MRI基本原理临床应用.ppt

磁共振成像原理及临床应用磁共振成像原理及临床应用主要内容磁共振成像基本原理磁共振检查方法及临床应用磁共振的主要优点及缺点磁共振检查的安全性MRI成像基本原理原子核总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋自旋 (Spin)(Spin)；原子核的质子带正电荷，在自旋过程中产生自旋磁动量核磁矩，其大小是原子核的固有特性，决定MRI信号的敏感性；用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有1H磁矩最强1H在人体分布最广、含量最高通常所指的MRI为氢质子的MR图像4通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，人体并不表现出宏观磁化矢量。MRI成像基本原理人体，大磁场?5把人体放进大磁场把人体放进大磁场发生了什么？发生了什么？6n进入磁场后人体组织质进入磁场后人体组织质子的核磁状态发生变化，子的核磁状态发生变化，产生产生核磁共振现象核磁共振现象n核磁弛豫核磁弛豫：纵向弛豫（纵向弛豫（T1）横横向弛豫（向弛豫（T2）MRIMRI成像基本原理成像基本原理M0核磁弛豫又可分解为两个部分核磁弛豫又可分解为两个部分纵向弛豫（longitudinal relaxation）：是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态的过程；状态的过程；横向弛豫（transverse relaxation）：也称为也称为T2T2弛弛豫，简单地说，横向磁化矢量逐渐豫，简单地说，横向磁化矢量逐渐减少的过程。减少的过程。MRI成像基本原理T163%T237%8不同的组织横向弛豫速度（T2值）不同T2值：横向磁化由最大值衰减至37%时所 经历的时间MRIMRI成像基本原理成像基本原理不同组织有不同的T1弛豫时间（T1值不同）T1值：纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡 态的63%所经历的驰豫时间MRI成像基本原理不同组织有着不同的质子密度，T2值，T1值-MRI显示解剖结构和病变的基础；磁共振“加权成像（weighted image）”：加权=“重点突出”T1加权成像（T1WI）-突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别T2加权成像（T2WI）-突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别质子密度加权成像（PD）突出组织氢质子含量差别MRIMRI成像基本原理成像基本原理MRI成像基本原理T1T1值值越小越小 纵向磁化矢量恢复纵向磁化矢量恢复越快越快 MRMR信号强度信号强度越高越高（白）（白）T1T1值值越大越大 纵向磁化矢量恢复纵向磁化矢量恢复越慢越慢 MRMR信号强度信号强度越低越低（黑）（黑）脂肪脂肪的的T1T1值约为值约为250250毫秒毫秒 MRMR信号信号高高（白）（白）水水的的T1T1值约为值约为30003000毫秒毫秒 MRMR信号信号低低（黑）（黑）fatwater12T2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MRI成像基本原理waterbrain13MRMR成像的过程成像的过程把把病病人人放放进进磁磁场场 人人体体被被磁磁化化产产生生纵纵向向磁磁化化矢量矢量 发发射射射射频频脉脉冲冲 人人体体内内氢氢质质子子发发生生共共振振从从而而产产生生横向磁化矢量横向磁化矢量 关掉射频脉冲关掉射频脉冲 质子发生质子发生T1T1、T2T2弛豫弛豫线线圈圈采采集集人人体体发发出出的的MRMR信信号号 计计算算机机处处理理 显示图像显示图像MRIMRI设备设备常导型磁体系统梯度系统射频系统计算机系统 辅助设备永磁型超导型梯度放大器梯度线圈射频发生器接收线圈1.主磁体主磁体是MRI仪最基本的构件，是产生磁场的装置主磁体分为：永磁体 电磁体常导磁体-淘汰 超导磁体主磁体的技术指标磁场强度、磁场均匀度、主磁体长度通常我们所说的T是磁场强度的国际单位,特斯拉目前，0.5T以下低场 0.51.0T中场 1.02.0T高场，1.5T为代表 2.0T以上的为超高场，3.0T为代表 2.梯度系统组成：梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控制器、梯度冷却装置等。梯度线圈的主要性能指标梯度场强 mT/m 切换率mT/(m*ms)注意：梯度磁场的变化会对人体造成一定的影响，特别是周围神经刺激。3.射频系统组成：射频发生器、射频放大器和射频线圈射频线圈主要是接收人体MRI信号头颅线圈、脊柱线圈、体线圈、膝关节线圈直肠内线圈、肩关节线圈等4.