mri诊断学PPT课件

1、mri诊断学 MRI诊断学 MRI原理 中枢神经系统正常MRI表现 中枢神经系统疾病MRI诊断 mri诊断学 MRI原理 1、核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging,NMRI-MRI）基本原 理 人体置于强磁场中-体外发射无线 电波-瞬间关掉无线电波-接受 人体内发出的磁共振信号-用磁共 振信号重建图像 mri诊断学 MRI原理 1)物理学基础 A、物质的磁性所有物质均有磁性。 永磁铁、镍、钆等为永磁体。 电磁电流通过环形线圈形成磁场。 核磁氢质子自旋，相当于正电荷在 环形线圈中流动，产生的磁场。中子也 可。 原子核中的含有奇数质子/中子方 有磁性。

2、 mri诊断学 MRI原理 用氢（H）质子成像的原由： 为磁化最高的原子核 占活体组织原子数量的2/3，形成MRI的 氢原子大部分位于生物组织的水和脂肪 中。 mri诊断学 MRI原理 各种磁体磁和非磁同位素 mri诊断学 MRI原理 以磁矩M表示核磁磁场 mri诊断学 MRI原理 各个质子的M为任意取向（M=0） B0 mri诊断学 MRI原理 质子群宏观磁化矢量的旋进质子和陀螺旋进的比较 旋进 自旋 旋进频率 B0为主磁场强度，用T为单位。 R为磁旋磁比，F磁矩进动频率。 mri诊断学 MRI原理 核磁共振 共振现象90度脉冲对宏观磁矢量M的作用 90射频脉冲 mri诊断学 MRI原理 9

3、0度脉冲后在XY平面M值最大 180度脉冲后Mz为负值 mri诊断学 MRI原理 1、纵向磁化 2、纵向磁化减小与横向磁化 射频脉冲RF，RF与质子进动频率相 同出现共振。质子吸受能量磁 矢量方向改变横向磁化。 3、驰豫与驰豫时间 RF中止驰豫（relaxation） mri诊断学 MRI原理 纵向驰豫纵向磁化恢复（T1恢复 63%的时间） 横向驰豫横向磁化减少（T2减少到 37%的时间） mri诊断学 MRI原理 核磁驰豫 90脉冲停止后宏观磁化矢量M 的变化 纵向驰豫时间 100% 63% 纵向驰豫 mri诊断学 mri诊断学 mri诊断学 MRI原理 分子的布朗（Brown）运动横向驰豫

4、时间 横向驰豫 mri诊断学 MRI原理 磁共振的量子物理学 低能态取向的氢原子核 波动必须为 Larmor频率， 并且要作用 于XY平面 T1 T2 各种频率的 波动，在各 个方向均可 起作用 mri诊断学 MRI原理 驰豫与生物组织某些物理、化学因素的 关系 温度、粘度对磁波动频率的影响 蛋白质分子使水的T1缩短 mri诊断学 MRI原理 信号参数 1、核磁共振信号 自由感应衰减（FID） 傅立叶变换使FID形成MR波谱 mri诊断学 MRI原理 自旋回波脉冲序列 自旋回波（spin echo ,SE）序列为MR最基本、 最常用的脉冲序列。 90脉冲后，间 隔时间（Ti） 再发射180脉冲

5、， 测量回波信号。 重复这一过程。 TE（回波时间）90脉冲至测量回波的时间 TR（重复时间）2个90脉冲之间的时间 mri诊断学 MRI原理 D为为180脉冲使这些磁矢量绕脉冲使这些磁矢量绕X轴转轴转180。 E为经过为经过TE/2时间，时间，Mxy又达最大值。又达最大值。 F为为Mxy趋于零。趋于零。 A、B为为90脉冲使纵向磁化矢量脉冲使纵向磁化矢量M0转到转到XY平面。平面。 C为 为Mxy丧失聚合。丧失聚合。 mri诊断学 MRI原理 SE序列时质子群信号强度的变化与T2和T2的关系 mri诊断学 MRI原理 SE序列时质子群信号强度的变化与T2和T2的关系 mri诊断学 MRI原理

6、 T2和SE序列测量所得T2值之间的关系 180脉冲使FID产生回波 mri诊断学 MRI原理 质子密度加权像 TR选用比受检组织长的TR（1500- 2500ms）,TE选用比受检组织T2短的TE （15-25ms），则回波信号幅度与质子密 度有关。 mri诊断学 MRI原理 T1加权像 各种组织T1约500ms. TR定为500ms,TE选为15-25ms,回波信号 反映的是组织不同T1信号强度的差别。 mri诊断学 MRI原理 T2加权像 TR用比T1显著长的时间1500-2500ms。 TE选用与组织T2相近的时间90-120ms. 则两个不同T2组织的信号强度的差别明 显。为T2加权

