磁共振MRI.ppt

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BeijingHospital,磁共振MRI,MagneticResonanceImaging,BeijingHospital,MRI的发展简史,1946-发现核磁共振（NuclearMagneticResonanceNMR）现象;1952两名美国物理学家获得诺贝尔奖；1973-利用NMR原理成像;1980-MRI仪商品化并应用于临床;1990发明功能性磁共振成像（fMRI）。

BeijingHospital,物质的磁性,永磁自发产生磁场的物质（铁镍钆钕）电磁通电的环形线圈产生磁场核磁带电质子自旋产生磁场,BeijingHospital,地磁、磁铁、核磁示意图,BeijingHospital,磁体的种类,永久磁体-简称永磁，由钕铁硼等组成；阻抗磁体-是由电流通过线圈产生磁场，故又称电磁体。

超导磁体-导体在低温（约-269c）时成为超导体。

冷却剂为液氦，需定期补充，较昂贵。

BeijingHospital,核磁现象,原子-原子核和电子组成核内质子中子质子中子-自身旋转（自旋,spin）自旋可产生磁场-核磁原子核的质子为偶数时则磁场相互抵消为非磁性奇数（不成对）产生磁场为磁性,BeijingHospital,MRI的主要组成部分,磁体-产生磁场线圈（coils）射频线圈RFcoils匀场线圈shimcoils接受线圈receivercoils梯度线圈gradientcoils图像处理和显示系统。

BeijingHospital,质子MRI检测的对象,氢原子核简单只有一个质子广泛存在于人体组织中（人体中2/3为水的成分）水和脂肪,BeijingHospital,进入主磁场后人体被磁化了不同的组织由于氢质子含量的不同，磁化程度也不同磁共振不能检测出纵向磁化矢量,BeijingHospital,进入磁场后质子沿磁场轴排列，如图所示,BeijingHospital,什么叫共振，怎样产生磁共振？

共振：

能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者与前者具有相同的频率震动。

BeijingHospital,核磁共振（NMR）,Larmor频率施加RF时，被激励的质子获得能量从低能态跃迁到高能态的过程前提是RF的频率与被激励质子的进动频率一致,BeijingHospital,“共振”Resonance质子只能接受和它的进动频率相等的射频脉冲。

质子的特点可归结为：

质子带正电；自旋和环绕外磁场轴；共振,BeijingHospital,核磁弛豫（relaxation）,质子接受RF能量后从纵向磁化最大变成最小，横向磁化量变成最大。

RF停止后纵向磁化从小到大逐渐恢复到激发前的状态横向磁化从大到小逐渐消失质子释放能量从高能态回到低能态-弛豫,BeijingHospital,纵向磁化Longitudinalmagnetization,在外加磁场中质子排列方向平行于主磁场Bo同向为低能位；反向为高能位；两者之间的差为每千万中有7个不同；而产生纵向磁化。

BeijingHospital,射频脉冲RFRadioFrequencyPulse,射频脉冲的作用是使质子接受能量使质子的磁化量发生旋转以达到弛豫的目的SE中是90和IR中180激发角度GE中是90激发角度,BeijingHospital,纵向弛豫LongitudinalRelaxation,90RF停止后纵向磁化矢量恢复到平衡状态过程质子将吸收能量释放到周围环境为T1自旋-晶格T1值：

纵向磁化恢复到其平衡状态的63%时所需要的时间,BeijingHospital,横向弛豫TransverseRelaxation,90RF脉冲激发后磁场不均匀使质子失去同步旋进状态为失相位（dephasing）致横向磁化变为最小,此过程即为横向弛豫,也称为T2或自旋-自旋弛豫T2值:

为横向磁化衰减到其最大值的37%时所需要的时间。

BeijingHospital,施加90RF时纵向磁化矢量Mz由纵向（A）转向横向（B），横向磁化矢量Mxy最大。

A,B,外磁场方向,z,z,x,x,y,y,Mxy,Mz,BeijingHospital,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。