计算机系统计算机系统是MRI仪的大脑，控制着MRI仪的脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示等功能。5.其他辅助设备检查床液氮、液氦及水冷却系统空调图像存储和打印设备其他MRIMRI图像特点图像特点n灰阶成像：反映的是MRI信号强度n多参数成像：T1WI,T2WI,PDn多方位成像：轴、冠、矢及任意倾斜层面，有利于解剖结构和病变的三维定位；n流动效应体内流动液体中的质子与周围处于静止状态的质子相比，在MR图像上表现出不同的信号特征，称为流动效流动效应应；血管内快速流动的血液产生流空现象-不使用对比剂血管即可显影；MRIMRI图像特点图像特点T1WIT2WI脑白质较高/白灰中等/灰脑灰质中等/灰较高/灰肌肉中等/灰中等/灰脑脊液和水 低/黑高/白脂肪高/白较高/白灰骨皮质低/黑低/黑骨髓质高/白中等/灰脑膜低/黑低/黑MRIMRI检查技术及应用检查技术及应用n脉冲序列（Pulse SequencePulse Sequence）：MR成像过程中，RF脉冲、梯度、信号采集时刻设置参数的组合自旋回波（SE）序列：快速自旋回波（fast SE）序列：梯度回波序列（GRE）：IR脉冲序列：STIR脂肪抑制；液体衰减反转恢复脉冲序列（FLAIR）-抑制脑脊液回波平面成像（EPI）：目前成像速度最快的的技术MRI检查技术及应用n脉冲序列（Pulse SequencePulse Sequence）：MR成像过程中，RF脉冲、梯度、信号采集时刻设置参数的组合自旋回波（SE）序列：采用“90-180”脉冲组合，特点：目前最常用的T1WI序列组织对比良好，组织对比良好，SNRSNR较高，伪影少较高，伪影少最常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱最常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱腹部已经逐渐被腹部已经逐渐被GREGRE序列取代序列取代T2WIT2WI少用少用SESE序列（太慢、伪影重）序列（太慢、伪影重）扫描时间扫描时间2-52-5分钟分钟25脉冲序列快速自旋回波（fast SE）序列：采用“90-180-180-.”脉冲组合成像速度快组织对比降低磁敏感性更低T2WI中脂肪信号强度增高 能量沉积增加26梯度回波序列（GRE）：最常用的快速成像序列之一，利用梯度场的反向切换产生回波，它的序列结构特点是：短TR和小偏转角（90）扫描速度快空间分辨率和信噪比高用于屏气腹部扫描、动态增强、血管成像、关节病变等脉冲序列27脉冲序列IR脉冲序列：采用“180-90-180”脉冲组合形式优点：T1对比很好，信噪比高缺点：扫描时间很长（长TR）STIR脂肪抑制；液体衰减反转恢复脉冲序列（FLAIR）-抑制脑脊液；回波平面成像（EPI）：目前成像速度最快的的技术，每秒可获20幅；优点：最大限度去除运动伪影用于扩散成像、灌注成像、血管造影、脑功能成像、心脏、腹部快速成像等.28MRIMRI对比增强检查对比增强检查n提高MRI影像对比的方法选择适当的脉冲序列和成像参数人为改变组织的MRI特征性参数，及缩短T1和T2的驰豫时间-MRI对比剂；MRI对比剂阳性对比剂：钆-二乙三胺五乙酸，即Ga-DTPA(常用)；阴性对比剂：超顺磁性氧化铁即SPIOMRIMRI血管成像技术血管成像技术Magnetic resonance angiography,MRAMagnetic resonance angiography,MRAn无创性检查n常用的MRA方法时间飞越法（time of flight,TOF）三维TOF：信号丢失少、空间分辨率高、采集时间短二位TOF：大容积筛选成像相位对比法（phase contrast,PC）对比增强MRA（CE-MRA）：静脉团注造影剂，采用快速梯度回波，三维采集，用于胸腹部及四肢3DTOF 脑血管成像腰动脉腰动脉肠系膜上动脉肠系膜上动脉腹腔干腹腔干肠系膜下动脉肠系膜下动脉右肾动脉右肾动脉左肾动脉左肾动脉精索动脉精索动脉门静脉门静脉脾静脉脾静脉下腔静脉下腔静脉门静脉门静脉造影剂增强之造影剂增强之MRMR血管成像血管成像-ceMRAceMRAMRMR水成像技术水成像技术MR hydrographyMR hydrographyn利用静态液体具有长T2驰豫时间的特点，使用重T2加权成像技术时，相对静止的液体均呈高信号，而T2较短的实质脏器及流动的血液呈低信号，从而显示含液脏器。n安全、无需对比剂、无创性检查n包括MR胰胆管成像（MRCP）MR泌尿系成像（MRU)MR椎管成像（MRM）MR内耳成像MR涎腺成像MR泪道成像MRCP ERCP尿路尿路成像成像（Magnetic Resonance Urography）MRU 不使用造影剂，利用尿液进行成像。