MRI检查与诊断技术.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,你们好,MRI,检查与诊断技术,第一章 总论,2,第一节 磁共振成像技术概述,磁共振,实际上应称,核磁共振,（,NMR,）,核,指,NMR,主要涉及到原子核,为了与使用放射性元素的,核医学,相区别，突出,NMR,不产生电离辐射的优点，避免“核”引起人们的误解和恐惧，而通称,磁共振,3,磁共振成像,一种生物磁自旋成像技术，利用,原子核,（氢核）自旋运动的特点，在,外加磁场,内，用,射频脉冲,激发后产生信号，用探测器（接收线圈）检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像,英文简称,MRI,（,magnetic resonance imaging,）,4,一、,磁共振成像技术发展史,1946,年美国哈弗大学的,E.Purcell,及斯坦福大学的,F.Bloch,领导的两个研究小组各自独立的发现了核磁共振现象，,Purcell,和,Bloch,两人共同获得,1952,年诺贝尔物理奖，主要用于磁共振波谱，研究物质的分子结构,1971,年美国纽约州立大学的,R.damadian,用,MRS,仪对老鼠的正常组织和癌变组织样品研究发现，癌变组织样品,T1,、,T2,弛豫时间值比正常组织长,1973,年美国纽约州立大学的,Lauterbur,利用梯度磁场进行空间定位，用两个充水试管获得了第一幅核磁共振图像,5,磁共振成像技术发展史,1974,年,1980,年,MRI,得到不断发展，研究出梯度选层方法、相位编码成像方法、自旋回波成像方法以及二维傅里叶变换的成像方法,1978,年在英国取得了第一幅人体头部的磁共振图像，同一年又取得了人体第一幅胸部、腹部磁共振图像,1980,年磁共振机开始应用于临床,6,二、磁共振成像技术在临床诊断中的应用,MRI,优点,没有电离辐射损伤,多参数成像,软组织分辨率更高,多方位成像,血管成像无需造影剂,磁共振功能成像,MRI,不足,检查时间相对较长,识别钙化有限度,运行、检查费用较高,7,MRI,在临床的应用,中枢神经系统,：,对于脑肿瘤、脑血管病、感染性疾病、脑变性疾病、脑白质病、颅脑先天发育异常等具有极高敏感性,椎管内病变,：,脊髓肿瘤、血管性病变、外伤、畸形为首选方法,腹部及盆腔,：,实质性脏器占位、前列腺,胸部,：,纵膈占位、心脏大血管病变、乳腺,四肢关节,：,肌肉、肌腱、韧带、软骨,软组织,：,肿瘤、血管性病变,8,第二节 磁共振成像原理,电学,磁学,量子力学,高等数学,初高中数学,初高中物理,加减乘除,平方开方,学习,MRI,前应该掌握的知识,9,具有,磁性原子核,，处于,静磁场,中，施加,射频脉冲,（,RF,），原子核吸收,RF,能量，产生磁共振现象,三个基本条件：磁性原子核,静磁场（外磁场）,射频脉冲（,RF,）,二、磁共振现象,10,条件一：原子核自旋与磁矩,物质：,由分子组成,分子：,由原子组成,原子,:,由一个原子核和数目不等的电子组成,原子核,:,由数目不等的质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电，电子带负电荷,物质,分子,原子,原子核,电子,质子,中子,11,原子的结构,电子：负电荷,中子：无电荷,质子：正电荷,12,自旋,：,原子核固有物理属性，带电质子以一定频率绕自身轴高速旋转,通电的环形线圈周围都有磁场存在。转动的质子也相当于一个小磁体，周围形成微小环形电流，具有自身的南、北极及磁力，质子自身具有磁性，在其周围产生磁场，并具有自身磁矩,磁矩：,矢量，具有方向和大小，方向可由环形电流的法拉第右手定则确定,13,原子核自旋,14,法拉第定律,15,原子核自旋产生磁矩,16,地磁,磁铁,核磁,17,所有的原子核都可产生核磁吗？,质子为偶数,，中子为偶数,不产生核磁,质子为奇数,，中子为奇数,质子为奇数,，中子为偶数,质子为偶数,，中子为奇数,产生核磁,结论：,质子数和中子数至少一个为奇数,这样的原子核包括：,1,H,、,13,C,、,19,F,、,23,Na,、,31,P,等百余种元素,18,目前生物组织的,MRI,成像主要为,1,H,成像,，氢原子核也称为氢质子，,1,H,的磁共振图像也称为质子像,人体磁共振成像选择,1,H,的理由：,氢原子核最简单，只含有一个质子，一个电子，不含中子,1,H,是人体中最多的原子核，约占人体中总原子核的,2/3,以上,1,H,的磁化率在人体磁性原子核中是最高的,何种原子核用于,MR,成像？