磁共振成像的原理及临床应用.ppt

五、伪五、伪 影影l MR与CT比较其优点之一是伪影少。l骨骼、大的钙化、高密度造影物质MR都不形成伪影。l人体内非铁磁性金属物体仅导致图像轻微变形。按伪影形成的原因，伪影可分为三类。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（一）人体体内因素形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影运动形成的伪影运动形成的伪影 MR信号采集时间比人体内某些器官的生理运动，如心脏搏动、呼吸动和肠蠕动周期长，因而胸部和上腹部的图像易受这些器官运动的影响。心脏和呼吸运动产生的伪影可以用心电图门控及呼吸门控减少。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（一）人体体内因素形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影运动形成的伪影运动形成的伪影 广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（一）人体体内因素形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影血液和脑脊液流动伪影血液和脑脊液流动伪影l动静脉内的血流均可产生伪影，前者为血管搏动引起；后者因血流缓慢形成。脑脊液在不同部位流速不同，产生不同信号的伪影。脑脊液的流动可造成相位编码方向上的运动伪影。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（二）体外因素形成的伪影（二）体外因素形成的伪影金属物体金属物体 l非铁磁性金属物体产生和其形态相似的周围绕以高信号的低信号区。铁磁性物质引起局部低信号区和图像变形，伪影和正常图像分界不清。此种伪影是金属物质受射频磁场作用产生涡旋电流所致。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（二）体外因素形成的伪影（二）体外因素形成的伪影静电静电 l静电产生的伪影为互相交错的带状高低信号带，影响全部图像。多见于为了保暖给病人盖毛毯和尼龙类织物引起。为此，病人用的床单、衣服、保暖物品等必须用棉织品。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（三）（三）MRIMRI系统形成的伪影系统形成的伪影化学位移伪影化学位移伪影 l此种伪影出现于脂肪和非脂肪（主要是含水的）器官之间。l产生原因为水分子的质子进动频率比脂肪质子进动频率快。l梯度磁场使这两种物质产生不同的进动频率，并且编码使邻近两种像素信号重叠。l结果在一侧脂肪-水界面出现高信号带，而另一侧水-脂肪界面出现低信号带。l常见于肾-脂肪，膀胱-脂肪交界面。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（三）（三）MRIMRI系统形成的伪影系统形成的伪影化学位移伪影化学位移伪影 A肾横轴位，T2加权像，肾和周围脂肪组织分界虽然清楚，但在梯度磁场的高、低侧分别可见白色和黑色的条状伪影。为化学位移和梯度磁场关系的线条图。C膀胱周围的化学位移伪影。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（三）（三）MRIMRI系统形成的伪影系统形成的伪影折叠伪影折叠伪影 l此种伪影为被检物体的一部分处于成像范围外的时候。伪影的特点为伪影重叠于其图像的对侧，其解剖方位和信号强度完全同真正扫描物体影像相似，并和相位编码方向一致。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院（三）（三）MRIMRI系统形成的伪影系统形成的伪影低信号伪影低信号伪影 伪影和真正的物体图像相同，只是信号低和图像方向相反，出现于扫描物体图像的一侧。产生原因为质子共振频率的正负端被错误采集或者是X、轴磁化矢量错误放大。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院 七、七、MRIMRI对比剂对比剂（一）概述（一）概述lMRI具有很强的组织分辨能力。故在投入临床应用初期曾被认为是一种不需要使用对比剂的“非创伤性”检查方法。l未经增强的MRI平扫尚有一些缺陷。l在某些情况下，不能满足人们对诊断疾病高敏感性和特异性的要求。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂（一）概述（一）概述lMRI平扫在检查组织功能活动方面亦有一定局限性。l利用对比剂来获得更完整的诊断信息开始受到重视。l临床常用的是以GD-DTPA为代表的钆（gadolinum，Gd）类顺磁性对比剂。l此类对比剂在中枢神经系统疾病的发现和定性诊断方面显示出重要价值。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂lMR对比剂的功用与传统X线对比剂，如碘制剂类似；l其作用机制原理却不同。