内耳膜迷路内耳膜迷路成像成像（Magnetic Resonance Labyrinthography)MRL 不使用造影剂利用迷路内的淋巴液进行成像。脊柱神经成像(MRM)MRMR电影成像技术电影成像技术 Magnetic resonance cine，MRCnMRC是利用MRI快速成像序列对运动脏器实施快速成像，产生一系列运动过程的不同时段的“静态”图像。将这些图像依次连续显示，即产生了运动脏器的电影图像。n具有很好的空间分辨率、时间分辨率；n评价运动脏器的运动功能。二二尖尖瓣瓣关关闭闭主动脉瓣关闭主动脉瓣关闭二二尖尖瓣瓣开开放放主动脉瓣开放主动脉瓣开放主动脉瓣开主动脉瓣开主动脉瓣关主动脉瓣关MR全脊柱成像颈腰胸脑功能成像脑功能成像functional MRI,fMRI-DWIfunctional MRI,fMRI-DWI、DTIDTIDiffusion weighted imaging(DWI,弥散加权成像）:目前唯一检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法；Hyperacute cerebral infarctionDiffusion tensor tractography（DTT,弥散张量白质束成像）:目前唯一无创性显示活体白质及白质束走形的方法显示各白质束的走形显示脑内病变对白质束的影响弥散加权成像（DWI）3 3小时小时弥散张量成像(DTI)脊髓的弥散张量成像脊髓的弥散张量成像脑功能成像脑功能成像functional MRI,Fmri-PWI、BOLD灌注成像(Perfusion imaging,PWI）：l引入顺磁性对比剂，超快速成像，计算组织血流灌注功能反映组织微循环血液动力学状态的成像方法；l以血液为内源性示踪剂，显示脑组织局部信号的微小变化，计算血流灌注；l用于脑、肝、肾及心脏的关注分析脑活动功能成像：利用脑活动区局部血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白的比例变化，所引起局部组织T2*的变化，从而在T2*加权向上可以反映出脑组织局部活动功能的成像技术。又称血氧水平依赖性MR成像（BOLD MRI）。灌注成像（灌注成像（PWIPWI）反映组织的微血管分布情况及血流灌注的状态反映组织的微血管分布情况及血流灌注的状态MRIMRI波谱技术波谱技术magnetic resonance spectroscopymagnetic resonance spectroscopyu利用利用MRMR中中化学位移现象（化学位移现象（同一种原子核处于不同化合物中的，具有不同的共振频率）来测定分子组成及空间分布的一种检测方法。u唯一活体观察组织细胞代谢及生化变化的无创性技术；u常用的局部1H波谱技术 EMRIMRI诊断的临床应用诊断的临床应用n中枢神经系统具有很大优势n后颅窝及颅颈交界区病变的影像诊断(因无骨伪影)；n腹部：肝胆胰脾肾n盆腔（女性、男性）n四肢关节（骨节软骨、滑膜等病变诊断，新鲜和陈旧骨折的鉴别）股骨头缺血坏死早期椎体新鲜骨折和陈旧性骨折鉴别MRIMRI的优点及缺点的优点及缺点nMRI具有以下优点无射线辐射损伤，对人体安全无创；软组织分辨力高多方位成像，便于显示解剖结构和病变的空间位置和相互关系；成像参数多，有利于病变的定性诊断；无骨伪影干扰除显示形态变化外，还能进行功能成像和生化代谢分析；MRIMRI的优点及缺点的优点及缺点nMRI存在以下不足：成像时间相对较长，对胸腹检查受限；显示钙化不敏感；显示骨皮质结构较差伪影较多（特别是运动伪影）信号改变复杂，对疾病的定性诊断带来困难扫描禁忌证较多：禁忌证主要：安装心脏起搏器或体内有铁磁性物质的患者，不能平卧配合检查的危重患者，需监护设备的危重病人，幽闭恐惧症患者等-“这是很危险的！”MRI检查的安全性一、磁场对人体的影响 1.静磁场：低于2.0T的磁共振仪，认为对人体无任何损伤。2.梯度磁场：热效应和非热效应（心室颤动，癫痫、磁光晕）3.射频电磁波:产热效应，非热效应正在研究中二、噪声：是射频磁场和梯度磁场产生，可引起听力受损。三、金属异物：引起人员伤害或设备损坏。四、监护仪器和呼吸机：普通监护仪器和呼吸机在磁体室内无法正常工作。五、体内人工植入物：如果植入物为铁磁性物质，就不能进行MRI检查；若植入物由非磁性不锈钢或钛合金材料制成，则可以进行MRI检查。六、妊娠：虽然MRI可用于胎儿检查，但仍有人主张妊娠3个月以内的孕妇不宜从事MRI工作或接受MRI检查。此外，GDDTPA等多种MRI对比剂可通过胎盘屏障进入胎儿体内，目前也不主张对孕妇使用MRI对比剂。七、致冷剂安全性：超导MR成像仪一般应用液氦和液氮作为制冷剂，当发生失超或容器受到猛烈撞击破裂时，可能发生液氮或液氦泄漏。通常泄漏的液氮或液氦会通过专用的管道排出，若发生意外进入磁体室，则可能引起室内人员的冻伤或窒息。谢 谢 大 家