,19,条件二：静磁场,把人体放进大磁场,20,静磁场,是由磁共振仪器的主磁体产生,其强度与方向不变，强度单位,B,0,主磁体类型：超导、常导、永磁,静磁场强度,（,B,0,）：,0.15-3.0T,目前临床上最常用的是,超导,MRI,系统,21,主磁体外形,开放式,封闭式,22,垂直坐标系,用,X,、,Y,、,Z,坐标系来描述磁场的位置,Z,代表,B,O,方向，即磁力线方向，常与体轴一致,X-Y,平面代表垂直于磁场方向的平面，三个轴相互垂直,23,进入主磁场前质子核磁状态,人体内的质子不计其数，产生无数个小磁场，这种小磁场的排列是无序杂乱无章的，方向各异，,使每个质子产生的小磁矩相互抵消，,因此，,人体自然状态下并无磁性，即没有宏观磁化矢量的产生,24,进入主磁场后质子核磁状态,进入主磁场后，人体内的质子产生的小磁场不再是杂乱无章，呈有,规律排列,。,一种是,与主磁场平行且方向相同,；另一种是,与主磁场平行但方向相反,。处于平行同向的质子略多于处于平行反向的质子,从量子物理学的角度来说，这两种核磁状态代表质子的能量差别。,平行同向的质子处于低能级,，因此受主磁场的束缚，其磁化矢量的方向与主磁场的方向一致；,平行反向的质子处于高能级，,能够对抗主磁场的作用，其磁化矢量尽管与主磁场平行但方向相反,由于处于低能级的质子略多于处于高能级的质子，因此进入主磁场后，人体产生了一个与主磁场方向一致的,宏观纵向磁化矢量（,M,o,）,25,平行同向的质子略多于平行反向的质子,低能状态,高能状态,26,处于高能状态太费劲，并非人人都能做到,处于低能状态略多一点,27,进入主磁场后质子核磁状态,进动,进入主磁场后，无论是处于高能级的质子还是处于低能级的质子，其磁化矢量,并非完全与主磁场方向平行，而总是与主 磁场有一定角度,质子除了自旋运动外，还绕主磁场轴进行旋转摆动，我们把质子的这种旋转摆动称为,进动,进动是质子小磁场与主磁场相互作用的结果,28,进动,进动运动就像一个垂直旋转着的陀螺，用小锤对着它的顶端撞击一下，陀螺出现了倾斜，自旋轴偏离重力线方向，与重力线形成夹角，并绕重力线旋转,29,自旋核的进动,一个氢质子处在,Bo,中如陀螺样旋进，它的磁矩轴倾斜，且绕,Bo,方向旋转，与,Bo,间有一个夹角，为旋进角,30,进入主磁场后质子核磁状态,进动频率（,Larmor,频率）,计算公式：,B,代表,Larmor,频率，,为磁旋比（,对于某一种原子核来说是个常数，质子的,约为,42.5mH,Z,/T,），,B,为主磁场的场强，单位为特斯拉（,T,），,从式中可以看出，,质子的进动频率与主磁场强度呈正比。,31,进入主磁场后质子核磁状态,由于进动的存在，质子自旋产生的小磁场可以分解成两个部分：,1,）方向恒定的,纵向磁化分矢量,（沿主磁场方向）,2,）以主磁场方向即,Z,轴为中心，在,XY,平面旋转的,横向磁化分矢量,纵向磁化分矢量产生一个与主磁场同向的宏观纵向磁化矢量（,M,O,）,横向磁化分矢量相互抵消，因而没有宏观横向磁化矢量,(M,XY,),平衡态时在,B,o,中的质子群,M,XY,=0,M,0,=M,Z,32,33,静磁场中人体组织获得磁化,人体进入静磁场后，经过质子有序排列，组织宏观上产生了一个,纵向磁化矢量,M,Z,，,组织有了磁性,纵向磁化矢量,M,Z,不是振荡磁场，无法测定,振荡磁场是一种随时间而变化的磁场，它的磁场变化可在天线内感应产生电压，用电流表可以测定,纵向磁化矢量,M,Z,不移动，也不旋转，因此无法记录,34,条件三：射频脉冲（,RF,）,？,进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量,不同的组织由于氢质子含量的不同，宏观磁化矢量也不同,磁共振不能检测出纵向磁化矢量,35,MR,能检测到怎样的磁化矢量呢？,M,Z,不是振荡磁场，无法单独检测，不能用于成像,如果要检测质子的自旋，收集信号，只有在垂直于静磁场,Bo,方向的横向平面有静磁化矢量,为了设法检测到特定质子群的静磁化矢量，并用于成像，需使静磁化矢量偏离,Bo,方向,为了达到这个目的，在,MRI,中采用了射频脉冲,MR,不能检测到纵向磁化矢量，,但能检测到,旋转,的横向磁化矢量,36,？,如何才能产生横向宏观磁化矢量？,37,射频脉冲的作用,共振,排列起一组音叉，敲击一个音叉振动发音时，组内与之,音调相同,的音叉就会吸收能量振动发音，这个过程叫做“,共振,”,共振,：能量从一个振动着的物体传递到另一个物体，后者以与前者相同的频率振动。