磁共振基本原理及读片课件.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,磁共振成像,Magnetic Resonance Imaging,中国石油中心医院磁共振室,杨景震,基本原理及读片,1,主要内容,医学影像学概况及磁共振技术的发展,简要介绍磁共振成像基本原理及概念,磁共振检查方法及临床应用,磁共振成像的主要优点及限度,如何阅读磁共振图像,影像学检查常见名词概念,读片,2,医学影像学的形成,1895年R,entgen发现X线，形成放射诊断学（diagnostic radiology）,20世纪50年代出现超声（ultrasonography,USG）检查,20世纪60年代出现核素(-scintigraphy)扫描,20世纪70年代出现CT(x-ray computed tomography,CT)检查,20世纪80年代出现MRI(magnetic resonance imaging,MRI)检查,20世纪80年代出现发射体层成像（emission computed tomography,ECT）,20世纪90年代正电子发射体层成像（positron emission tomography,PET,),20世纪70年代以后兴起介入放射学(interventional radiology),21世纪初出现CT-PET,3,X,线源,体外放射源（核素）,声能,磁场,微电子技术,计算机技术,医学影像学各种技术涉及：,4,当今的医学影像学内容包括：,传统X线诊断学,透视 照相（普通摄影、体层摄影）造影,计算X线摄影(computed radiography，CR),数字X线摄影（Digital radiography，DR),X,线CT(computed Tomography，CT),数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）,介入放射学（interventional radiology),超声成像（Ultrasonic Imaging）,5,发射型计算断（体）层摄影（Emission computed,Tomography，ECT）,正电子发射型计算断（体）层摄影（PositronEmission computed Tomography,PET）,单光子发射型计算断（体）层摄影（Singlephoton Emission computed Tomography,SPECT）,磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）,分子影像学（Molecular Imaging）21世纪最前沿课题,技术：PET或PET-CT、MR、CT、光学成像（生物发光、荧光）,信息放射学系统（radiology information system),图像存档与传输系统（Picture Archiving and,Communication System,PACS),影像科管理、quality control,QC、quality assurance,QA.,6,全新的医学影像学在医学领域的应用包括：,影像诊断学：,X线、CT、DSA、MRI、US、,ECT等。,影像介入性治疗学：,DSA、超声、CT、MR等。,信息放射学：,影像学工作管理、质控；影像,的传输与存储（PACS）存储、,传输、远程会诊（远程放射学,teleradiology),7,1946 发现磁共振现象 Bloch Purcell,1971,发现肿瘤的T1、T2时间长,Damadian,1973,做出两个充水试管MR图像,Lauterbur,1974,活鼠的MR图像,Lauterbur等,1976,人体胸部的MR图像,Damadian,1977,初期的全身MR图像,Mallard,1980,磁共振装置商品化,2003 诺贝尔奖金 Lauterbur Mansfierd,时间,发生事件,作者或公司,磁共振发展史,8,9,MR,成像基本原理,10,11,实现人体磁共振成像的条件:,人体内,氢原子核,作为磁共振中的靶子，它是人体内最多的物质。H核只含一个质子不含中子，最不稳定，最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象,有一个稳定的,静磁场,（磁体）：常导型、永磁型、超导型。