7、像。 mri诊断学 MRI原理 (五)对比逆转 选用不同参数可使2种生物组织的MR信 号对比发生逆转。 SE序列 TR500ms TE短 TE长 脂肪 白色 黑色 尿液 黑色 白色 mri诊断学 MRI原理 (六)多回波序列 90脉冲后,连续加180脉冲,使Mxy在XY平 面产生多次回波，随着TE的延长，T2W 作用显著，长T2组织信号强（如脑脊 液）。周围灰白质对比消失，信噪比 mri诊断学 MRI原理 （七）图像亮度与T1、T2、N（H）、f(V)、 TR、TE的关系 N（H） 信号 （质子密度） f(V)扫描层流动质子的函数。信号高或低 T1：越短，信号越强。T1长，信号弱。 T2：越长

8、，信号越强。T2越短，信号弱。 TR：大于T1时，亮度与T2W、质子密度加权 有关。 TE：小于T2时，亮度与T1W、质子密度加权 有关。 mri诊断学 MRI原理 三、部分饱和脉冲序列（SR） 90脉冲后，在Mz未达最大饱和值，于TR期加 第二个90脉冲。测量MxyFID信号。信号强度 取决于T1和N（H）。TR短，偏T1。TR过长， 信号强度取决于 N（H）。 mri诊断学 MRI原理 部分饱和脉冲序列（SR） 8种不同TR扫描时脑组织和脑脊液信号强度的差别 mri诊断学 MRI原理 四、反转恢复脉冲序列（IR） 先-180RF，间隔500ms，90RF，10ms后， 180RF，测回波。

9、T1信号为主，显示精 细解剖。 mri诊断学 MRI原理 反转恢复脉冲序列（IR） mri诊断学 MRI原理 空间定位 1、梯度磁场 纵向梯度磁场的产生矢状方向（X轴）梯度磁场 冠状方向（Y轴）梯度磁场 mri诊断学 MRI原理 2、层面的选择 横轴断层层面选择 断层面厚度与梯度场的关系 mri诊断学 MRI原理 Gx方向行 频率编码 mri诊断学 MRI原理 相位编码 相位编码示意图 mri诊断学 MRI原理 二维傅立叶变换图像重建方法 二维MRI图像的形成 mri诊断学 MRI原理 自旋回波扫描2D-FT成像 mri诊断学 MRI原理 4、驰豫时间与MRI成像 肝140-170 T1 肝癌

10、300-450 胰180-200 T1 胰癌270-400 肾300-340 T1 肾癌400-450 mri诊断学 MRI原理 组织 T1 T2 大脑 600 100 脑桥 380 80 小脑 585 90 脑脊液 1155 50 头皮 235 60 mri诊断学 MRI原理 梯度回波脉冲序列 1、小角度激励 梯度场诱发去相位 特点：X、Y、Z轴 去相位彼此独立， 具有相位“记忆功能” mri诊断学 MRI原理 二、梯度回波脉冲序列的机理 mri诊断学 MRI原理 二、梯度回波脉冲序列的机理 mri诊断学 MRI原理 二、梯度回波脉冲序列的机理 mri诊断学 MRI原理 二维FLASH脉冲序

11、列 二维FLASH的基本原理 mri诊断学 MRI原理 稳定状态FLASH磁周期 二维FLASH的基本原理 mri诊断学 MRI原理 四、二维FISP（稳定进动快速成像）的 基本原理 二维FISP序列 mri诊断学 MRI原理 二维FISP（稳定进动快速成像）的基本 原理 梯度对相位的影响 mri诊断学 MRI原理 二维FISP（稳定进动快速成像）的基本 原理 稳定状态的FISP mri诊断学 MRI原理 流体的MR信号 1、流体的基本类型 层流 喘流 2、血流呈低信号 3、血流呈高信号 mri诊断学 MRI原理 2、血流呈低信号 原因：1）血管垂直或近乎垂直切面，相 同的血流不能既接受90又

