磁共振成像检查技术PPT课件

磁共振 检查技术 (二） 1 四四 平面回波序列（平面回波序列（ echo planar imaging, EPI) 2 GRE EPI 3 EPI序列的特点 是一种超快速成像方法，扫描时间非常短 (30- 100ms)，结合超快速梯度回波序列及 FSE技术 。 单次激发就可以完成多条 K空间填充。 可以与 SE、 GRE、 IR序列结合采集图像信号， 常 用的是 SE EPI（ RARE）。 硬件要求高，梯度切换快，磁场均匀度高（高场 强 1.5T以上）、强大计算机软件。 4 弥散成像 （ DWI） 诊断超急性脑梗死 鉴别细胞毒性水肿 与血管源性水肿 5 弥散张力成像 (DTI) 各向异向图 (55 个方向施加弥散梯度 ) 视放射胼胝体压部 胼胝体膝部 外囊 內囊 丘脑 6 清晰显示肿瘤与白质清晰显示肿瘤与白质 纤维束间的关系纤维束间的关系 Stereoscopic Fused Views 最新最新 DTI高级应用高级应用 7 灌注 成像（ PWI） 8 脑功能成像脑功能成像 (fMRI) n 绘制脑功能区和非功能区绘制脑功能区和非功能区 动静脉畸形动静脉畸形 , 肿瘤肿瘤 评估术后脑损伤的危险性评估术后脑损伤的危险性 n 神经科学神经科学 (探测人脑不同功能探测人脑不同功能 水平水平 ) 左顶叶病灶病人的 视皮层功能成像 定位皮层兴奋区域 9 脑功能成像 fMRI用于显示肿瘤与 活动区间的关系从而 制定手术计划 10 基本脉冲序列的之间关系 SE FSE FRFSE SSFSE FSE-IR T1FLAIR T2FLAIR GRE GRE-MSEPI GRE-SSEPI SE-MSEPI SE-SSEPI SPGR FIESTA FSE家族 SE家族 EPI家族 GRE家族 衍生关系 加速关系 类比关系 FSE-XL 11 第 二节 成像参数的选择 一、与图像质量有关的成像参数： 1、信 噪比（ SNR） 2、 对比噪声比（ contrast to noise ratio,CNR） 3、 空间分辨率 4、扫描时间 12 （一）与图像 SNR（信噪比）有关的主要成像参数： MRI信号（ S）： 净磁矢量在横向平面进动时在接收线 圈 内感应出的电流。 噪声（ N）来源： 磁体内患者的体质结构、检查部位和 设备系统固有的电子学噪声。 1、质子密度影响 2、 体素大小的影响 3、 TR、 TE和翻转角度 4、 NEX（回波次数） 5、 接收带宽 6、 线圈类型 13 TR时间 TE时间 回波（单）次数 接收带宽 扫描野（ FOV） 层厚 /层距 层数 /扫描时间 距阵 /回波次数 成像参数选择 14 n SNR是指图像的信号强度与背景噪声强度是指图像的信号强度与背景噪声强度 之比。所谓信号强度是指某一感兴趣区内之比。所谓信号强度是指某一感兴趣区内 各像素信号强度的平均值；噪声是指同一各像素信号强度的平均值；噪声是指同一 感兴趣区等量像素信号强度的标准差。重感兴趣区等量像素信号强度的标准差。重 叠在图像上的噪声使像素的信号强度值以叠在图像上的噪声使像素的信号强度值以 平均值为中心而振荡，噪声越大，振荡越平均值为中心而振荡，噪声越大，振荡越 明显，明显， SNR越低，图像越模糊。越低，图像越模糊。 15 质子密度低的区域如致密骨、肺仅能产生低信号，因 而 SNR低；质子密度高的区域如脑、软组织能产生高信号， 故 SNR高。 1、质子密度的影响 SNR 16 T1加权 T2加权加权 骨的质子密度低，产生低信号， SNR低；脑组织的质子密 度高，产生高信号， SNR高。 17 2、体素大小的影响 （ 1） 与 SNR成正比： 体 素、 FOV、 层厚、像素 （ 2） 与 SNR成反比： 矩阵（ 160*160， 192*192， 256*256） 容积较大的体素所含 质 子数量 比容积较小的体 素多，因而 SNR高。 