共振的条件是相同的频率，实质是能量的传递,照此原理，将电磁波的能量发射到质子群上，一旦,M,加大偏转角并产生旋转，即可达到产生振荡磁场的目的,38,共振,条件：,频率一致,实质：,能量传递,39,射频脉冲（,RF,）,射频脉冲,（,radio frequency,，,RF,）系统产生能量,激发,质子共振，并,接受,质子释放的能量,组成：,射频放大器,射频通道,脉冲线圈：发射线圈,接收线圈,作用：,激发人体产生共振（广播电台的发射天线）,采集,MR,信号（收音机的接收天线）,RF,系统包括下列组件：,40,脉冲线圈的分类,按作用分两类,激发并采集,MRI,信号（体线圈）,仅采集,MRI,信号，激发采用体线圈进行,（,绝大多数表面线圈,）,41,按与检查部位的关系分：,体线圈,表面线圈,第一代为线性极化表面线圈,第二代为圆形极化表面线圈,第三代为圆形极化相控阵线圈,第四代为一体化全景相控阵线圈,42,射频脉冲（,RF,）条件,RF,的频率与质子的进动频率,相同,激发：,RF,把能量传递给低能级质子的过程（共振）,质子群共振后生成,横向磁化矢量,MRI,信号检测是在,XY,平面进行的，,43,射频脉冲的种类,根据,RF,激发后静磁化矢量偏转的角度,90,o,射频脉冲,180,o,射频脉冲,小角度射频脉冲,令偏转角达,90,o,的射频脉冲称为,90,o,射频脉冲,RF,脉冲作用后，静磁化矢量,M,o,翻转,90,o,到,XY,平面上,垂直方向：,M,Z,=,o,水平方向：,M,XY,最大，大小等于,M,o,44,宏观效应,射频脉冲激发后的效应,是使宏观磁化矢量发生偏转,射频脉冲的,强度,和,持续时间,决定,射频脉冲激发后的效应,小角度,90,o,180,o,45,磁共振现象,是靠射频线圈发射,无线电波（射频脉冲）,激发人体内的氢质子来引发，,这种射频脉冲的频率必须与氢质子进动频率相同，,低能的质子获能进入高能状态,微观效应,46,横向磁化发出磁共振信号,M,XY,不停的旋转，这是一种振荡磁场，传播至附近一处固定的天线内即可产生感应电流,M,XY,振荡磁场就是组织发出的磁共振信号，天线内感应生成的电流即为接受的信号,激励,接收,47,二、磁化强度的弛豫过程,90,o,射频脉冲,当射频脉冲的能量正好使宏观纵向磁化矢量偏转,90,o,，即完全偏转到,XY,平面，我们称这种脉冲为,90,o,射频脉冲。其产生的横向宏观磁化矢量在各种角度的射频脉冲中是最大的。,48,90,o,射频脉冲,微观上，,90,o,射频脉冲效应分解为两个部分,90,o,射频脉冲使处于低能级多出于高能级的那部分质子，有一半获得能量进入高能级状态。这就使处于低能级和高能级的质子数相同，两个方向的纵向磁化分矢量相互抵消，因此，,宏观纵向磁化分矢量等于零,90,o,射频脉冲前，质子的横向磁化分矢量相位不同；,90,o,脉冲可使质子的横向磁化分矢量处于同一相位，因而,产生了一个最大的宏观横向磁化矢量,49,射频脉冲关闭后发生了什么？,无线电波激发后，人体内宏观磁场偏转了,90,度，,MRI,可以检测到人体发出的信号,氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，,90,度脉冲后磁化矢量偏转，产生的旋转的宏观横向矢量越大，,MR,信号强度越高。,此时的,MR,图像可区分质子密度不同的两种组织,检测到的,仅仅是不同组织氢质子含量的差别,，,对于临床诊断来说是远远不够的。,我们总是,在,90,度脉冲关闭后过一定时间才进行,MR,信号采集。,50,核磁弛豫,弛豫,Relaxation,放松、休息,51,核磁弛豫,定义：,90,o,脉冲关闭后，组织的宏观磁化矢量逐步恢复到平衡状态的过程,核磁弛豫可分为两个相对独立的部分,横向磁化矢量逐渐变小直至消失，称为,横向弛豫,纵向磁化矢量逐渐恢复直至最大（平衡状态），称为,纵向弛豫,52,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,。,53,横向弛豫,T2,弛豫原因：,质子失相位,54,横向弛豫,T2,时间（,T2,值）：,横向磁化矢量衰减到最大值（,M,o,）,37%,所需要的时间,不同组织由于质子受周围微观磁环境影响不同，,T2,值不同，即,T2,弛豫速度不同；,T2,时间长的组织，横向弛豫速度慢。不同的场强,T2,值也会发生变化。