磁共振成像基本知识ppt

1、石玆共振成像基本知识天津医科大学总医院吴恩惠mri成像操作步骤将病人置于强磁场 发射rf （射频）脉冲 中止rf （射频）脉冲 接收体内发出的信号 重建mri图像质子一小磁体h核一个质子质子 带正电荷自旋运动运动的电荷一电流一磁场质子排列无强磁场一排列无序在强磁场内一排列有序平行于（指向上），反平行于（指向下）磁力线 前者处于低能级，略多进动(precession)与进动频率(precession frequency )有序排列的质子沿旋转轴呈锥形旋转一进动质子每秒进动的次数一进动频率(坐标系统、(coordinate system)z轴代表磁力线方向xy轴为与z轴垂直的平面箭头代表磁矢量纵向

2、磁化(longitudiiial magnetization) 指向上与指向下质子的磁矢量抵 消，余下指向上质子的总磁矢量为 纵向磁矢量 磁化沿外磁场纵轴方向因而得名 病人成一磁体.j射频脉冲与共振(radiofrequencv pulse and resonance)发射与质子进动频率相同的射频 脉冲，质子吸收能而发生共振 与进动频率相同的射频脉冲可由 larmor方程算出larmoi方程3 o= y bo3°：进动频率（单位hz或mhz） y : 旋磁 比（gyromagnetic ratio ） bo：外磁场强度（单位tesla, t）场强增加，频率增高h质子进动频率不同物质旋

3、磁比不同 h质子进动频率（3。42.5mhz （1.0t）（42.5百万次/秒）射频脉冲效应纵向磁化减小质子吸收能后，从低能级（指向 上）跃迁到高能级（指向下）， 指向下抵消指向上质子的磁力， 引起纵向磁化减小射频脉冲效应横向磁化(transverse magnetization)4引起质子同步、同速运动，处于 同相(inphase),在xy平面上 产生新的磁化即横向磁化弛豫中止射频脉冲，同时、独立发生 两个过程：纵向磁花开始恢复一纵向弛豫(longitudinal relaxation )横向磁化开始消失一横向弛豫(transverse relaxation )纵向弛豫高能级（牯向下丁质子逐

4、个回到低能级（指向上）是连续能传递过程，纵向磁化增加并复原能传给周围（晶格），又称自旋 晶格弛豫（spin-lattice relaxation ）横向弛豫不同频率的质子不再被强制于同相，很快失去相位一致性，横向磁 化减小、消失一横向弛豫，又称自 旋一自旋弛豫(spin-spin relaxation )z zzcb cb cbb纵向弛豫时间(longitudinai relaxation time, 耳)纵向磁化增加到复原所需的时间是时间常数，非绝对时间不依赖于质子进动 高场强 t长abdabdoz fxcdcp cpabd横向弛豫时间、(transverse relaxation time

5、, t)横向磁化减小到消失所需的时间依赖于质子进动abdabdoz fxcdcp cpabdti与丁2ti与t2不是弛豫结束所需时间t纵向磁化恢复至原磁矢量的 63%所需时间t2横向磁化减小到原磁矢量的37%所需时间t长于t2t2倍、5倍、10倍于丁2 生物组织的ti与t2t 3002000mst2 30 150mst t2与组织性质t1 t2不反映组织性质，不能就此作组 织分类水t 丁2长脂肪t 丁2短病变组织含水量高t1t2长影响i；因素t短，如组织成分、结构、磁环境 质子与晶格频率接近，传能快脂肪质子传能给晶格慢 t】长，如水（小分 子，运动快）外场强场强高，质子进动快，向频率较慢的晶格

6、传能较难0长影响丁2因素外磁场与组织内局部磁场不均匀性局部磁场均匀（水），质子的同相位维持时间长丁2长局部磁场不均匀（含大分子液体），失去相位一致性快丁2短t曲线(curve)以时间为横轴，以纵向磁化为纵轴绘制的一条曲线t曲线向上走行long it. mag n.丁2曲线(t, curve)以时间为横轴，以横向磁化为纵轴绘制的一条曲线丁2曲线向下走行mag n.90°脉冲 180°脉冲使纵向磁化减小、消失，横向磁化 出现磁化倾斜了90。的脉冲 倾斜180。为180。脉冲总磁矢量与mr信号横向磁化与纵向磁化合成总磁矢量，由xy平面转到z轴方向，呈螺旋式运动，强度与方向不断改变

7、, 在天线感应一个电流mr信号自由衰减信号(free induction decay, fidwsignal)总磁矢量感应的电流信号逐渐减小、消失，但频率不变q 90°脉冲后得最强信号重复时间两个连续脉冲间的间隔时间tr可长可短可由操作者选择脉冲序列作用脉冲可以是90°或180。tr可长可短可组成多种脉冲序列脉冲序列决定获得组织的何种信号tr与i；加权像>a： t短 b： t长长tr, a、b纵向磁化均复原，无差 别，第二个90°脉冲，横向磁化也是等 量的，不产生对比，得不到t加权像rf pulserf pulsetrlongtr与ti加权像a： ti短 b

8、： ti长短tr,短t的a,纵向磁化大于长ti 的b,第二个90。脉冲，a、b的横向磁化出现差别，产生对比短tr显示出t差别的图像一 t加权像frame 0 frame 1 frame 2 frame 3 frame 4 frame 5trshorttr与质子密度加权像。无质子部位无信号，质子多的部位， 强信号很长tr, t不起作用，信号差别决定 于质子密度一质子密度加权像(proton weighted image, pwi)长 tr > 1500msec短tr< 500msec长tr三倍于短tr90°脉冲产生横向磁化，中止脉冲横 向磁化消失，在1/2 te,施加180