12、接受180脉冲激 励，在SE序列时形成回波。因而不产生 信号。（流空效应） mri诊断学 MRI原理 2、血流呈低信号 SE序列，TR长，被激励的血流已流出层 面，不产生信号。如TR短，饱和的血液 已流出层面，而新流入层面未饱和的血 液可出现强度不同的信号。 mri诊断学 MRI原理 血流呈低信号 原因： 2）如血管平行于切层面，在90和 180脉冲间（TE/2），流动血液进入主磁 场和梯度磁场的一个新区域。质子群不 能被180脉冲翻转且相位一致产生回波， 从而MR信号明显减弱。冠状位扫描，颈 动、静脉均表现为低信号。 mri诊断学 MRI原理 血流呈低信号 原因：3）在层面上沿频率编码方向运

13、动 的质子群出现去相位，引起流动质子群 的信号减弱或完全无信号，也称作“流 空”。 mri诊断学 MRI原理 血流呈低信号 原因：4）湍流：稳定的流速如出现任何 偏离，如血管狭窄、不规则，相应的增 加流速去相位，也可形成流空。 mri诊断学 MRI原理 血流呈低信号 因流动的血液表现为低信号，当血管壁 或血管腔有静止性病变如血栓、肿瘤、 粥样斑块。在低信号的血管中表现为高 信号。 mri诊断学 MRI原理 3、血流呈高信号 原因：1）飞越时间和流入性增强效应 飞越时间有纵向磁化矢量的血液团， 在某一时期（选择性RF脉冲激励）被标 记，而于另一时期被检出，因在标记和 检出之间血液团的位置已有改变

14、，称飞 越时间。 mri诊断学 MRI原理 血流呈高信号 几个激励脉冲周期后静止组织已部分饱和，新流入层 面未饱和质子群接收激励，出现的信号和对比度均较 周围静止组织高。 mri诊断学 MRI原理 血流呈高信号 原因：2）舒张期伪门控致动脉高信号 使用心电门控MR扫描层面上，舒张期由 于血管内血流滞缓，动脉血流信号强度 增高。同样，如果不使用心电门控，受 检者心动周期与重复时间TR偶尔同步， （心率60/min,TR=1s），产生类似用心电 门控的结果。 mri诊断学 MRI原理 血流呈高信号 原因：3）偶回波血流呈高信号 在多回波信号中，平行于切层面的血管 偶数回波信号比奇数回波信号强。 m

15、ri诊断学 MRI原理 血流呈高信号 第一回波血流表现为门脉低信号偶回波血流表现为高信号 mri诊断学 MRI原理 血流呈高信号 4）梯度回波序列血流呈现高信号 流动质子群的相位重聚不需要180脉冲， 流动质子群信号的产生不一定在切层内， 所有被激励的质子也形成MR信号。流速 快的血流呈现高信号。TE短，平行于切 层面的血管信号也较强。 mri诊断学 MRI原理 血流呈高信号 颈部横轴位FLASH准T1加权像，（TR220/TE10?FL90） 颈总、颈静脉、椎动脉表现为高信号 mri诊断学 MRI原理 磁共振血管造影 一、MRA的基本理论和主要技术 （一）飞越时间和流入性增强效应 反映流动质

16、子群与周围静止组织纵向磁 化矢量的宏观变化。 （二）流动液体的相位效应 （三）梯度运动相位重聚技术 （四）预饱和技术 mri诊断学 MRI原理 化学位移成像与频谱分析 化学位移因分子环境（既核外电子 结构）不同引起共振频率上的差异。 频谱分析不同分子环境其频率上的 差异仅百余或数百赫兹（Hz），其数量 与所检测原子核共振频率差异相对应为 数个ppm。运用化学位移的方法研究分子 结构即频谱分析。 mri诊断学 MRI原理 一、化学位移伪影 在人体同一部位脂质中的氢质子发出的 信号离开了水质子发出的信号，在图像 上处于不同的像素位置，从而在梯度编 码方向上脂质含量差异很大的两种组织 的界面，可出现

17、黑白不同的条带状影。 把这种质子共振频率差异形成的图像失 真，称为“化学位移”伪影。 mri诊断学 MRI原理 二、水和质子像 利用水和脂子两种质子共振频率上的差 异可分别形成纯水或脂质的质子图像， 其成像方法有两种，一为Dixion法，一为 CHESS法。 mri诊断学 MRI原理 三、MR波谱分析 1、在出现强的水和脂肪信号的情况下， 利用抑制技术行氢原子的频率分析，可 测定人脑某些低浓度的代谢产物。 2、P的磁共振频谱分析（MRS）可判定 磷的代谢产物如三磷酸腺苷（ATP）、二 磷酸腺苷（ADP）、磷酸肌苷PCr、无机 磷等的浓度。 mri诊断学 质量控制 伪影 1、化学伪影伪影 mri