SNR 18 视野视野 FOV（ field of view） 320mm 320mm 视野：视野： X轴、轴、 Y轴方向上实际成像区域的大小轴方向上实际成像区域的大小 FOV 320mm320mm 19 10mm10mm8mm5mm5mm8mm 矩阵不变：矩阵不变： FOV越大，体素越大。越大，体素越大。 20cm 40cm 20 30mm 10 30mm 10mm 10mm10mm8mm 30 10 30mm 10 5mm5mm8mm FOV不变：矩阵越大，体素越小。不变：矩阵越大，体素越小。 21 FOV对图像 SNR的影响SNR T1WI， FOV 2418cm , 矩阵 320224 ， NEX： 2， 层厚 6.0mm， 空间分辨力相对较低，而图像 SNR相 对较高。 同一病人 T1WI， FOV 1616cm ,矩阵 NEX， 层厚同 a， 空间分辨力相对较 高 ， 而图像 SNR相对较低。 22 矩阵对图像 SNR的影响SNR T1WI， 矩阵 512256 ， FOV2418cm, NEX： 1， 层厚 6.0mm， 空间分辨力相 对较高，而 SNR相对较低，图像粗糙。 T1WI， 矩阵 256128 ， FOV,NEX， 层 厚同 a， 空间分辨力相对较低，而 SNR 相对较高，图像较细腻。 23 3、 TR、 TE和翻转角的影响 SNR 增加 TR SNR升高；减少 TR SNR下降。 增加 TE SNR下降；减少 TE SNR升高。 翻转角度为 90 时，产生的信号量最大， SNR最高；反 之，角度越小，产生的信号量越少， SNR越低。 24 重复时间重复时间 TR n 停止停止 RF后，开始后，开始 T1弛豫，弛豫， TR时间决定着时间决定着 MZ恢复恢复 的程度。而信号大小取决于信号读出时的的程度。而信号大小取决于信号读出时的 MXY的的 大小，大小， MXY的大小又依赖于翻转的的大小又依赖于翻转的 MZ的大小。的大小。 n 延长延长 TR可以使可以使 MZ恢复的多恢复的多 ， 在下一次激励时将在下一次激励时将 有更多的有更多的 MXY，产生信号量多，提高图像，产生信号量多，提高图像 SNR； 缩短缩短 TR仅有部分仅有部分 MZ恢复，下一次激励时的恢复，下一次激励时的 MXY就就 小，产生的信号量少，降低图像小，产生的信号量少，降低图像 SNR。 n TR除影响除影响 SNR外，主要决定图像的加权对比。延外，主要决定图像的加权对比。延 长长 TR提高图像提高图像 SNR，同时会降低，同时会降低 T1WI 对比。对比。 25 回波时间回波时间 TE n RF停止后，开始停止后，开始 T2弛豫，弛豫， MXY随时间逐渐随时间逐渐 减小，而回波信号的大小取决于信号读出减小，而回波信号的大小取决于信号读出 时的时的 MXY的大小。的大小。 n TE决定着读出信号前决定着读出信号前 MXY的衰减量。的衰减量。 n 延长延长 TE，会使，会使 MXY的衰减的多，产生的信的衰减的多，产生的信 号少，图像号少，图像 SNR下降。下降。 n TE还决定着图像的加权对比。缩短还决定着图像的加权对比。缩短 TE提高提高 图像图像 SNR的同时会降低的同时会降低 T2加权成分，降低加权成分，降低 图像组织之间的图像组织之间的 T2对比。对比。 26 翻转角翻转角 n 翻转角控制着翻转角控制着 MZ转变为转变为 MXY的程度的程度 。 角大，由角大，由 MZ翻转成的翻转成的 MXY就大，产生的信号就多，就大，产生的信号就多， SNR就就 高。高。 n SE序列使用序列使用 90脉冲，使全部脉冲，使全部 MZ均转变为均转变为 MXY， 而而 GRE序列使用小于序列使用小于 90的的 脉冲，仅使部分脉冲，仅使部分 MZ转转 变为变为 MXY。 n SE序列使用序列使用 180复相位脉冲，比复相位脉冲，比 GRE序列通过梯序列通过梯 度反转产生的复相位更有效。即度反转产生的复相位更有效。即 SE序列获取的信序列获取的信 号量更多，号量更多， SNR更高。更高。 27 SNR TR对 SNR的影响 SET1WI： TR 560ms TE=20ms 扫描时间： 1分 41秒 SET1WI： TR 240ms TE=20ms 扫描时间： 1分 31秒 增加 TR SNR升高；减少 TR SNR下降。 