一般用T1值来反映组织T1弛豫的快慢。

BeijingHospital,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。

常常用T2值来描述组织T2弛豫的快慢,BeijingHospital,梯度磁场,超导型磁体内有三套线圈：

磁体线圈梯度线圈射频（RF）线圈（具有发射和接受功能）磁体线圈提供均匀的高磁场,BeijingHospital,梯度磁场,Gz指自上而下场强不同的梯度磁场Gx指自右至左的梯度磁场Gy指自后至前的梯度磁场在z、x、y轴上放置与Bo垂直电流方向相反的环形线圈而产生。

BeijingHospital,空间定位,主磁场中再附加一个具有梯度的磁场质子旋进频率因磁场强度的不同而不同MRI空间定位靠的是梯度磁场,BeijingHospital,选层梯度（sliceselectivegradient）,附加梯度磁场后，不同层面将处于不同的磁场强度;单一频率的RF激发特定层面达到选层的目的,BeijingHospital,梯度磁场的作用,可以使用梯度磁场进行质子的聚焦流空效进行补偿、呼吸补偿可以对某些组织进行预饱和作用可以进行平面回波检查如：

DWI、PWI及fMRI,BeijingHospital,组织特征参数,T1；T2；质子密度；流空效应；弥散系数；脑血容量；脑灌注量；,BeijingHospital,T1和T2的差别是成像的基础,T1T2高信号（白）短长低信号（黑）长短,BeijingHospital,T1和T2的差别是成像的基础,组织的T1和T2值各有不同纵向磁化恢复快T1短，为高信号恢复慢T1长，为低信号横向磁化消失快T2短，为低信号消失慢T2长，为高信号,BeijingHospital,加权像（WeightedImage,WI）,TRTEWI长短PD-WI长长T2-WI短短T1-WI,BeijingHospital,T1加权成像（T1WI）,T1值越小纵向磁化矢量恢复越快MR信号强度越高（白）T1值越大纵向磁化矢量恢复越慢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）,BeijingHospital,T2加权成像（T2WI）,T2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,BeijingHospital,人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。

BeijingHospital,正常人体组织的T1T2值（ms）,组织T1（1.5T）T1（0.5T）T2肝49032343肾65044958脾78055462脂肪26021584脑灰质920656101脑白质79053992脑脊液400040002000骨骼肌87060047,BeijingHospital,部分组织的T1、T2和信号强度,T1/信号T2/信号气体、钙化、长/低信号短/低信号骨皮质、纤维水长/低信号长/高信号脂肪短/高信号长/高信号,BeijingHospital,如何区分T1WI、T2WI,看TR、TET2WI：

长TR（大于2000毫秒）长TE（大于50毫秒）T1WI：

短TR（400-800毫秒）短TE（小于20毫秒）,T2WI,T1WI,BeijingHospital,如何区分T1WI、T2WI,看水和脂肪T1WI：

水（如脑脊液、尿液）呈低信号（黑）脂肪呈很高信号（很白）T2WI：

水呈很高信号（很白），脂肪信号降低（灰白）。

BeijingHospital,如何区分T1WI、T2WI,看其他结构脑组织：

T1WI:

白质比灰质信号高T2WI:

白质比灰质信号低腹部：

T1WI:

肝脏比脾脏信号高T2WI:

肝脏比脾脏信号低,BeijingHospital,常见的几种检查图像,调节TR和TE可以得到组织特征的图像质子密度（PD）反映组织质子密度的差别T2加权像（T2WI）反映组织T2弛豫的差别T1加权像（T1WI）反映组织T1弛豫的差别,BeijingHospital,脉冲序列（PulseSequence）,自旋回波（SpinEcho,SE）；FSE;部分饱和（PartialSaturationRecovery,SR）；反转恢复（InversionRecovery,IR）；梯度回波（GradientEcho,GE/GRE）；回波平面成像（EchoPlanarImaging,EPI）.,BeijingHospital,常规MRI超快速MRIMRA扩散成像灌注加权MR水成像,脑功能成像MRI仿真内窥镜MRI电影MR频谱分析介入性MRI,磁共振技术的应用,BeijingHospital,常规MRI,包括常规加权成像、加权成像、质子加权成像等；临床工作中最常用的技术；,BeijingHospital,扫描参数,重复时间（RepetitionTime,TR）:

