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文档简介

1、 磁共振成像简介磁共振成像简介 (a short guide to magnetic resonance imaging) 第三军医大学西南医院 丁仕义丁仕义 概念 磁共振成像(mri)是电子计算机将磁共振时发出的电磁波转换为黑白灰阶的有形状的图像。 磁共振实际上应称核磁共振磁共振实际上应称核磁共振(nuclear magneticresonance,nmr)。)。“核”是指“核”是指 nmr 主要涉及到原主要涉及到原子核或核子。”磁”包含两个子核或核子。”磁”包含两个含含义:义:nmr 发生在一发生在一个恒定不变的大静磁场内;需要射频个恒定不变的大静磁场内;需要射频(radiofraquen

2、cy)磁场进行核激励诱发)磁场进行核激励诱发 nmr。”共。”共振”是借助宏观世界的自然现象来解释微观世界的物理振”是借助宏观世界的自然现象来解释微观世界的物理学原理。学原理。磁共振是氢质子在接受能量后由低能级到高能磁共振是氢质子在接受能量后由低能级到高能级,然后再释放能量由高能级到低能级的过程。级,然后再释放能量由高能级到低能级的过程。为了与为了与使用放射性元素的核医学相区别,突出使用放射性元素的核医学相区别,突出 nmr 不产生电不产生电离离辐射的优点,以辐射的优点,以免免“核”引起人“核”引起人们的误解和疑惧,而们的误解和疑惧,而通称磁共振。通称磁共振。 mrimri发展历史发展历史 自

3、三十年代以来,磁共振研究始终自三十年代以来,磁共振研究始终是国际高科技的热点,并有五位科学家是国际高科技的热点,并有五位科学家由此获得诺贝尔奖由此获得诺贝尔奖. mri 发展史发展史 时间时间 作者作者 成就成就 1937 stern 核磁矩规 诺贝尔奖(1943) 1938 rabi 原子束磁共振现象 诺贝尔奖(1944) 1946 bl0ck 测量核磁矩 诺贝尔奖(1952) purcell 1960 英国阿伯丁大学 电子自旋共振 1967 jacrson mr信号 1971 damadian 肿瘤 ti、t2 1973 lauterbur 水模 mr图象,奠定 mri基础 1974 la

4、uterbur 鼠 mr图象 1977 damadian 自身胸部 mri 4h45, 图象加工 1980 各大公司(国际) 应用临床1989 安科公司(国内) 0.15t机 磁共振仪的主要组成和作用磁共振仪的主要组成和作用磁磁体体:产生静磁场,调控质子总 磁矩与静磁场同向射射频频线线圈圈:1.提供能量,激 励氢质子产生共振;2.接受 号;梯梯度度线线圈圈:在磁场中产生梯 度,将发射的核进行空间 定位;电电子子计计算算机机:将信号转变为图 象。 磁共振机分类磁共振机分类按磁场强度:按磁场强度:超低场超低场 0.1低场低场 0.5中场中场 1.0高场高场 1.5 按磁体种类:按磁体种类:超导型超

5、导型永磁型永磁型常导型(阻抗型)常导型(阻抗型) 磁体形状:磁体形状:隧道式漏斗式开放式mrimri的基本原理与图象特点的基本原理与图象特点 人体由原子组成,原子由原子核人体由原子组成,原子由原子核和电子组成,而原子核由质子和和电子组成,而原子核由质子和中子组成。磁共振与质子有关,中子组成。磁共振与质子有关,而且只与带有奇数电荷的质子有而且只与带有奇数电荷的质子有关。关。 mri的基本原理 当施加外磁场(当施加外磁场(bo)后,小磁体的)后,小磁体的自旋轴按自旋轴按bo磁力线方向重新排列。磁力线方向重新排列。再以特定的射频脉冲再以特定的射频脉冲(radiofrequency, rf)激发之,)

6、激发之,小磁体(原子核)吸收能量和释放小磁体(原子核)吸收能量和释放能量而共振,即发生核磁共振现象。能量而共振,即发生核磁共振现象。 mrimri的基本原理的基本原理 当停止发射rf,则被激发的原子核逐渐释放能量(放出电磁波),恢复到原来的低能量位置。这一恢复过程为弛豫过程(retaxation process),而恢复到原来平衡状态所需的时问则称为弛豫时间(relaxation time)(ti, t2) mrimri的基本原理的基本原理 t1是反映自旋核把吸收的能是反映自旋核把吸收的能量传给周围核所需的时间,量传给周围核所需的时间,t2是高能级自旋核的能量传是高能级自旋核的能量传给低能级自

7、旋核所需的时闹,给低能级自旋核所需的时闹,单位毫秒单位毫秒。 mrimri的基本原理的基本原理把核磁共振的信号收集起来,经过计算机转换处理成为模拟灰度,形成图象。 mrimri的基本原理的基本原理 组织间弛豫时间的差别,组织间弛豫时间的差别,是是mri的成像基础,如同组的成像基础,如同组织间织间x钱吸收系数差别是钱吸收系数差别是ct成像基础一样的道理。但成像基础一样的道理。但ct成像多数只算个,而成像多数只算个,而mri有有四个。四个。 mrimri的图象特点的图象特点 1高分辨力。高分辨力。 软组织、脑组织、心脏大血管、椎间软组织、脑组织、心脏大血管、椎间盘和关节等对比度明显高于盘和关节等对

