度磁场达到选层目的，称选层梯,度（s）,、为了完成同一层面内不同区域质子信,号的空间定位,，需借助于与选层梯度垂直的另外两个梯度：,频率编码梯度：f,相位编码梯度：p,第二节 MRI的基本结构,第三节 MRI的基本结构,一、磁体系统,主磁体,：产生静磁场,永磁磁体永久带有磁体，造价低 场强较低,常导磁体制造简单，耗电量大，场强稍高,超导磁体场强高稳定，费用高，消耗液氮,梯度系统,：扫描层面的空间定位,射频系统,：发射射频脉冲，产生MR信号并接收,二、谱仪系统:,包括梯度场、射频场的发生和控制，,MR信号接收和控制等部分,三、计算计图像处理系统,第三节 磁共振成像技术,扫描序列,自旋回波序列（快速自旋回波序列）,Spin Echo Sequence,SE（TSE，FSE）,梯度回波序列,Gradient Echo Sequence,GRE,FISP,FAST,GRASS,SSFP,FLASH,反转恢复序列,Inversion Recovery Sequence,IR,STIR,第三节 磁共振成像技术,磁共振成像参数选择(SE序列）,TR重复时间,Repetition Time,TR,两个90脉冲之间的时间为重复时间,TE回波时间,Echo Time,TE,90脉冲至测量回波时间称回波时间,第三节 磁共振成像技术,T1WI:,T1加权像,T1 Weighted Imaging,在MRI成像中，两种组织间信号强度的差,别主要取决于T1弛豫时间的不同，所得图像,为,T1WI。一般T1WI显示解剖结构清楚。,短TR(TR500ms)短TE(TE2000ms)长TE(TE90ms),T2长：横向磁化强度衰减慢，信号强（CSF）,T2短：横向磁化强度衰减快，信号弱（肌肉）,第三节 磁共振成像技术,质子密度成像：PDWI,在MRI中，信号强度的差别主要取决于质子,的数量，即质子密度，这种图像称质子密度成,像,长TR（1500-2500），短TE（15-35）,单位体积内质子的数目越多，产生MR信号越弱,含质子少的组织和区域（气腔）不产生MR信号,或很弱,第四节,MRI,图像特点,组织特性,T1WI T2WI,水,长T1、很长T2 低信号 明亮高,脂肪,T2短，T2长 很高 中等高,肌肉,T1长，T2短 低,低,骨皮质,活动质子少 黑 黑,气体,无活动质子 黑 黑,流动血液,流动效应,SE 低（无）低（无）,GRE（MRA）高 高,出血,T1短，T长,高 高,肿瘤,T1、T2延长 低 高,正常颅脑T1加权像（T1WI）,正常颅脑T2加权像（T2WI）,正常腹部T1WI及T2WI,第三节 磁共振成像技术,特殊序列：,HASTE（Half-Fourier Acquisition Single-shot Turbo Spin-echo）,半傅立叶采集单次激发快速自旋回波,EPI（Echo Planar Imaging）,回波平面成像,脂肪抑制成像,（Fat Suppression）,第三节 磁共振成像技术,特殊序列：,水抑制序列：液体衰减反转回复,（fluid attenuated inversion recovery,FLAIR),是将自由水如脑脊液信号抑制为零，又得到T2WI序列对病灶检出敏感的优点，属于重T2WI。主要用于颅脑，亦可用于全身。,主要用于：脑梗塞灶，急性蛛网膜下腔出血，多发性硬化，脑肿瘤，脑炎等。,水抑制成像（FLAIR）,第三节 磁共振成像技术,特殊序列：,水成像,（hydrography),或液体成像,（liquid imaging),是采用长TE技术，获得重T2WI，以突出水的信号，合用脂肪抑制技术，使含水器官清晰显影。