为两次RF激发间隔的时间；回波时间（EchoTime,TE）：

为激发后到测量回波的时间；翻转角（FlipAngle，FA）：

RF的角度,BeijingHospital,自旋回波SESpinecho,最基本的序列：

90180信号90RF激发产生横向磁化Mxy，由于磁场不均匀，致同步的质子群变为异步，相位分散；180RF使质子群离散的相位重聚，使Mxy在TE时间达到最大值，并产生回波。

BeijingHospital,反转恢复（IR）序列,18090180信号第一个180使磁化矢量M由+Z到-Z轴上RF停止后，M值沿+Z轴增长给予90M倒向xy平面第二个180使相位聚IR序列图象具有较纯的T1加权特性180至90之间的时间为反转时间（TI）,BeijingHospital,反转恢复（IR）,STIR序列：

短TI时的反转恢复（IR）这种shortTI的IR称STIR序列，用于脂肪抑制。

FLAIR（Fluid-AttenuatedInversionRecovery）序列：

用于抑制自由水。

BeijingHospital,快速自旋回波（FSE）序列,SE256128矩阵需128次RF激发和频率、相位编码一个TR内只能得到一个信号填充一个K空间扫描时间=TR128NEXmsFSE90RF后给连续的180RF一个TR可得到多个信号填充在同一个K空间内。

扫描时间=TR128NEX/ETLmsETL回波链,BeijingHospital,快速自旋回波的意义,常规上可以极大的缩短检查时间；对比上有较大选择性，如有效的时间；是进行水成像的基础如：

脊髓造影、及脑室造影等；,BeijingHospital,成像速度更快常规SE、T2WI序列15分钟快速超快速梯度回波1秒以内EPI100毫秒以内,3分秒,秒,BeijingHospital,梯度回波（GE/GRE）序列,使用90的RF缩短成像时间施加一个时间、强度相同,方向相反的梯度磁场代替180RF使分散的相位重聚产生回波。

BeijingHospital,化学位移伪影（chemicalshiftartifact）,位于不同化学键上的原子产生不同频率信号脂肪中的质子主要以-CH2-形式水中的质子以-OH形式,BeijingHospital,化学位移伪影（chemicalshiftartifact）,这种因核外电子结构不同引起共振频率的差异称为化学位移形成的图象失真即为化学位移伪影尤以高场强MRI显著,BeijingHospital,磁敏感性伪影（magneticsusceptibilityartifact）,磁敏感性物质引起局部磁场不均匀产生的伪影主要出现在快速成像序列（GE、EPI）产生部位常在两种组织的交界面骨/软组织空气/软组织顺磁性物质,BeijingHospital,磁共振可见T2WI磁敏感性伪影,BeijingHospital,质子像和T2WI像多发血管瘤,BeijingHospital,磁共振血管成像MagneticResonanceAngiography,BeijingHospital,SE序列时，垂直激励平面快速流动的血流接受90和180RF产生回波已经流出接收平面，为无信号（流空效应）。

血流,激励层面90+180,BeijingHospital,血流的基本类型,层流（laminalflow）：

血流中心部血层流速最快，近血管壁的血层流速慢，呈抛物线分布。

湍流（turbulentflow）：

血流除轴向运动外还有非轴向运动而形成大大小小的旋涡。

BeijingHospital,血液的MR信号-高信号,流入性增强效应和时间飞越舒张期伪门控成像TR与心动周期同步时梯度回波序列偶回波相位重聚性,BeijingHospital,MRA成像的种类,流入性增强与时间飞越TimeofFlightTOF流动液体的相位效应PhaseContrastPC梯度运动相位重聚GradientMotionRephasingGMR预饱和技术增强后动态MR血管成像,BeijingHospital,TOF法（TimeofFlight）,流入性增强：