28 SNR TE对 SNR的影响 增加 TE SNR下降；减少 TE SNR升高。 Image A: TE = 423 ms Image B: TE = 740 ms Image C: TE= 1199 ms 29 SNR 翻转角对 SNR的影响 翻转角度为 20 时， SNR 相对较低，图像粗糙。 翻转角度为 85 时， SNR 相对较高，图像较细腻。 30 4、 NEX对 SNR的影响 n NEX（ number of excitation） ： 也称平均也称平均 次数（次数（ NSA），是每个相位编码采集数据），是每个相位编码采集数据 的重复次数。的重复次数。 n 采集的数据中既有采集的数据中既有 S也有也有 N， S总是发生在同总是发生在同 一空间位置上，而一空间位置上，而 N的发生具有随机性。的发生具有随机性。 n SNR与与 NEX1/2成正比，增加成正比，增加 NEX可提高图可提高图 像的像的 SNR。 31 SNR NEX对 SNR的影响 NEX 1， SNR下降 扫描时间： 1分 24秒 NEX 4， SNR增加 1倍，但 扫描时间增加 4倍。 扫描时间： 5分 11秒 32 5、接收带宽对 SNR的影响SNR 接收带宽：是指读出采样的频率范围或单位时间内 频率编码方向的采样次数。减少接收带宽将使采样 速度减慢，但接收到的噪声量相对减少， SNR增高 。 33 5、接收带宽对 SNR的影响SNR 接收带宽 20.8KHZ， SNR下降 接收带宽 6.9KHZ， SNR增高 接受带宽减少到一半， SNR增加 40%，时间延长 1倍，增加化学位移伪影。 34 6、线圈类型的影响 SNR 在成像中选用的线圈合适与否直接影响信号的 接收量，也影响 SNR。应选择合适的线圈，并 合被成像的组织位于线圈的敏感容积内。 35 不同部位采用不同线圈实现全身 成像 多通道线圈为加快 MR成像速度和提高图像质量提供保障 36 8NVARRAY_A 37 单通道头部线圈， SNR降低 6、线圈类型的影响 SNR 8通道头部线圈， SNR升高 38 总之， SE脉冲序列获得的 SNR相对较高；矩 阵越大、 FOV越小、层面越薄则体素越小， SNR越低；短 TR、长 TE将使 SNR降低；增 加 NEX将使 SNR相对增高；选用合适的线圈 可使 SNR增高。 39 （二） CNR（对比噪声比） CNR：是指图像中相邻组织、结构间 SNR的差异性。 CNR=SNR（ A） -SNR（ B） 低对比分辨力 ：图像中可辨认的信号强度差别的最小极 限 影像因素： 1.脉冲序列和成像参数（ TR， TE， TI， FA） 2.NEX，体素，接受带宽，线圈类型。 40 SNR、 CNR测量示意图 方框灰色区域代表视野（ FOV），白色区域代 表 FOV中颅脑横断面图像的成像组织区域。图 a为 SNR测量示意图，小虚 框 1和 2分别代表组织区和背景区所选的感兴趣区。 SNR为组织信号强度 平均值与背景噪声的标准差之比，即 SNR=SI1/SD2。图 b为 CNR测量示 意图，黑圆区域代表病变，小虚框 1、 2、 3分别代表病变、正常组织和背 景所选的感兴趣区。 CNR为两种组织信号强度平均值差的绝对值与背景噪 声的标准差之比，即 CNR = SI1-SI2/SD3。 41 灰质 白质 脑脊液 CNR 42 （三）空间分辨率 概念 ：图像中可辨认出相邻空间关系的最小物体的几何 尺寸，既对细微结构的分辨力。 影像因素： 1.体素小 空间分辨率高。 2.层厚薄 空间分辨率高。 3.FOV一定，矩阵越大 空间分辨率高。 4.矩阵一定， FOV越小 空间分辨率高。 43 空间分辨率与矩阵、空间分辨率与矩阵、 FOV的关系的关系 44 空空 间间 分辨力与矩分辨力与矩 阵阵 、体厚的关系、体厚的关系 45 FOV对图像空间分辨力的影响空间分辨力 T1WI， FOV 2418cm , 矩阵 320224 ， NEX： 2， 层厚 6.0mm， 空间分辨力相对较低，而图像 SNR相 对较高。 