,55,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,。,原因：释放能量,56,纵向弛豫,T1,时间（,T1,值）：,宏观纵向磁化矢量恢复到最大值（,M,o,）,63%,所用的时间,不同的组织由于质子周围的分子自由运动频率不同，其纵向弛豫速度存在差别，即,T1,值不同。人体组织的,T1,值受主磁场场强的影响较大，一般随场强的增大，组织的,T1,值延长。,Mz,M,0,T1,时间是,M,Z,从,0,恢复到最大值,M,0,的,63%,所用的时间,63%,57,三、磁共振图像信号,（一）、自由感应衰减信号,90,o,脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量呈指数式衰减，称为,自由感应衰减,（,free induction decay,，,FID,）,信号的衰减快慢是由横向弛豫,T2,值决定,如果静磁场的均匀度是理想状态，则,FID,反应的是组织内部氢质子的真实,T2,由于实际静磁场并非理想中的均匀，,FID,受到非均匀磁场的影响，往往衰减更快，一般用,T,2,*,表示,58,59,若在,x-y,平面内置一检测线圈，则 将以每秒 的频率切割线圈，从而产生电势。这就是检测到的,FID,信号,。,60,（二）、自旋回波信号,静止磁场中，宏观磁化与场强方向一致，纵向宏观磁化最大,施加,90,0,射频脉冲，纵向磁化翻转到横向，横向磁化最大,90,0,射频结束瞬间，磁化翻转到横向，开始横向弛豫，即散相,施加,180,0,射频脉冲，质子进动反向,相位开始重聚,此时的线圈感应信号即为自旋回波信号,经过与散相相同的时间后,相位重聚完全,横向磁化再次达到最大值,61,（三）、梯度回波信号,使用,脉冲而非,90,0,脉冲,使 纵向磁化弛豫加快,极大减少,TR,时间,梯度回波,(Gradient Echo),使用翻转梯度产生回波而非,180,脉冲,从而允许最短的,TE,时间,给缩短,TR,带来空间,62,四、磁共振信号空间定位,梯度磁场,的概念,叠加在静磁场,Bo,上有线性变化的磁场，引起磁场强度的线性变化，通过对质子自旋频率和相位的识别，获取信号的空间位置，即信号进行了,空间编码,空间编码的意义：,对磁共振信号进行空间定位，获得三维空间坐标位置，采集数据，重建图像,梯度线圈：,置于磁体内的额外线圈，产生梯度磁场,63,梯度线圈,三对梯度线圈组成,每对梯度线圈电流大小相同，极性相反,一对线圈在一个方向产生一个强度呈线性变化的磁场,层面选择梯度：,Z,方向，,G,z,相位编码梯度：,Y,方向，,G,y,频率编码梯度：,X,方向，,G,x,64,空间编码,1,、,层面选择（,G,z,）,层面位置选择,：通过改变射频脉冲的中心频率，可以按需要的顺序激发不同的层面,层面厚度选择,：改变射频脉冲的带宽或梯度磁场斜率，可以选择不同层面的厚度,Gz,先开通，,Gy,和,Gx,关闭,65,2,、相位编码（,G,y,）,在,Y,方向施加一个梯度，对信号进行编码，以确定信号来自二维空间,行,的位置，,相位编码应用于层面选择梯度之后，频率编码梯度应用之前,Gz,关闭后，,Gy,开通，,Gx,关闭,66,3,、频率编码（,G,x,）,区分信号来自于扫描矩阵中的那一,列,使沿,X,轴的空间位置信号具有频率特征而被编码，最终产生与空间位置相关的不同频率的信号,使用频率编码梯度场采集信号，,Gx,也叫读出梯度场,Gz,和,Gy,关闭后，,Gx,开通,67,Z,、,Y,、,X,轴上梯度磁场的产生,68,五、磁共振加权成像,（一）,加权的概念,加权是 重点突出成像过程中组织某方面特性，通过调整成像参数，使图像主要反映组织某方面特性，而尽量抑制组织其他特性对磁共振信号的影响,T1,加权成像：在,T1WI,上，组织的,T1,值越小，磁共振信号强度越大,T2,加权成像：在,T2WI,上，组织的,T2,值越大，其磁共振信号强度越大,质子密度加权成像：质子密度越高，磁共振信号强度越大,69,T1,加权成像（,T1WI,）,T1,值越,小,纵向磁化矢量恢复越,快,已经恢复的纵向磁化矢量,大,MR,信号强度越,高（白）,T1,值越,大,纵向磁化矢量恢复越,慢,已经恢复的纵向磁化矢量,小,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）,反映组织纵向弛豫的快慢！