新鲜的质子进入接收平面TOF法MRA2D层面、3D容积或互相重叠的3D容积获得,BeijingHospital,相位对比法（phasecontrastPC）,应用大小和持续时间相等方向相反双极梯度A使静止和运动组织质子相位发生变化B使静止组织质子回绕并失去相位回到零运动组织质子相位变化不回到零A-B后运动质子信号增强有2D-PC、3D-PC、电影PC,BeijingHospital,速度编码梯度（Velocity-encodinggradient）,PC法MRA时须选择对所需的速度范围能产生最大信号的Venc通过选择Venc得到不同流动状态PC影像Venc过小会引起相位卷积（phasewrap）或速度卷积（velocityaliasing）,BeijingHospital,MCA和BA的流动速度,MCA平均值BA平均值年龄（岁）（cm/sSD）（cm/sSD）69417327,MCA,大脑中动脉；BA，基底动脉,BeijingHospital,黑血法（Blackblood）,利用去除流动补偿（FC）或引入去相位梯度、设置预饱和带、应用IR序列和SE序列的“廓清”效应消除血管信号。

该方法最大的优点是不必担心湍流和血液被饱和,BeijingHospital,MRA的方法,TOF法；PC法；黑血法*；,VCUPS（速度补偿/非补偿）减影法；长TE法；绝热快速通过法；,BeijingHospital,MR血管造影（MRA）,不用造影剂的MRA（常规MRA），适用于全身血管病变的显示，也可用于血管血液流速、流量分析。

BeijingHospital,对比增强MRA静脉注入造影剂后的MRA能提高MRA的准确性和真实性。

适用于动脉瘤、大血管疾病的MRA检查。

对于大血管疾病的检查，对比增强MRA已经能基本取代血管造影。

BeijingHospital,水分子扩散加权成像,检测组织内水分子热运动水平，适用于：

超急性期脑梗塞的诊断和鉴别诊断，可检出发病6小时内甚至2小时以内的脑梗塞小时以后常规小时以后,扩散成像,BeijingHospital,静脉快速注射造影剂后，利用超快速成像序列进行扫描，可反应组织的血流灌注和血液动力学改变，适用于：

超急性期脑梗塞，大面积梗塞于血管闭塞后可立刻检出心肌血流灌注分析，检出早期心肌缺血,血流灌注成像,灌注成像,BeijingHospital,EPI,CBF,MTT,CBV,DynamicContrastMRIPerfusionImaging,ResearchImagingCenterUTHealthScienceCenter,BeijingHospital,MRI水成像技术,利用人体内的水作为天然对比剂清晰显示含水器官的解剖和病变。

内耳水成像MR延腺管造影MR脊髓造影（MRM）MR胆胰管造影（MRCP）MR尿路造影（MRU）,内耳水成像,BeijingHospital,从单纯形态学分析向功能成像转变脑功能成像心功能成像肝功能成像肾功能成像胆胰管功能成像,BeijingHospital,利用人工刺激（听觉、运动、视觉等）配合特定的MRI序列标识出脑组织的各功能区，适用于：

避免手术损伤脑科学研究,脑功能成像,BeijingHospital,利用MRI薄层扫描技术及特定的软件进行重建，模拟纤维内窥镜对空腔脏器进行腔内观察，有利于鼻腔、鼻咽部、气管、支气管、胃肠道、血管等部位病变的显示。

MRI仿真内窥镜,BeijingHospital,空间分辨率更高常规：

256256高分辨：

512512，10241024,512512,BeijingHospital,MRI的禁忌证,装有心脏起搏器、疑有眼球内金属异物者，动脉瘤用银夹结扎术后者，严禁！