同一病人 T1WI， FOV 1616cm ,矩阵 NEX， 层厚同 a， 空间分辨力相对较 高 ， 而图像 SNR相对较低。 46 矩阵对图像空间分辨力的影响 T1WI， 矩阵 512256 ， FOV2418cm, NEX： 1， 层厚 6.0mm， 空间分辨力相 对较高，而 SNR相对较低，图像粗糙。 T1WI， 矩阵 256128 ， FOV,NEX， 层 厚同 a， 空间分辨力相对较低，而 SNR 相对较高，图像较细腻。 空间分辨力 47 （四）扫描时间 概念 ：完成数据采集的时间。 扫描时间越长则发生运动扫描时间越长则发生运动 伪影的机会越多，在连续采集方式时仅影响正在采集的层伪影的机会越多，在连续采集方式时仅影响正在采集的层 面。而在面。而在 2D和和 3D容积采集时容积采集时 ,将影响所有层面。将影响所有层面。 如 SE序列： 扫描时间 =TR相位编码次数 NEX 48 49 NEX对扫描时间的影响 NEX 1， SNR下降 扫描时间： 1分 24秒 NEX 4， SNR增加 1倍，但 扫描时间增加 4倍。 扫描时间： 5分 11秒 50 二、成像参数的选择 图像质量与成像参数 选择参数选择参数 不利影响不利影响 最佳最佳 SNR NEX 矩阵矩阵 层厚层厚 接受带宽接受带宽 FOV TR TE 扫描时间扫描时间 空间分辨力空间分辨力 空间分辨力空间分辨力 最短最短 TE，化学位移伪影，化学位移伪影 空间分辨力空间分辨力 T1加权加权 T2加权加权 最佳空间分辨力最佳空间分辨力 （方形（方形 FOV） 层厚层厚 矩阵矩阵 SNR，扫描范围，扫描范围 SNR，扫描时间，扫描时间 51 选择参数选择参数 不利影响不利影响 最短扫描最短扫描 时间时间 FOV TR 相位编码次数相位编码次数 NEX 容积采集层数容积采集层数 SNR，扫描范围，扫描范围 包裹伪影包裹伪影 SNR，成像层数，成像层数 空间分辨力空间分辨力 SNR SNR 52 NEX 2， 矩阵 448256 扫描时间： 2分钟 头部为信号较强的部位 腹部为信号较弱的部位 NEX 4， 矩阵 384192 扫描时间： 3分 18秒 53 成像参数的选择的基本原则 n 应根据检查目的和检查部位选择合适的脉应根据检查目的和检查部位选择合适的脉 冲序列、图像信号的加权参数的扫描平面冲序列、图像信号的加权参数的扫描平面 。合适的成像序列和图像信号的加权参数。合适的成像序列和图像信号的加权参数 是获取良好是获取良好 SNR和和 CNR。 n 在设置成像参数时，应特别注意在设置成像参数时，应特别注意 SNR是图是图 像质量的最重要因素。像质量的最重要因素。 n 尽量采用短的扫描时间。尽量采用短的扫描时间。 n 应当注意人体不同解剖部位信号强弱的差应当注意人体不同解剖部位信号强弱的差 异。异。 54 第三节 流动现象的补偿技术 一、流动状态的主要类型： 1、层流： 规律、稳定的流动状态，管腔中心流速快，贴管壁处流速相对较慢。 2、紊流： 又称湍流，无规律的流动状态，含多种不同方向且流速随机波动的 流动成分。 3、涡流： 层流经管腔狭窄处时产生的一种流动状态，狭窄处速加快，而在狭 窄后管壁处呈漩涡状流动。 4、滞流： 停滞或极慢的流动。 层流 层流 紊流 狭窄 涡流 55 二、流动现象： 1、 时间飞越： time of flight（ TOF现象） 流动质 子（流体）在成像过程中，因流入或流出成像容积 而引起其信号强度改变，称时间飞跃效应。包括： 高流速信号缺失（ high velocity signal loss)，进 入现象（ entry phenomenon). 56 高流速信号缺失（ high velocity signal loss) n 如果血流方向垂直或接近垂直于扫描层面如果血流方向垂直或接近垂直于扫描层面 ，当施加，当施加 90脉冲时，层面内血管中的血液脉冲时，层面内血管中的血液 和周围静止组织同时被激发。