,70,T2,加权成像（,T2WI,）,T2,值,小,横向磁化矢量减少,快,残留的横向磁化矢量,小,MR,信号,低（黑）,T2,值,大,横向磁化矢量减少,慢,残留的横向磁化矢量,大,MR,信号,高（白）,水,T2,值约为,1600,毫秒,MR,信号,高,脑,T2,值约为,100,毫秒,MR,信号,低,反映组织横向弛豫的快慢！,71,第三节，磁共振成像序列,一、常规脉冲序列由五部分组成,射频脉冲,层面选择梯度场,相位编码梯度场,频率编码梯度场,磁共振信号,MRI,脉冲序列种类很多,72,二、自旋回波序列（,SE,）,（,一）与时间相关的概念,1,、,重复时间,（,TR,）：两个激发脉冲间的间隔时间,2,、,回波时间,（,TE,）：激发脉冲与产生回波之间的间隔时间,3,、,回波链长度,（,ETL,）：一次,90,o,脉冲激发后所产生和采集的回,波数目,4,、,反转时间,（,TI,）：,180,o,反转脉冲中点到,90,o,脉冲中点的时间间隔,5,、,信号激励次数,（,NEX,）：通过增加采集次数，降低噪声对图像,质量的影响,6,、,采集时间,：整个脉冲序列完成信号采集所需要的时间,73,SE,序列结构,激发脉冲,层面选择梯度,相位编码梯度,频率编码梯度,MR,信号,74,90,度脉冲激发组织产生横向磁化矢量,SE,序列图,75,90,度脉冲关闭后，所产生的横向磁化矢量很快衰减（自由感应衰减,FID,）,76,横向磁化矢量衰减是由于质子失相位,77,质子失相位的原因,1,、质子小磁场的相互作用造成磁场不均匀（随机）真正的,T2,弛豫,2,、主磁场的不均匀（恒定），后者是造成质子失相位的主要原因,1+2,产生的横向磁化矢量衰减实际上为,T2*,弛豫,180,度复相脉冲可以抵消主磁场恒定不均匀造成的信号衰减，从而获得真正的,T2,弛豫图像,78,3,1,2,4,1,2,3,4,1,2,3,4,2,3,1,4,90,度脉冲,180,度脉冲,180,度脉冲可使因主磁场恒定不均匀造成失相质子的相位重聚，,产生自旋回波。,79,复相脉冲的作用模拟,80,SE,序列形成机制,81,SE,序列特点,采用,90,度激发脉冲,和,180,度复相脉冲,进行成像,磁共振成像的经典序列，临床上得到广泛应用,序列结构比较简单，信号变化容易解释,组织对比度号，,SNR,较高，伪影少,扫描时间一般,2-5,分钟,82,SE,序列不足,一次激发仅采集一个回波，因而序列采集时间较长，,T2WI,常需要十几分钟以上,采集时间长，因而难以进行动态增强扫描,为较少伪影，,NEX,常需要,2,次以上，进一步增加了采集时间,83,三、快速自旋回波序列（,FSE,）,与,SE,序列比较,SE,序列：一次,90,度射频脉冲激发后只有一个,180,度重聚脉冲，只采集一个自旋回波,FSE,序列：一次,90,度射频脉冲激发后多个,180,度重聚脉冲，采集多个自旋回波,FSE,序列中，每个,TR,时间内获得多个彼此独立的相位编码数据，即形成每个回波所要求的相位梯度大小不同，采集的数据可填充,K,空间的几行，最终一组回波结合形成一幅图像，从而缩短了扫描时间。,84,90,180,180,180,180,180,90,回波,1,回波,2,回波,3,回波,4,回波,5,TR,ETL,5,FSE,序列结构图,85,快速自旋回波序列结构图（,FSE,）,86,快速自旋回波序列特点,极大降低扫描时间，减少运动伪影,不易产生磁敏感伪影,基本保持,SE,序列特点，图像信噪比稍差，因为后面的回波因,T2,衰减信号降低,脂肪组织信号强度增大,87,四、反转恢复序列（,IR,）,反转恢复序列（,IR,）,=,180,o,反转,脉冲,+SE,反转时间（,TI,）：组织的纵向磁化矢量从主磁场负方向逐步恢复，大小为,零,的时间,IR,序列中，每一种组织处于特定的,TI,时，该组织的信号为零,TI,值依赖于该组织的,T1,值，组织的,T1,值越长，,TI,值越大,在,TI,时刻，,90,度脉冲激发，由于没有宏观纵向磁化矢量（零）而不产生横向磁化矢量，该组织就不产生信号,利用此特点，选择性抑制某种组织的信号,88,反转恢复序列结构图（,IR,）,180,90,180,180,TR,TI,FID,Echo,TE,自旋回波,89,IR,序列特点,优点是增加,T1,对比，缺点是扫描时间长,临床应用,:,IR T1WI,（,T1FLAIR),：增加脑灰白质对比,T2-FLAIR,（黑水作用）：用于纯水样成分的抑制,脂肪抑制,T1WI,脂肪抑制,T2WI,90,T2FLAIR,STIR,T1FLAIR,91,五、梯度回波序列（,GRE,）,基本原理,小角度,RF,脉冲,激发后，在频率编码方向上先施加一个,离相位梯度场,，再施加一个,聚相位梯度场,，使相位重聚，得到梯度回波信号（,GRE,）。