0.153.0T,梯度场和射频场,：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象,信号接收装置,：各种线圈,计算机系统,：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等,12,磁共振成像的过程,13,人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球,。,自然状态下，H,核进动杂乱无章，磁性相互抵消,按照单一核子进动原理,质子群在静磁场中形成的宏观磁化矢量,M,z,M,y,x,进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础,14,Z,Z,Y,Y,X,B,0,X,M,Z,M,XY,A:,施加90度RF脉冲前的磁化矢量Mz,B:施加90度RF脉冲后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor频率横向施进,C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面,A,B,C,在这一过程中，产生能量,15,B0,Z,Z,Z,Z,Z,Y,Y,Y,Y,Y,X,X,X,X,X,90度,（,3,）（,5,）该过程称,弛豫(relaxation),，即将能量（MR信号）释放出来。,整个弛豫过程实际上是磁化矢量在横轴上缩短（横向或T2弛豫），和纵轴上延长（纵向或T1弛豫）。而人体各类组织均有特定T1、T2值，这些值之间的差异形成信号对比,（1）静磁场中,（2）90度脉冲,（,3,）脉冲停止后,（,4,）停止后一定时间,（,5,）恢复到平衡状态,16,纵向弛豫或称自旋晶格弛豫,(T1弛豫),横向弛豫或称自旋自旋弛豫,(T2弛豫),17,人体进入磁场磁化施加射频脉冲、H核磁矩发生90,。,偏转，产,生能量射频脉冲停止、,弛豫过程,开始，释放所产生的能量（形成MR信,号）信号接收系统计算机系统,在弛豫过程中，即释放能量（形成MR信号），涉及到2个时间常数：纵向,弛豫时间常数T1；横向弛豫时间常数T2,加权（weighted）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在，,只是在某一时间内所占的比重不同。,如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的,扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得,到以 T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫,为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横向,（T2）弛豫特征的扫描参数采集图像,加权或称权重，有侧重、为主的意思,因为人体各种组织如肌肉、脂肪、体液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫,时间值，所以形成的信号强度各异，因此可得到黑白不同灰度的图像,18,磁共振常规检查图像的特点,层面成像、成像参数多、任意多方位直接成像、血管流空效应,19,人 体 不 同 组 织 的,MR 信 号 特 点,20,黑白灰度对比：X光片、CT均以密度高低为特征,MR图象是以信号高低/强弱为特征,水：,长T1（黑）、长T2（白）,骨皮质、完全性的钙化：,黑（无信号）,脂肪：,短T1（白）、短T2（暗灰）,血流：,常规扫描为流空（黑）,肌肉：,长T1（黑）、短T2（黑）,大多数肿瘤：,长T1、长,T2,黑色素瘤：,短T1、短,T2,21,磁 共 振 成像,检 查 方 法,22,MR,检查方法,普通检查：采用不同脉冲序列、不同方位，对病变部位进行扫描（包括脂肪或水抑制）。,FS,23,FLAIR（Fluid Attenuated Inversion Recovery),抑制水的,重度T2加权像,也称黑水技术,。即抑制自由水，如脑脊液，对邻近脑脊液病变的显示更有利。