当施加和周围静止组织同时被激发。当施加 180 复相脉冲时（复相脉冲时（ TE/2），层面内静止组织受），层面内静止组织受 到激发发生相位重聚产生回波；被到激发发生相位重聚产生回波；被 90脉冲脉冲 激发过的血液在激发过的血液在 TE/2时间内已经离开受激时间内已经离开受激 发层面，不能接受发层面，不能接受 180脉冲，不产生回波脉冲，不产生回波 ； 57 n 而此时层面内血管中为而此时层面内血管中为 TE/2时间内新流入时间内新流入 的血液，没有经过的血液，没有经过 90脉冲的激发，仅接受脉冲的激发，仅接受 180脉冲的激发也不产生回波，因而血管脉冲的激发也不产生回波，因而血管 腔内没有腔内没有 MR信号产生而表现为信号产生而表现为 “黑色黑色 ”，也，也 叫流空。叫流空。 n 在一定范围内，在一定范围内， TE/2越长，层面越薄，流越长，层面越薄，流 空效应越明显。空效应越明显。 58 流空效应示意图 用浅灰色表示静止组织；虚线范围表示扫描 层面；白色表示血管内血流，血流方向垂直于扫描层面。 59 流空效应 动静脉流空效应 FSE序列 60 FSE序列显著 流空效应 GRE序列不显著 61 进入现象（ entry phenomenon) n 如果血流垂直于或基本垂直于扫描层面，如果血流垂直于或基本垂直于扫描层面， 同时所选用的同时所选用的 TR比较短，这样层面内静止比较短，这样层面内静止 组织的质子群因没有足够的时间发生充分组织的质子群因没有足够的时间发生充分 的纵向弛豫，出现饱和现象，即不能接受的纵向弛豫，出现饱和现象，即不能接受 新的脉冲激发产生足够大的宏观横向磁化新的脉冲激发产生足够大的宏观横向磁化 矢量，因而信号发生衰减。矢量，因而信号发生衰减。 62 n 而对于血流来说，总有未经激发的质子群而对于血流来说，总有未经激发的质子群 流入扫描层面，经脉冲激发后产生宏观磁流入扫描层面，经脉冲激发后产生宏观磁 化矢量，产生较强的信号，与静止组织相化矢量，产生较强的信号，与静止组织相 比表现为高信号。流入增加效应既可以出比表现为高信号。流入增加效应既可以出 现在梯度回波序列，也可出现在自旋回波现在梯度回波序列，也可出现在自旋回波 序列。序列。 63 n 该效应与流动质子受到的激励次数有关，该效应与流动质子受到的激励次数有关， 因此长因此长 TR、薄层面、流速快、流动方向与、薄层面、流速快、流动方向与 层面选择方向相反时，流动质子受到的激层面选择方向相反时，流动质子受到的激 励次数少，流动相关增强显著；反之，不励次数少，流动相关增强显著；反之，不 显著。显著。 64 梯度回波序列上血流信号示意图 虚线范围表示梯度场和 接受线圈的有效区域；浅灰色表示静止组织；深灰色区 域表示扫描层面；白色表示血管内血流，血流方向垂直 于扫描层面。 65 流入增强效应 GRE序列 66 FSE T2WI血流为低信号 FSE T1WI血流为高信号 67 二、流动现象： 2、体素内去相位（ intra-voxel dephasing)： 在同一体素内同时含有流动质子 和静止质子或流动质子间速度、方向不一致时，则体素内质子间将出现相位差 。层流引起的去相位可补偿，紊流引起的去相位则不能补偿。 68 流动运动伪影 n斜行进入成像层面的流动质子，在受到 RF脉冲激励后 至信号采集之间的 TE期间内位置发生了变化，引起 空间 编码错位。 n血管内搏动性血流引起的血管重影，这种伪影总是发 生在相位编码方向上而与血流方向无关，称生 重像伪影 或 相位错位 。 69 重像伪影 空间编码错位 70 三、流动现象的补偿： 1、梯度磁距重聚相位 （静脉和较小动脉内的血流） 2、预饱和（ 血流和脑脊液显示为低信号的 T1WI及 PDWI） 3、偶数回波重聚相位 (用于 T2WI) 71 梯度磁距重聚相位 (gradient moment rephasing) n 又称流动补偿，用于补偿沿某一梯度场方又称流动补偿，用于补偿沿某一梯度场方 向流动质子的体素内相位离散。向流动质子的体素内相位离散。