,梯度回波的产生依靠读出梯度场的切换,小角度激发脉冲称为,脉冲，一般在,10,o,90,o,之间,92,常规,GRE,序列的结构,93,梯度回波序列的特点,使用小角度激发，加快成像速度,反映的是,T2*,弛豫信息而非,T2,弛豫信息,图像信噪比较低,对磁场不均匀性敏感,血流呈高信号,94,六、扰相梯度回波序列,在梯度回波的下一次,脉冲前，在层面选择方向、相位编码方向、频率编码方向都施加一个很强的梯度场，人为造成磁场不均匀，加快质子失相位，消除前一次残留的横向磁化矢量，缩短,TR,，提高成像速度。,即,施加,扰相梯度场,的梯度回波序列称为扰相梯度回波序列,此序列在不同的公司有不同的名称,GE,公司：,SPGR,西门子：,FLASH,飞利浦：,FFE,95,扰相梯度回波序列结构图,96,扰相,GRE-T1WI,临床应用,腹部憋气扰相,GRE-T1WI,扰相,GRE-2D,、,3D MRA,扰相,GRE-3D,动态增强,MRA,水成像,动态增强,软骨成像,97,七、平面回波成像技术（,EPI,）,在,GRE,序列基础上发展而来的快速成像序列,常规,GRE,序列在读出梯度场只有一次正反向切换，只产生一个梯度回波信号；,EPI,在读出梯度场有多次正反向切换，产生多个回波信号,EPI,与其他基础序列结合发展成各种快速成像序列：,梯度回波,EPI,、自旋回波,EPI,、反转恢复,EPI,等,临床应用：,不合作者、婴儿等快速扫描,弥散成像,灌注成像,98,第四节，磁共振成像及辅助技术,一、脂肪抑制序列,MR,成像中通过调整采集参数而选择性的抑制脂肪信号，使其失去亮的信号特征而变为暗信号，以区分同样为亮信号的不同结构,脂肪特性：,质子密度高，,T1,值很短，,T2,值很长，因此在,T1WI,上呈高信号，,T2WI,上呈较高信号,一方面能为病变检出提供良好的天然对比，如：肾上腺周围有脂肪衬托，可以很好显示,99,另一方面也可能降低,MR,图像质量，影响病变检出具体表现在：,脂肪组织引起的运动伪影,水脂界面上的化学位移伪影,脂肪组织的存在降低了图像的对比,脂肪组织的存在降到了增强的效果,100,MRI,中抑制脂肪的意义,减少运动伪影、化学位移伪影,抑制脂肪信号，增加图像的对比,增加增强扫描的效果,鉴别病灶内是否含有脂肪,101,脂肪抑制技术种类：（一）,频率选择饱和法,基本原理：,由于化学位移，脂肪和水分子中质子的进动频率存在差别，在,RF,施加前，先施加与脂肪中质子进动频率一致的预脉冲，使脂肪中的氢质子产生饱和现象，而水分子中的氢质子由于进动频率不一致不被激发。这时，再施加,RF,脉冲，脂肪组织由于饱和不接收能量，因而不产生信号，从而达到抑制脂肪的目的。,102,特点,特异性高：主要抑制脂肪组织信号，不影响其他组织信号,使用方便：可与,SE,序列、,FSE,序列、,GRE,序列结合使用,扫描时间延长,对磁场均匀度要求较高,大,FOV,时，视野周边区域脂肪抑制效果较差,场强依耐性较大，中高场强脂肪抑制效果较好,运动区域脂肪抑制效果较差,大,FOV,103,（,二）短,T1,时间反转恢复法（,STIR,）,基本原理,反转恢复序列（,IR,）是在每个脉冲周期开始时，首先对成像层面施加,180,度射频脉冲，使成像层面的宏观磁化矢量反转至主磁场的反方向，当,180,度脉冲停止，纵向弛豫过程立即开始，经过一定时间后再进行信号读取，信号读取部分可以是自旋回波（,IR-SE,），也可以是梯度回波（,IR-GR,）。,180,度反转脉冲和第一个激发脉冲之间的间隔时间称为反转时间（,TI,），,在脂肪抑制中所用的反转序列称为,STIR,序列,104,STIR,特点,场强依耐性较低，低场环境也能取得较好的脂肪抑制效果,对磁场的均匀度要求较低,大,FOV,也能取得较好的脂肪抑制效果,选择性较低，如果某种组织,T1,值接近脂肪，也被抑制,不能应用于增强,扫描时间长,105,（三）、频率选择反转脉冲脂肪抑制技术,上述两种技术的组合，既考虑了脂肪的进动频率，又考虑了脂肪的短,T1,值特性,特性：仅少量增加扫描时间,一次脉冲激发完成三维容积内的脂肪抑制,几乎不增加人体射频的能量吸收,对磁场的均匀度要求较高,106,（四）选择性水或脂肪激发技术,选用水激发：抑制脂肪信号而获得水信号,选用脂肪激发：抑制水信号而获得脂肪信号,优点：可应用于,SE,、,FSE,、,GRE,等序列中,可用于,2D,、,3D,采集模式,不足：对磁场的均匀性要求高,107,（五）化学位移成像,也称为同相位,/,反相位技术,脂肪和水分子中的质子进动频率不一样，质子间的相位不一致，在不同的回波时间获得不同相位差的影像,通过选择适当的回波时间，可在水和脂肪质子宏观磁化矢量,相位一致,或,相位反向,时采集回波信号，分别得到这两种成分,信号相减的差,或,信号相加的和，,即,反相位图像,和,同相位图像。