,24,增强检查：静脉内注射造影剂进行扫描,，,用于鉴别诊断等。,MR所用造影剂,与CT的造影剂不同，除不是碘剂不存在过敏之外，其作用的原理也不同。,25,MR,造影剂（顺磁性物质）是改变病变部位磁环境，缩短H质子的T1、T2弛豫,（但T2的缩短不如T1明显）,造影剂入血行病变组织间隙 与病变组织大分子结合T1驰豫接近脂肪或Larmor频率T1缩短强化（白），（称,间接增强,）影响因素：病变区的血流；灌注；血脑屏障。与血液内的药浓度不绝对成正比，达一定浓度后不起作用。,直接提高,病变区X线衰减值,（,称,直接增强,）,CT,造影剂,（碘制剂）,血管丰富程度,血流灌注如何,血液内碘浓度高低,血脑屏障完整与否,26,27,28,特殊检查：,血管成像,（Magnetic Resonance Angiography,MRA,）利用流动的血液进行血流的直接成像,可,用于,动脉或静脉,的检查，若同时使用造影剂，称,增强血管成像（CE-MRA)。,血管成像用于血管畸形、动脉瘤、血管狭窄或闭塞。但目前仍不能代替DSA。,特点：简便、无创伤,29,30,水,成像,胆道成像,（Magnetic Resonance Cholangio-pancreatography）MRCP 不使用造影剂，利用胆汁（水）进行成像。用于胆道梗阻检查。,31,尿路,成像,（Magnetic Resonance Urography）MRU 不使用造影剂，利用尿液进行成像。,32,硬膜囊成像,（Magnetic Resonance Myelography）MRM 不使用造影剂，利用脑脊液进行成像。,33,内耳膜迷路,成像,（Magnetic Resonance Labyrinthography)MRL,不使用造影剂利用迷路内的淋巴液进行成像。,34,结肠水,成像:,向结肠内注入水后，进行结肠人工,水造影。胃、小肠也同样可进行此项检查。,35,仿真内窥镜,：,同CT一样，利用计算机所作的图像的后处理技术之一,36,MRI三维重建,37,MR电影成像,（Magnetic Resonance cine MRC）:对运动的脏器实施快速成像。采集脏器运动中的不同时段（时相）的“静态”图像，再利用计算机技术快速、连续显示。例如：关节、心脏等。,38,正常心脏电影（静态图）,39,动画,轻看flash,40,功能MR成像(fMRI):从范围上有 1、灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging)PWI包括,外源性,和,内源性。,2、,弥散加权成像(Diffusion-Weighted Imaging)DWI 3、MR波谱分析(Magnetic Resonancespectroscopy)MRS,41,神经元兴奋区兴奋性,兴奋区静脉血中氧和血红蛋白相对,去氧血红蛋白相对,去氧血红蛋白,的顺磁作用，,可使T2*信号,由于,去氧血红蛋白的减少,神经元兴奋区信号相对,内源性PWI称血氧水平依赖法（BOLD）简单原理,42,外源性灌注加权成像PWI,：用超快速MR扫描技术，进行造影剂跟踪，显示造影剂首次通过的组织血流灌注情况并依需要作延迟增强（常用于脑、心肌的检查）,弥散加权成像DWI：,是以MR流动效应为基础的成像方法。与MRA不同的是：MRA观察的是宏观的血流现象，而DWI观察的是微观的水分子流动扩散现象,脑发生缺血时,PWI先有异常,出在6小时内(超急期),此时溶栓治疗,疗效最佳；若出现DWI异常时,则易出血；若T2WI出现病灶时,则为不可逆的。,PWI-DWI-T2WI,43,脑弥散加权成像（DWI）,是使用一对大小相等、方向相反的扩散敏感梯度场。该梯度场对静止组织作用的总和为零，但水分子在不断扩散，受该梯度场影响而产生相位变化。,梗死区域水含量增加，其早期细胞毒性水肿使水分子扩散下降，而在产生T2信号改变之前，在DWI显示出早期的脑梗死。,44,右侧急性轻瘫，症状4小时,T2加权像无异常,同一时间，弥散加权像（4秒）见大片高信号,C-E同一时间，团注对比剂5-10秒内的灌注成像。缺血区显示对比剂到达延迟（C）。D为病变区对比剂消散延迟。E为45秒后灌注基本趋于正常,45,理解弥散成像的原理,细胞正常，水分子游动自由。