X线对比剂直接影响X线的吸收和穿透，增强效应与局部对比剂的浓度成线性关系。l绝大多数MR对比剂所选的元素就是根据它们所具有的缩短组织T1和T2时间的能力。l一般说来，MR对比剂总是同时影响T1和T2，但程度却不一定相同。在某一特定剂量范围内往往以一种影响占主导地位。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂（二）（二）MRMR对比剂的分类和作用机制对比剂的分类和作用机制lMR对比剂有几种分类方法，其中较常用的有按MR图像信号的改变划分为阳性、阴性对比剂；l根据MR特性区分为顺磁性、铁磁性和超顺磁性对比剂；l还有依据对比剂主要影响T1或T2，简单分为T1增强剂和T2增强剂。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂1 1阳性对比剂构成及作用原理阳性对比剂构成及作用原理l阳性对比剂又可称为顺磁性或T1对比剂。由一些金属元素，如锰（Mn），铁（Fe）和钆（Gd）所组成。lGd含有个不成对的核外电子。由于不成对核外电子的存在，使这些元素具有很强的顺磁性。l在外加磁场中，这些元素将干扰邻近质子的弛豫，导致T1和T2时间缩短。l在顺磁性物质浓度较低时，T1缩短的效应占主导地位，引起MR信号增加。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂1 1阳性对比剂阳性对比剂lGd类细胞外对比剂最主要应用在中枢神经系统的MR成像。l在正常情况下，颅内无血脑屏障的结构，如垂体、静脉窦及其它颅内血管显示增强。l在病理情况下，例如肿瘤、梗塞、感染、以及急性脱髓鞘病变等，血脑屏障遭到破坏。l此时，对比剂即可穿过不完整的血脑屏障进入细胞外间隙，引起局部增强效应。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂阳性对比剂阳性对比剂脑膜瘤注射GD-DTPA前后对照广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂1 1阳性对比剂阳性对比剂椎管内肿瘤及腰椎结核注射GD-DTPA前后对照广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂1 1阳性对比剂阳性对比剂 Gd类对比剂引起的不良反应很少，发生率约1。此类药物无绝对禁忌证，但严重肾功能不良者应慎用。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂阴性对比剂阴性对比剂 l包括口服对比剂、单核巨噬细胞系统对比剂等。阴性对比剂又称为铁磁性超顺磁性对比剂。l用于口服对比剂的主要是氧化亚铁，用来区分胃肠道和与其邻近的腹腔或盆腔脏器的解剖结构或病变。对于胃肠道本身的病变，使用口服对比剂还利于显示胃肠道壁的情况。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂阴性对比剂阴性对比剂l单核巨噬细胞系统对比剂主要集中在肝、脾、骨髓和淋巴系统。l主要用于肝脏成像。lMR成像选用T2加权序列，在图像上正常肝组织的信号显著降低，肿瘤组织则由于缺乏单核巨噬细胞（Kupffer细胞）而不受对比剂影响，呈相对高信号。l单核巨噬细胞系统对比剂突出的优点是易于鉴别肝脏肿块的良恶性。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院七、七、MRIMRI对比剂对比剂阴性对比剂阴性对比剂男性，55岁，结肠癌肝转移A、平扫时，病灶很难识别 B、超顺磁氧化铁增强后，正常肝组织信号明显下降，病灶显示清楚。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院第五节第五节 MRI的设备的设备l磁共振成像系统主要由磁体、梯度系统、射频系统及计算机系统组成见。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院 一、磁一、磁 体体l磁共振的磁体（Magnet）的主要作用是产生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。磁体有三种类型（一）常导型磁体（一）常导型磁体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体（三）超导型磁体（三）超导型磁体广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院一、磁一、磁 体体（一）常导型磁体（一）常导型磁体（Resistive MagnetResistive Magnet）l常导型磁体的线圈由铜或铝线绕制的线圈组成，按线圈有无铁芯可分为铁芯常导型和空心常导型。l常导型磁体制造工艺简单且成本低，可以做成开放式磁体，磁场可以关闭。l但磁场稳定性差，电力消耗大，对电源稳定性要求高，运行维护费用高。