体内留置金属异物或金属假体者，不宜！

监护仪器、抢救器材不能带入MR检查室，故在检查过程中有生命危险的急诊、危重病人，不能！

BeijingHospital,绝对禁止进入MRI室及进行1.MRI检查的情况：

A、装有心脏起搏器的病人；B、有眼球金属异物的病人；C、动脉瘤术后留有金属血管夹的病人。

重要提示,BeijingHospital,MRI安全注意事项,、体内有大块金属植入体的患者（如人工股骨头等）应尽量避免MRI检查。

、外伤病人进行MRI检查前因明确体内有无金属。

、怀孕3个月以内者不宜接受MRI检查或从事MRI工作。

、危重病人一般不宜接受MRI检查（因一般监护仪器不能进入MRI室）。

BeijingHospital,MRI安全注意事项,、所有人员包括病人、家属及医务人员，进入MR扫描室前，应去除体表所有金属物及其他有可能影响检查及安全的物品，包括听诊器、刀片、镊子、血管钳、持针器、钥匙、鞋钉、皮带、拉链、手表、呼机、手机、磁卡、磁盘等。

BeijingHospital,MRI安全注意事项,、病人担架、轮椅等金属物不能进入MR室。

、检查开始后病人家属及医务人员最好不要留在MR扫描室，如特别需要留在MRI室者检查期间请勿随意走动,BeijingHospital,这是在德国学习期间遇到的事故,因为工作人员的失职造成现在这样的结果.在2001年7月31日,纽约地方医院磁共振室里出现事故,7岁男孩被移动的氧气瓶击中头部致死.,BeijingHospital,MRI的优点和缺点（与CT比较）,BeijingHospital,MRI的优点,高对比度,软组织对比度明显高于CT多参数成像无骨伪影任意方位断层无放射性损伤可作功能成像及波谱分析空间分辨率随MR技术的提高已明显改善,BeijingHospital,优点,组织分辨率较CT高，可检出更多的病变大多数病变不用造影剂就能较好显示不用造影剂就可较好显示血管没有骨性伪影，有利于后颅窝、椎管等部位病变的检查多参数成像，能为病变检出和鉴别诊断提供更多信息可任意断面成像，CT一般仅能进行横断面扫描无放射线损伤,BeijingHospital,MRI的缺点,成像速度慢，但现已明显提高伪影多，尤其是运动伪影对钙化灶不敏感对一些疾病的定性诊断仍有困难检查费用相对较高禁忌证,BeijingHospital,钙化显示不及CT空间分辨率一般不及CT，但现代先进的MRI的空间分辨率已与CT接近受磁场影响，一般监护仪器不能进入MR室，因而不适用危重病人价格比较昂贵操作较为复杂,缺点,BeijingHospital,MRI造影剂,目前临床广泛应用的是稀土元素钆（Gd+3）与二乙稀五胺乙酸的螯合物-Gadolinium-DTPA（Gd-DTPA），是一种顺磁性物质细胞外分布、不通过正常的BBB、肾脏排出、在人体内结构稳定、高溶解度及口服不被胃粘膜吸收,BeijingHospital,最常用的是钆贲酸葡甲胺（）,作用机理：

低剂量缩短组织的T1值；高剂量缩短组织的T2值。

一般利用前者，表现为有增强的组织信号“变白”。

增强代表的意义：

脑组织：

血脑屏障的破坏。

其他组织：

血供丰富。

T1WI平扫,T1WI增强扫描,BeijingHospital,MRI增强扫描,机理：

改变局部组织的磁环境而间接增强同时缩短组织的T1和T2T2质子弛豫增强缩短组织的T2半数致死量（LD50）为20mmol/kg体重常用剂量：

0.10.2mmol/kg体重,BeijingHospital,MRI造影剂（Gd-DTPA）,和CT增强扫描比较的优点：

更为安全（同等剂量下，其安全性是CT造影剂的20倍）对比好，病变检出率高（颅脑、肝脏）使用剂量更小（一般为CT造影剂的1/10）,BeijingHospital,MRI的临床应用,中枢神经系统病变骨、关节及肌肉系统病变盆腔病变腹部实质性脏器病变心脏、纵隔及胸腹壁病变肺部病变,BeijingHospital,血肿的MR信号变化,T1-WI,T2-WI,Time,24h,iso,DexHb,hypo,hypo,1d,3d,MetHb,o,o,hyper,hyper,3d,7d,7d,14d,H-S,hypo,14d,iso,OxHb,hypo,hyper,iso,