,多采用,2D,或,3D,扰相,GRE T1WI,序列获得同反相位图像,反相位图像特点：水脂混合组织信号明显衰减,纯脂肪组织信号无明细衰减,勾边效应,主要用于肝脏脂肪浸润和含脂肪肿瘤的诊断和鉴别诊断,108,反相位,同相位,左肾上腺腺瘤,109,二、,MR,水成像技术,利用人体内液体具有长,T2,值的特性，使用,重,T2WI,技术，,即长重复时间（,TR,）和特长回波时间（,TE,），使实质器官和流动的液体呈低信号，而流动缓慢或相对静止的液体呈高信号，从而显示含水管腔的形态。,流动缓慢或相对静止的液体：,脑脊液、胆汁、尿液,110,水成像,磁共振胰胆管成像（,MRCP,）,磁共振尿路成像（,MRU,）,磁共振椎管成像（,MRM,）,111,三、弥散加权成像（,DWI,）,弥散指分子的不规则随机运动，即,布朗运动,DWI,上水分子的随机微观运动的大小用,弥散系数,（,D,）来描述，单位为平方毫米,/,秒，,D,值越大，代表弥散运动越强,表观弥散系数（,ADC,）：不同方向分子弥散运动速度和范围,弥散敏感系数（,b,值）：各成像序列对组织中水分子弥散运动,的敏感程度，单位秒,/,平方毫米,B,值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的信噪比相应下降，通常取,b,值,1000,112,DWI,信号形成机制,活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、细胞内和跨细胞运动以及微循环（灌注）、细胞外运动和灌注是组织,DWI,信号衰减的主要原因。,组织内水分子的随机运动越多，在,DWI,中信号衰减越明显。,自由水比固体组织具有极高的弥散系数，在,DWI,上呈明显低信号。,基本脉冲序列,SE EPI,113,DWI,定量分析,DWI,图：弥散受限组织或长,T2,组织表现为高信号，（脑脊液是黑的）,ADC,图：弥散受限组织表现为低信号，弥散程度高的组织表现为高信号（脑脊液是亮的）,=,&,b=0 b=1000 ADC,114,DWI,临床应用,急性脑梗塞的早期诊断,肿瘤或炎性病变的诊断与鉴别诊断,115,四、磁敏感加权成像（,SWI,）,基本原理,利用组织间磁敏感性不同而成像的一种新技术,高分辨率、,3D,采集、梯度回波成像,磁敏感性物质：,血液代谢产物、小静脉、铁沉积,对局部磁场变化敏感，图像表现为低信号,主要应用于中枢神经系统,116,SWI,临床应用,脑血管病,脑外伤：微出血,脑血管畸形,脑肿瘤,变性病,海绵状血管瘤,DAI,117,五、磁共振波谱（,MRS,）,一种无创性检测人体正常和病变组织细胞代谢变化的技术,主要研究人体能量代谢的病理生理变化，,从代谢方面对病变进一步定性,原理：不同化合物的相同原子核，相同化合物的不同原子核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象叫,化学位移,MRS,扫描后，产生一个质子成分按频率分布的,波谱图,目前研究最多的是,1,H,118,正常波谱图,横轴代表化学位移，频率差别，单位,ppm,纵轴代表信号强度,119,代谢物化学位移,代谢物名称,缩写,位移,ppm,N-,乙酰天门冬氨酸,肌酸,胆碱,肌醇,乳酸,脂质,谷氨酸,/,谷氨酰胺,丙氨酸,NAA,Cr,Cho,mI,Lac,Lip,Glu/Gln,Ala,2.02,3.033.94,3.2,3.56,1.33-1.35,0.9-1.4,2.1-2.5,1.3-1.5,120,MRS,技术,序列选择,点分辨波谱法（,PRESS,）,激励回波法（,STEAM,）,检查方法,单体素氢质子,多体素氢质子,单体素,121,临床应用,评价脑发育程度,脑肿瘤,代谢性病变,感染性病变,脱髓鞘病变,缺血性病变,胶质瘤：,NAA,峰下降，,Cho,峰升高,122,其他,空间饱和及空间标记技术,灌注加权成像技术,脑功能成像技术,MR,脊神经成像,触发及门控技术,123,第五节，磁共振血管成像（,MRA,）,MR,血管成像是利用,MR,成像技术来描述解剖组织中血管路径的方法,一般分为：,时间飞越法,（,time