,常用：,MR胰胆管造影（MRCP）,MR尿路造影（MRU）,MR脊髓造影（MRM）,MR内耳成像,胆总管癌2,肾积水-水成像技术,第四节,MRI,图像特点,伪影：,图像中的假影像称为伪影,与病人有关伪影：,生理性伪影：呼吸，心跳等,病人躁动,图像处理伪影,化学位移伪影,卷褶伪影,与梯度有关的伪影,涡流、非线性、几何畸变,金属异物伪影,第五节 临床应用,一：适应证,1 中枢神经系统各种病变（炎症、肿瘤、,先天畸形、变性血管性病变），优于,CT,2 五官及颈部软组织病变,3 纵隔及心脏大血管病变,4 腹内实质器官及腹膜后血管病变,5 脊柱及四肢骨关节病变,第五节 临床应用,二：禁忌征,1 带有心脏起搏器者,2 危重患者需要抢救者,3 严重心肺功能不全者,4 体内有磁性金属异物者,5 怀孕三个月以内之孕妇,6 幽闭恐怖症者,第五节 临床应用,MR的优势和限度,优势：,1 成像参数多（T1、T2、质子密度、流空效应），,能提供组织的物理和生物化学特性,2 流空效应，不需造影剂即可观察心脏和血管结构,3 无需移动病人即可作多方向的扫描,4 无电离辐射,5 顺磁性造影剂无毒性反应,6 无颅底骨伪影,第五节 临床应用,MR的优势和限度,限度：,1 扫描时间较长,2 危重病人，不能很好合作和配合病人不能检查,3 磁体扫描膛较小，少数病人会有幽闭恐怖症,4 带有心脏起博器或体内顺磁性医疗装置病人不,能检查,5 费用较高,6 钙无信号，对钙化灶为病理特征的病变诊断受,影响,第六节 MR造影剂原理及临床应用,一：,MR造影剂的分类,阳性造影剂,：,Gd-DTPA,顺磁性物质Gd,3+,含7个不成对电子，为顺磁性很强的金属，能显著缩短组织弛豫时间,（尤其是T1时间）。,剂量：0.1-0.2mmol/kg,方式：静脉快速团注,成像序列：T1WI,第六节 MR造影剂原理及临床应用,一：,MR造影剂的分类,阴性造影剂：超顺磁性和铁磁性粒子类,（F,e,3,O,4,，SPIO）,顺磁性远强于Gd-DTPA，造成磁场的不均匀，,改变质子横向磁化的相位，缩短组织的横向弛豫,时间（T2值）,剂量：0.05mmol/kg,方式：静脉滴注,成像序列：T2WI+脂肪抑制,临床应用：主要用于肝脏及网状内皮系统,第七节 MRI进展,MR血管成像（,MRA，MR angiography）,MRA是显示血管和血流信号特征的一种技术，不仅可反映血管形态，而且可反应血流方式和速度。,第七节 MRI进展：,MRA,血流在MRI的信号改变,一、血流呈低信号,1 流空效应：,快速流动的垂直于扫描层面的血流，氢质,子在选定扫描层面内停留时间太短，不形成回,波，不产生信号。,平行于切层面的血管内血流受90脉冲激,励去相位，不能被180脉冲翻转产生回波，从,而MR信号减弱。,第七节 MRI进展：,MRA,血流在MRI的信号改变,一、血流呈低信号,2 涡流等：,水分子不规则运动，特定平面内质子相位一致性丧失，引起相位弥散，不能产生较强的信号,第七节 MRI进展：,MRA,血流在MRI的信号改变,一、血流呈高信号,1 流入性增强效应：,在脉冲过程中，充分弛豫的质子群流入切,层面代替部分饱和的质子群。前者可接受新的,脉冲而出现新的MR信号，而后者信号低。,周围静止组织曾受过脉冲激励，不能接受,新的脉冲激励，因而信号低。血液流入了充分,弛豫的质子群形成了高信号,第七节 MRI进展：,MRA,血流在MRI的信号改变,一、血流呈高信号,2 舒张期伪门控致动脉高信号,动脉血流速度在心脏收缩期最快，舒张期,最慢，使用心电门控时舒张期动脉血流信号强,度增高。不使用心电门控时，如心动周期与TR,偶然同步，可产生类似心电门控的结果，称伪,门控。此时舒张期扫描层面上的动脉内信号强,度增高。,第七节 MRI进展：,MRA,血流在MRI的信号改变,一、血流呈高信号,3 偶回波血流呈现高信号,在多回波成像时，平行于切层面的血管偶数回波信号比奇数回波信号强，这种现象称为“偶回波相位回归性”信号增强。,4 梯度回波序列血液呈现高信号,此时流动质子群的相位回归不需要180脉冲，即使质子已离开切层面，所有被激励的质子也形成MR信号。,第七节 MRI进展：,MRA,MRA方法,一、时间飞越法,（TOF，time of flight),在流动的血流中，在某一时间被射频脉冲激发，而其信号在另一时间被检出，在激发与检出之间的血流位置已有改变，故称为TOF。,TOF法的基础是纵向弛豫的作用,TOF法又有三维及二维成像,第七节 MRI进展：,MRA,MRA方法,二、相位对比法（PCA，phase contrast),PC法的基础是流动质子的相位效应，当流,动质子受到梯度脉冲作用而发生相位移位，如,果此时再施以宽度相同极性相反的梯度脉冲，,由第一次梯度脉冲引出的相位就会被第二次梯,度脉冲全部取消，这一剩余相位变化是PC法,的基础。