9、。脉 冲，等1/2 te,质子重聚引起横向磁化，出现较强信号一自旋回波180° puts® st timete/2*d自旋回波时间(time to echo> te)90°脉冲与自旋回波之间的时间te可由操作者选择te与丁2加权像te影响t?信号与图像极短tet 2信号强度差别小较长te 信号强度差别靠丁2很长te 产生重丁2加权像但信号衰减长te短te长 te> 80msec短 te< 30msec长te三倍于短te90° 脉冲一等待te/2180°自旋回波脉冲序列脉冲一等待te/2记录信号一一个自旋回波脉 冲序列可重复2次

10、或多次ie- te trmr image自旋回波脉冲序列临床常用的序列，恰当的使用tr与te 可获得pwi、twi和t2wi长 tr 短 tepwi长 tr 长 tetqwi短 tr 短 tetiwi自旋回波脉冲序列长tr短tea、b两组织长tr时纵向磁化已全恢复，不能显示口差别所致强度上的差 别；短te时ab的丁2所致强度差别也不 被显示，信号差别靠质子密度的差别pwi自旋回波脉冲序列长tr 长te长trt差别不显示长tet2差别突出t2wi自旋回波脉冲序列短tr短te短trt差别显示短te丁2差别不显示tjwi部分饱合脉冲序列 (partial saturation sequence )9

11、0°脉冲短tr质子未全弛豫，t对信号强度起作用twi饱合恢复脉冲序列、(saturation recovery pulse sequence )90°脉冲长tr质子弛豫处于饱合状态（质子已全部弛豫），图像对比主要决 定于质子密度pwi反转恢复序列、(inversion recovery sequence )180°脉冲一90。脉冲180°脉冲一180°脉冲到90。脉冲间的时间为反 转时间(ti)t差别引起的信号差别起作用twi180°o180°90*0180°90°nnnnnntrtl -mr image

12、影响mri图像的参数由组织特性决定的操作者可选择的技 术参数参数tit2质子密度流空现象脉冲序列tr teti使用对比剂快速成像序列梯度回波序列(gradient echo sequence ) 用小翻转角脉冲代替90°脉冲 用梯度场代替180°脉冲缩短tr以达到快速成像的目的多层面成像(multislice imaging )一个层面成像，等待tr时，对其它多 个层面进行测量，tr期间记录了多个图像的信号层面选择梯度线圈一梯度场不同层面磁场强度不同不同层面质子进动频率不同 选用与质子进动频率相同的rf 脉冲激发1.41.5a1.6 t层厚选择带宽脉冲频率范围 宽带宽厚层厚

13、 梯度场场强差别大梯度场薄的层厚60 a60 b5664|68 mhzslice 1slice 264 6572 mhzuslice 3信号层面定位频率编码梯度 (frequency encoding gradient) 相位编码梯度 (phase encoding gradient)计算机fourier转换 既定层面不同频率、不同相位的信号 及其强度，重建图像流空现象(flow void phenomenon )对某一层面发射90°脉冲，层面内质子包括血管内血液均受激发，中止脉冲记录该层面信号时血液已离开受检层面，测不到信号，成为无信号带流动相关增强现象(flow related

14、enhancement)在第二个90°脉冲前，等待较长时 间，层面内质子产生弛豫，血管内弛 豫质子流出该层面，而全部纵向磁化 的质子流入。90°脉冲，使血管的信 号高于血管周围组织，成为高信号带顺磁性物质顺磁性物质轧（gd）局部产生磁场,缩短周围t与丁2体内脱氧血红蛋白与正铁血红蛋白是顺磁性物质mri对比剂(gadolinium, gd)稀土元素，游离状态有毒，同dtpa连接(螯合物)gd-dtpa无毒商品名：磁显葡胺、magnevist 剂量 0.lmmol/kg iv质子mri奇数质子用于成像偶数质子不能用于成像体内h核丰富，信号最好、最强mr机主磁体分型永久磁体 (p

15、ermanent magnets )阻抗磁体(resistive magnets)超导磁体(superconducting magnets)永久磁体永久带有磁性不耗能热稳定性差场强低0.3t磁体重阻抗磁体线圈通电时产生磁场耗电能产热需冷却 场强不高超导磁体超导材料线圈在超导温度(-269°c)对电流无阻力，电流持久流动恒定磁场 场强高0.5-1.5t场强均匀 造价贵 冷却剂贵grad<enfracjocoilst«el(3 frequency/ winding gmagneiand cortro<data acauisibon and pcocessmq匀场线圈梯度线圈体线圈表面线圈mr机安装强磁场对金属机械、电设备如计算 机、监测仪、起搏器、x线机产生不 良影响。运动的大型金属物体，如电梯、汽车影响磁场，应避开用faraday屏蔽，以免mr机内外电磁 波的相互干扰高信号（白影）结构（短t长丁2）蛋白亚急性出血（正铁血红蛋白）低信号（黑影）结构（长t1短丁2） 钙 骨 铁 含铁血黄素 急性出血 流空血管病理组织信号强度组织t.wi t2wirrtu cu cu rnw lg -inm -m g4mu 口 亠 ubnor 亠 u"b411111tr -tr -ft tr x - tn /i-jtmu mm rn嘗 虫口 官/