of fly TOF,）,相位对比法,（,phase contrast PC,）,对比增强,MRA,（,CE-MRA,）,124,TOF,及,PC,法属于不需使用造影剂进行成像的技术，利用血液流动的磁共振成像特点，对血管和血流信号特征显示的一种无创检查技术，基于梯度回波序列,对比增强,MRA,是利用顺磁性造影剂缩短血液,T1,的磁共振血管成像技术，,125,一、时间飞越法,MRA,（,TOF,）,TOF,技术是基于血液的,流入增强效应,，使用梯度回波序列,静止组织,经过连续多次激励后静止组织处于稳定饱和状态，信号很低或不产生信号；而流入成像层面的,血液,则由于流入性增强效应表现很亮的信号。,TOF,是利用,GRE,序列的流动补偿，依靠流入增强效应区分静止和流动的质子,常用技术：,2D-TOF 3D-TOF,126,流动质子运动而不被饱和，产生亮信号,静止质子无位移而被饱和，信号很低或不产生信号,127,2D-TOF MRA,利用,TOF,技术进行连续薄层采集，然后对原始图像进行后处理重建,扰相梯度回波,T1,加权序列,128,2D-TOF MRA,特点,优点：,组织背景抑制效果较好,层面饱和较轻，有利于显示慢血流，用于静脉显影,扫描速度较快，成像时间短,不足：,空间分辨率较差,流动失相位明显,易受涡流影响，易出现假象,后处理效果不如,3D-TOF,129,3D-TOF MRA,特点,优点：,高空间分辨率，高信噪比,体素较小，流动失相位较轻,对快速和中等流速血流敏感,多块的重叠扫描可扩大扫描范围,是对整个容积进行激发和采集,不足：,不利于慢血流显示，显示静脉没有可靠性,背景效果抑制较差,扫描时间长,130,磁共振血管造影 颈动脉和椎动脉：,1,头臂干；,2,锁骨下动脉（右侧）；,3,椎动脉（右侧）；,4,颈总动脉（右侧）；,5,颈内动脉（右侧）；,6,椎动脉（左侧）；,7,颈内动脉（左侧）；,8,颈外动脉（左侧）；,9,颈总动脉（左侧）；,10,锁骨下动脉（左侧）；,11,大动脉。,131,二、相位对比法（,PC,）,PC,是,GRE,序列，利用血流速度不同引起的相位改变来区分静止和流动的质子,+,+,+,+,+,0,0,0,0,0,0,正相双极梯度,-,-,-,-,-,0,0,0,0,0,0,负相双极梯度,PC,在重建血管时用两次采集相减,静止质子被减去而流动质子保留,PC,利用双极梯度采集图像,132,三、对比增强,MRA,（,CE-MRA,）,优点,：,显示血管更可靠,显示血管狭窄更真实,一次增强效果可以显示动脉和静脉,不容易遗漏动脉瘤,不足,：,需要造影剂,不能提供血流动力学分析,133,134,第六节、磁共振图像质量控制及伪影处理,影响,MR,图像质量因素很多,组织特定参数（内在）：质子密度、,T1,弛豫时间、,T2,弛豫时间、化学位移、体液流动、组织灌注、分子弥散等,操作选择参数（外在）：各种脉冲序列参数，包括：,TR,、,TE,、,TI,、,NEX,、,FOV,、层厚、矩阵、反转角、带宽等,135,一、评价,MR,图像质量主要指标,（一）噪声和信噪比,信噪比,：平均信号强度与平均噪声强度的比值,噪声,：患者、环境和,MR,系统电子设备产生的不需要的随机信号,信噪比越高，图像质量越好,影响信噪比的因素：静磁场强度、层厚、,FOV,、矩阵、,TR,、,TE,、反转时间、激励次数、反转角、带宽等,136,（二）对比度,两个相邻的不同组织信号强度差,影响因素：,脉冲序列：自旋回波、梯度回波等,序列参数：,TR,、,TE,、,TI,、反转角等,对比剂,137,（三）分辨率,空间分辨率：二维图像对三维体素的反应能力,密度分辨率：不同组织信号强度的差异,时间分辨率：同一组织在不同时相信号强度的差异,空间分辨率越高，图像质量越好,影响因素：场强、体素大小、层厚、矩阵、,FOV,、,138,（四）伪影,图像中出现了人体不存在的信息或与实际解剖不相符的信号,种类,设备伪影,运动伪影,金属异物伪影,139,（一）化学位移伪影,水和脂肪中质子进动频率不同，造成水和脂肪在频率编码方向移位，出现化学位移伪影,水位于脂肪一侧交界面为亮线伪影,水位于脂肪另一侧交界面为黑线伪影,消除措施：,增加带宽、缩小,FOV,改变频率编码方向,选用抑水或抑制脂肪技术,140,（二）卷褶伪影,FOV,小于被检查部位时，,FOV,以外的组织影被卷褶到图像的对