,PCMRA有2D、3D及电影。,第七节 MRI进展：,MRA,MRA临床应用,颅脑：,已常规应用，可检出颅内动脉瘤、脑血管畸形等，观察肿瘤对血管侵犯情况。可部分替代DSA。,胸腹：,显示大血管较好，如动脉瘤及夹层动脉瘤。因不受肠气干扰，对门静脉显示清楚。,四肢：,对较大血管阻塞有一定的诊断价值,。,正常腹部T1WI及T2WI,正常颅脑3DTOF法MRA,颅脑2D PC法MRA,正常颅脑MRA（TOF）,正常颈部MRA,正常体部MRA,第七节 MRI进展,MR波谱（MRS，MR spectroscopy）,.,磁共振波谱学是利用MR中的化学位,移来测定分子组成及空间构型的一,种检测方法,.目前常用原子核有：,1,H，,31,P等,第七节 MRI进展,MR波谱（MRS，MR spectroscopy）,1,HMRS,常用来检测体内许多微量代谢,物如肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、谷氨酸(Glu)、,谷氨酰氨(Gln)、乳酸(Lac)、N-乙酰天门,冬氨酸(NAA)等，可根据这些代谢物的多,少，分析组织代谢改变，以诊断疾病及判,断疗效。常用于颅脑肿瘤及癫痫的诊断及,研究。,第七节 MRI进展,MR波谱（MRS，MR spectroscopy）,31,PMRS,被广泛应用于研究组织能量代谢和生化改变。可检测出7条不同的共振峰：磷酸单酯（PME）、磷酸二酯（PDE）、磷酸肌酸（PCr）、无机磷（Pi）和三磷酸腺苷（ATP）中、磷原子。,临床应用较多的是骨骼肌和心脏。,正常脑,1,HMRS,1,HMRS临床应用,星形细胞瘤,1,H,MRS Cho、Cr及 Lac 轻度升高，NAA显著降低,32,PMRS临床应用,正常心肌,32,PMRS,犬心肌缺血,32,PMRS冠脉结扎1h。Pi明显增高，Pcr、ATP明显减少,正常脑组织,1,HMRS,放射性脑病,1,HMRS,1,HMRS临床应用,第七节 MRI进展,MR弥散加权图像,（Diffusion Weighted MRI),.,是以图像来显示分子微观运动的检查技术。,.弥散是分子的任意热运动即布朗运动。受分子结,构和温度的影响。物质的弥散特性是由弥散系数,D来描述的。,.弥散加权主要根据D值分布成像，由于组织之间,弥散系数不同而形成图像。目前使用表观弥散系,数（ADC）来描述生物分子在体内的扩散量。,.目前多应用于脑缺血、脑梗死，特别是急性脑梗,死的早期诊断,第七节 MRI进展,MR灌注成像（,perfusion weighted MRI),.灌注成像是用来反映组织微循环的分布,及其血流灌注情况，评估局部组织的活,力和功能的技术。,.目前主要用于脑梗死的早期诊断，心脏、,肝脏和肾脏功能灌注及肿瘤的良恶性鉴,别诊断,第七节 MRI进展,MR灌注成像（,perfusion weighted MRI),对比剂首过灌注成像,当顺磁性对比剂通过团注瞬间首过毛细血管时，可导致成像组织T1T2值缩短。利用超快速成像方法可得到信号强度-时间曲线，并计算相对脑血容量rCBV、相对脑血容量图rCBVm,动脉血质子自旋标记法,血氧水平依赖对比增强技术（BLOD）,第七节 MRI进展,脑功能MRI检查（fMRI）,fMRI是以MRI研究活体脑神经细胞,活动状态的崭新的检查技术。它主要借助,于快或超快速MRI扫描技术，测量人脑在,思维、视、听觉或肢体活动时相应脑区脑,组织的CBF、CBV、血氧含量及局部灌注,状态等变化，并显示于MRI图像上。,第七节 MRI进展,脑fMRI主要方法为,血氧水平依赖对比法（BLOD）,。是以脱氧血红蛋白的磁敏感性为基础的成像技术。当局部血流量增加时，血氧成份增加，缩短T2时间，通过减影刺激前后的T2WI图像即可得到该区域血流灌注情况的图像,脑fMRI日前更多仍在研究脑组织的功能部位。临床主要用于脑部手术前计划的制定，如癫痫手术时通过fMRI识别并保护功能区，了解卒中偏瘫病人脑的恢复能力的评估及精神疾病神经活动的研究等。,