,细胞毒性水肿时，较多的细胞外,液进入细胞内，使细胞内、外水,分子游动缓慢,胞,细,水,子,分,46,DTI 的 物 理,神经束对MR机的三个轴(X,Y,Z,)的关系形成其在MR成像中的方向性,并导致与方向有关的弥散测量(各向异性),3-D弥散呈椭圆形,三个本征矢量代表其弥散方向,本征值确定其形态,本征矢量,本征值,本征值,三个本征矢量的矩阵,源于弥散方向性的张量(ADC),47,弓形纤维的神经束图,弓形纤维,短联合纤维束,48,a,胼胝体的,神经束图,冠状面 (与,彩色编码的,FA 图融合）,横断面,矢状面,49,胼胝体,上纵束,下纵束,皮质脊髓束,多神经束,的,神经束图,矢状面,横断面,各神经束可随意标示为各种不同颜色,50,FLAIR,T2WI,T1WI C+,T1WI C-,脑膜上皮型脑膜瘤,常规MRI显示脑膜瘤的典型表现,何神经束受犯？,良性脑膜瘤瘤,？,较大量瘤细胞浸润？,51,上纵束向下移位,脑膜上皮型脑膜瘤,彩色编码的FA图,神经束成像图,彩色编码的FA图,在,彩色编码的FA图和神经束成像图上显示一良性,肿瘤所造成的,神经束推移征，即上纵束和放射冠被推移，但仍保持原来色彩，,符合脑膜,瘤的诊断。显示胶元纤维所构成之肿瘤包膜（箭）,肿瘤呈神经束推移型表现，提示瘤周无肿瘤细胞浸润，为良性肿瘤，符合,脑膜,瘤诊断。,放射冠,胶元纤维构成的包膜。,52,MR心肌灌注成像,造影剂首次通过相,造影剂延迟增强相,诊断,1、正常的心肌,2、缺血的心肌,3、心肌梗死后心肌存活状况（顿抑心肌及冬眠心肌）,4、死亡心肌,心肌缺血发现的敏感性和特异性：MR灌注成像：敏感性9294，特异性8796。ECT：敏感性65，特异性82,53,磁共振波谱（MRS）：,研究人体能量代谢病生理改变。通过显示组织生化学波谱，发现病变，这种生化代谢异常更早于病理形态学异常。MRI+MRS=诊断，更敏感、更早期、更特异,MRS,是一种化学位移技术。均匀磁场中，同种元素的同一种原子由于其化学结构差异，拉莫尔频率也不相同，这种频率差异称化学位移,MRS实际是某种原子的化学位移分布图。横轴：化学位移，纵轴：各种具有不同化学位移原子的相对含量,54,MR全身一次成像,55,水知道：,答 案,56,磁 共 振 成 像,主 要 优 点 与 限 度,57,MR,检查的主要优点,无射线、成像参数多、直接多方位成像,不使用造影剂可进行血管或流体成像，无创性,脑、,脊髓、椎间盘检查中具有其他任何影象检查,不能取代的优势,骨关节系统显示病变敏感，软骨及软组织分辨好,MR,的生理、功能成像突破了影象学以大体病理形,为诊断依据的传统模式,数据重建技术做三维立体重建或仿真内窥镜显示,58,MR,检查的限度及存在的问题,某些病变定性困难,MR,成像仍相对较长（主要是限于信号采集）,运动伪影,某些部位的血管成像尚需DSA、如冠脉，某些血管,性病变术前的金标准仍借助DSA,引进和检查费用相对昂贵,禁忌症：带心脏起搏器、胰岛素泵、体内金属,假肢、眼球内金属异物，颅内动脉瘤银夹术后,时间较短者,严重不合作者，精神病，危重病人，幽闭恐怖症,59,怎样阅读常规检查的MR图像,1、,熟悉图像上的常用标记：姓名、年龄、日期、左右、层厚以,及增强的标记等,2、仔细观察每一帧图像，目的在于发现疾病或异常的征象,3、当发现病变后，应看其病变在T1加权、T2加权上的信号特,征，是高信号低信号等信号混杂信号无信号,4、通过不同方位图像观察，确定病变形态、数量、大小、位置5、观察病变邻近器官或组织结构有无异常：受压、移位（占位,效应）；扩张、增大（失空间效应）；破坏或吸收；等等,6、增强扫描观察病变有无强化及强化程度；延迟扫描强化特点,7、综合MR所见，结合临床及其他影像学检查材料作出诊断,60,常用术语,阴影、密度、回声、信号,增强扫描,强化,高密度、低密度、等密度、混杂密度,高信号、低信号、等信号、混杂信号,占位效应、失空间效应,窗技术,61,影像学中常见的名词概念的一般性了解,阴影、回声、信号,密度：,影像学术语。密度有双重含义，即物质密度与影像密度二,种。物质密度系指单位体积内的物质质量，由物质的组成,成分和空间排布情况决定。影像密度则指照片上模拟影像,的黑化程度，即对光的吸收程度,高密度、低密度、等密度、混杂密度：,影像学术语,在CT或X线检查中，以相邻结构作参照，进行兴趣区,密度的判定。