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院一、磁一、磁 体体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体（Permanent MagnetPermanent Magnet）l永磁型磁体由铁氧体或钕铁硼等铁磁性物质及合金组成。l该磁体对周围环境影响小，屏蔽简单，可做成开放式磁体，安装及维护费用低，但场强较低，磁场的稳定性和均匀性差，受环境温度变化影响大，磁场不能关闭。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院一、磁一、磁 体体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院一、磁一、磁 体体（三）超导型磁体（三）超导型磁体（SuperconductingSuperconducting Magnet Magnet）l超导型磁体由某些特殊合金如铌钛合金导线（超导温度8K）绕制成的超导线圈，当放置于超导磁体的液氦（温度4.2K，-269）当中时，其导线的电阻降为0，线圈呈超导状态，此时线圈导线中可通过强大的电流而不产生任何能量损耗。l励磁后可将电源断开，超导线圈内的电流恒定不变。l超导磁体的磁场强度高，目前临床应用可达到1.9，磁场的稳定性和均匀性好，磁场可以关闭。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院一、磁一、磁 体体（三）超导型磁体示意图（三）超导型磁体示意图线圈位于铝制作圆筒外面的沟内，圆筒两端的线圈转入，保持磁场均匀铝制圆筒线圈鈮钛合金线圈广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院一、磁一、磁 体体（三）超导型磁体（三）超导型磁体l超导磁体设计制造工艺复杂、成本高、维护费用高，消耗一定量的液氦，消耗的液氦要及时补充，否则达到一定程度时能引起”失超“，消耗大量液氦而造成更大的损失。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院 二、梯度系统二、梯度系统l梯度系统（gradient system）的作用是产生线性变化的梯度磁场，用于组织的空间定位。梯度系统主要由X、Y、Z三组梯度功率放大器及对应的X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院二、梯度系统二、梯度系统l梯度功率放大器对MRI控制器发出的梯度给定信号进行功率放大后，输出给梯度系统的X、Y、Z线圈，在主磁场内形成X、Y、Z三个方向相互垂直的线性梯度磁场。在磁共振成像中分别用于层面选择、相位编码及频率编码。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院 三、射频系统三、射频系统l射频系统（RF system）用于发射射频脉冲和接收MR信号，射频系统主要由三部分组成。（一）射频发射机（一）射频发射机（二）射频接收机（二）射频接收机 （三）射频线圈（三）射频线圈广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院四、计算机系统四、计算机系统l磁 共 振 的 计 算 机 系 统（computer system）可分为硬件和软件二大部分。l（一）硬件部分（一）硬件部分由主计算机及阵列处理机、MR控制器等组成。其作用是进行系统控制，产生脉冲序列，完成磁共振系统的扫描，图像采集、重建、显示和存贮。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院四、计算机系统四、计算机系统l（二）（二）软件系统软件系统l磁共振计算机软件可分为以下几个部分。计算机操作系统软件由计算机公司编制，用于计算机运行管理。磁共振应用软件，用于MR系统的运行控制、病人数据的录入、扫描序列的选择和参数设定，病人扫描数据采集，存贮和图像重建，以及各种图像和数据的后处理等。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院五、射频屏蔽和磁屏蔽五、射频屏蔽和磁屏蔽（一）射频屏蔽（一）射频屏蔽l由于射频脉冲的高频信号可能对周围的精密仪器产生干扰，影响其正常工作同时又要避免周围的射频信号对十分微弱的MR信号的干扰，以获得良好图像，所以安装射频屏蔽是非常必要的；l射频屏蔽一般安装在扫描室内，由薄铜板焊接成为整体，四壁及屋顶、地面均需密封。观察窗应安装铜网。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院五、射频屏蔽和磁屏蔽五、射频屏蔽和磁屏蔽（二）磁屏蔽（二）磁屏蔽l由于磁体有强磁场，一方面可以对附近的精密仪器产生磁化，同时会对心脏起搏器和急救仪器磁化造成严重后果。另一方面为了防止扫描室外的大的铁磁性物体如汽车等对磁场的干扰，影响图像质量，所以应对磁体进行屏蔽。l绝对禁止把铁磁性物体带人室内，以免被磁体吸住破坏磁体，或者落人扫描室内影响磁场均匀性。广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院休息！休息！广州中医药大学第一附属医院广州中医药大学第一附属医院