18、诊断学 质量控制 2、卷褶伪影 被检查解剖部位的 大小超出视场 （FOV）范围时， FOV以外的部分的 解剖部位的影像移 位移位或卷褶到下 一张图像上。 mri诊断学 质量控制 3、部分容积效应 4、运动伪影 1）生理运动伪影 mri诊断学 质量控制 2）自主性运动伪影 肝脏扫描相位/频率交换前后主动脉搏动伪影变化 mri诊断学 质量控制 自主性运动伪影 脑脊液波动伪影 FLASH T1加权像 mri诊断学 MRI原理 3）金属异物伪影 胸罩钩引起的伪影避孕器周围的低信号盲区 mri诊断学 造影剂 原理：某些物质进入人体后，能改变质 子周围的局部磁场，如Gd。这些物质接 进共振着的氢质子时，造

19、成T1和T2时间 明显缩短。这种能引起质子弛豫时间缩 短的物质为“顺磁性物质”。用于MRI 检查的顺磁性物质被称为顺磁性造影剂 （PCM）。临床应用最广泛的MRI造影 剂为Gd-_DTPA(钆-二乙烯五胺乙酸)。 mri诊断学 造影剂 药物动力学基础 特性：1、弛豫性强 2、毒性小 3、安 全系数大 4、细胞外分布 5、不通过正 常的血脑屏障 6、迅速由肾脏排泄 7、 在人体内结构稳定 8、具有高容解度 mri诊断学 造影剂 Gd-DTPA的临床应用 剂量与注射速度 由于它的浓度与MRI信号强度之间不存 在线性关系，剂量为0.1mmol/kg，60秒 注射完毕。 mri诊断学 造影剂 Gd-D

20、TPA的临床应用 一、中枢神经系统 1、发现脑外、脊髓外等信号的小病变。 2、确定脑外或脑内肿瘤。 3、进一步显示肿瘤内部情况。 4、鉴别水肿与病变组织。 5、某种程度上区分肿瘤与非肿瘤组织。 6、碘过敏者。 mri诊断学 造影剂 Gd-DTPA的临床应用（中枢神经系统） 左侧小听神经瘤 增强前 增强后 mri诊断学 造影剂 Gd-DTPA的临床应用（中枢神经系统） 前颅凹底转移瘤 mri诊断学 造影剂 Gd-DTPA的临床应用（中枢神经系统） 胸段髓内肿瘤 mri诊断学 造影剂 Gd-DTPA的临床应用（中枢神经系统） 鞍上生殖细胞瘤 SE序列T1加权增 强前、后 mri诊断学 信号异常的病

21、理生理基础 MRI的信号强度是多重组织特征参素的 可变函数，它所反映的病理生理基础较 CT更广泛，具有更大的灵活性，从而决 定了这种检查方法更具有开拓性。 T1、T2时间、氢质子密度、血液（或脑 脊液）的流动、化学位移对图像对比度 起了重要作用，它是区别不同正常组织， 区分正常与异常组织的主要MRI诊断基 础。 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 骨胳肌T1长 骨皮质H密度低 T1图 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 T2图 水肿T2长 含铁血黄素T2短 转移瘤软骨肉瘤 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 3T脑的MRA 血管信号强弱与扫描脉冲序列所使用的扫描参数有关 mri诊断学 信

22、号异常的病理生理基础 颈部椎管内肿瘤 增强前增强后 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 水 1、MR信号的80%来自细胞内，20%源自 细胞外间隙。 2、自由水：有较高的自由运动频率，T1 长。 结合水：依附大分子如蛋白质周围构成 水化层，自由运动频率大幅减小，接近 拉摩尔共振频率（6-65MHz），T1时间 也很长。 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 自由水和结合水的意义： 囊性星形胶质细胞瘤与囊肿，CT均表现 为低密度，不易区别。MRI在T1图上由 于囊性星形胶质细胞瘤中的囊液富含蛋 白质，T1短于脑脊液，所以信号较脑脊 液高。 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 星形胶质细胞瘤T1低信号，T2高信号。 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 脑外肿瘤T1和T1增强后 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 MRI较CT更能显示脑软化灶，因脑软化 灶在显微镜下由脑实质分隔的小囊组织 成，靠进蛋白质表面的膜状结构，有较 多结合水，T1较短，图像较CT清楚。 所以MRI更接近病理所见。 mri诊断学 信号异常的病理生理基础 梗阻性脑积水时，脑脊液渗漏到周围脑 白质，变成结合水，信