传统的X线技术仅以肉眼作大致的分辨，而,CT则可获得标定的密度值，即CT值，获得病变密度的定量,。,CT值：,影像学术语。在CT扫描中，X线衰减系数的单位。（CT,图像中兴趣区组织的密度单位）,62,窗技术：,影像学术语。,包括窗位（窗中心）、窗宽,数字成像使用的后处理技术。人眼密度分辨能力仅1620个灰阶，不能同时区分数字影像全灰阶（如CT有2000个灰阶）。若在数字化影像上以某一灰阶为中心,点，使该中心上、下一定范围内的灰阶作选择性显示（获得病变区最适宜肉眼观察的灰度对比），该中心即为窗位处理（window level processing）,同理，仅选择性显示某一定范围的部分灰阶，而该范围之上、下的灰阶则均从图像上删除（全“白”或“黑”），这称为窗宽处理（window width processing）。这犹如在一面很宽的墙面上开窗，使观者只能透过开的窗子观察到限定范围的窗外景物，但看不到窗子允许观察的视野以外的景物,窗技术并不改变原始图像信息，是回顾性实施的，可以任意设置、重复和调整,63,0,4095,0,-1000,+1000,2000,全白,全黑,空气,水,骨,脂肪,软组织,MR,CT,64,增强扫描（增强检查）：,影像学术语,在CT或MR检查中，当普通扫描（平扫）不能满足诊断时，,采取向静脉内注入对比剂，利用对比剂在不同组织内的分布差异，,使组织间的密度或信号强度差别增大。这种方法称增强检查。一般以平扫为基础,强化：,影像学术语,在CT或MR的增强检查中,通过静脉内注射对比剂，使组织的,密度增高或信号增强的这种变化称为强化,无论CT或MR，在增强检查中，一些正常的组织结构可以出现强化，称生理性强化；凡正常时不应出现强化的组织结构出现强化则称病理性强化，或异常强化,病变出现强化时，一定程度上反映病变的血供情况、血流灌,注特点以及血脑屏障的完整程度，对判断病变的性质有帮助,65,层面成像的部分容积效应,66,占位效应与失空间效应,67,窗技术,68,肺窗,纵隔窗,69,平扫与增强,70,大家一起读片,71,一、颅脑正常MR表现,72,73,74,M,1y,75,76,77,78,小脑梗塞与脑池,79,新鲜与陈旧脑梗塞 1,新鲜与陈旧脑梗塞 2,80,81,血管周围间隙（Vircho-Robin spaces),82,外伤性,血肿破入蛛网膜下腔,中线移位,脑出血破入脑室（脑室铸型）,83,84,脑出血 CT,脑出血 MRI,T2WI,T1WI,T2WI,85,86,2例陈旧性血肿,（外囊区）,87,88,右侧额叶星形细胞瘤,MR平扫及增强,89,右侧顶区脑膜瘤,MR平扫及增强,90,垂体正常平片,垂体瘤平片,91,垂体正常MRI表现,92,平扫,增强,垂体微腺瘤,93,垂体大腺瘤,94,右侧听神经瘤MR,95,96,97,亚急性硬膜外,血肿,MRI,98,亚急性硬膜下,血肿,MRI,99,FLAIR,脑内多发性血肿MRI,100,CO中毒MR,101,急性甘蔗中毒,治疗3个月后,102,脑囊虫MR平扫和增强、CT平扫表现,103,104,男,43岁,头疼、呕吐、左侧半身不利9天,5天前有高热,白细胞2万。,3月6日,3月1日,105,平扫,增强扫描,治疗后第12日,第10日,106,Chiari畸形(3例）,107,男70岁，额叶萎缩,108,外伤后脑萎缩（脑干）,小脑萎缩,109,女，6岁，突发癫痫,110,男，36岁，左侧剧烈头疼,111,正常颈椎,112,正常胸椎,113,正常腰椎,114,椎间盘突出,115,椎间盘突出，颈髓损伤,116,脊椎关节病,117,黄韧带肥厚,118,固有性椎管狭窄,119,120,脊膜瘤,121,胸椎转移瘤侵犯硬膜外,122,左下肺癌,123,小细胞肺癌,124,正常心脏电影（静态图）,125,MRI T2WI,MRI T1WI,MRCP,（MR胆胰管水成像）,126,正常胰腺MRI表现,127,增强扫描,T2,T1,肝囊肿,128,肝囊肿,129,胆囊颈部及胆总管结石,130,肝癌,131,左肾癌,平扫,增强,132,女，9岁，血尿。,Wilms氏瘤,133,男，51，无自觉症状，超声发现双侧肾上腺占位病变。,134,右侧肾上腺嗜铬细胞瘤,135,男，4岁。左侧肾上腺神经母细胞瘤,136,多囊肝、多囊肾,137,138,祝大家学习生活愉快！,139,