8、比度明显高于ct。mri的的图象以不同恢度表示,亮度与图象以不同恢度表示,亮度与mri信号信号成正比。质子密度越高成正比。质子密度越高t1越短,越短,t2越长,越长,亮度越高;反之亮度越低。亮度越高;反之亮度越低。 mri mri的图象特点的图象特点 2.流空效应(流空效应(flowing void effect)。)。 由于心脏和血管内的血液迅速流动,使发射mr信号的氢原子核移动到接收范围之外,测不到mr信号,在ti wi和t2wi图象上均呈黑色,而心壁和血管壁呈灰白色。使心脏和血管显影,是ct所不能比拟的。 mri的图象特点 3.mra是不用造影剂是不用造影剂 非创伤性的血管造影,应用时间

9、飞跃(tim of flight)和相位对比(phase contrast)技术使血液成为白色,使血管见影。 mrimri的图象特点的图象特点4.任意方位成象。任意方位成象。 可行横、矢和冠状面扫描,在荧光屏上可三维旋转成像。 mri的图象特点5.运动器官成像观察运动器官成像观察。 采用呼吸和心电门控(gating)技术不仅能改善心脏大血管图象,还可获得其动态图象。” mrimri诊断的临床应用诊断的临床应用 1中枢神经系统中枢神经系统 尤其对脑干、幕下区、枕大孔区的显示明显优于ct。(l)血管血管病变病变 脑梗塞:mrict 亚急、慢性脑出血:mrict 急性脑出血:ctmri 脑动脉瘤,动

10、、静脉畸形: mrict(2)脑肿瘤)脑肿瘤(3)脑)脑外伤:脑挫伤外伤:脑挫伤 mrict(4)先天先天畸畸形:如形:如 chiari 畸形畸形(5)脊脊髓髓病变;外伤病变;外伤、脊脊髓髓空空 洞等洞等 2胸部胸部 (1)心脏血管:mrict ( 2)胸壁和纵隔:mrict,直 接分辨血管与淋巴结 (3)肺病变:mrict胸片 3腹部腹部 (1)肝脏:mrict (2)胰腺:mrict、 us (3)肾脏:mrict(4) 胆道: mrict造影, mrcp4盆腔 子宫 : mrict 膀胱:mri=ct 结石: mrict 5骨关节: 软组织及关节 软骨 mrict 骨骼 mrict 平片

11、6.肠肠道道:mrictdc 磁共振增强造影剂:造影剂: 马根维显(magnev i st),磁显葡胺(稀有元素钆的螯合物),gd-dtpa。 循环于血管与细胞外液,经肾和胃肠道排出。不穿透正常血脑屏障。毒性小,安全系数大200。 钆离子有7个电子,顺磁性强,缩短ti和t2,提高分辨率,有利定位、定性。 应用范围:应用范围: 1.鉴别瘤体与水肿区 2.鉴别实体与囊变区 3.定性;肿瘤?良恶性? 4.定位:脑内、外?脊髓内外? 5.平扫(-)或不明确。 6.区别术后残余、复发、液化、疤痕? 7.ct(+)不能增强,诊断困难。 8.为使病变显示更清晰:炎症、脓肿、肉芽肿、 转移。 七、禁忌症与注意

12、事项(一)禁忌症(一)禁忌症 1心脏起搏器及神经刺激器置入者 2体内动脉夹 3人工心脏瓣膜置换者 4.眼球内金属异物或内耳金属假体者 5相对禁忌症相对禁忌症 1)各种金属置入者2)妊娠期妇女、心率失常、近 期心肌梗塞 3)危重病人 4)癫痫病人 5)幽闭恐惧症者 (二)二)注意事项注意事项1 临床与磁共振室的医生共同把好关,防止发 生意外. 2.进入检查室前注意清除某些随身物品1) 金属物品:金属物品被磁铁吸引 飞掷人, 损伤机器。 2)信用卡、磁盘、磁带;失效。2) 妇女检查部位;洗除化妆品(眼影),取 出卫生巾和避 孕环。3.应用药物:幼儿、烦躁、幽闭恐惧症患者适当 用药。 八、磁共振检查

13、的安全问题(一)生化电流感应作用(一)生化电流感应作用 1.心电图改变:t波幅度增加,出现小尖 头波等。一旦磁场 撤除心电图正常。 2.视觉生理变化:光幻觉(闪电色环)。 刺激视网膜上的感光体。 3.皮肤过敏,肌肉抽搐,心室纤颤。梯度 磁场产生电流过大。(二(二)温温度效应:度效应: 射频电波吸收所致。作用微弱,对人体不会产生危害。磁共振检查的安全问题(三)2.0t以下对人体无害,不引起生物损伤,但对妊娠妇女检查应慎重。磁共振检查的安全问题 ( 四)为了防止mri检查可能产生的危害,英美有关委员会作以下规定:1)磁场强度2.ot,交变磁场30.介绍医院mr机主要技术性能 名称:magnetom

14、 open 磁场:0.2 tesla 磁体:常导型、开放式主要主要特特点:点:1购置费用低2维持费用低,不用液氦和液氮3.机器体积小,安装面积小4.磁场均匀度与超导型相同5.临床应用范围广运用于各类病人:老少胖瘦,幽闭恐惧症。观察病人方便。适合于各种部位:床移动范围大,任何部位均可移至磁场中央。介入治疗和穿刺。mrimri照片说明照片说明病人姓名,性别病人姓名,性别 a southwesthosp.chongqing片号片号 magnetom open病人出生年、月、日病人出生年、月、日 h-sp va17b扫描时间(小时、分)扫描时间(小时、分) 检查日期检查日期image(8)一图像序数)

15、一图像序数study(z)检查序列)检查序列 比例尺比例尺r右侧右侧post cm一增强一增强sel(ftzd) sp一层面位置一层面位置 sl一层厚一层厚 tr一(脉冲)重复时间一(脉冲)重复时间 fov一视野一视野 te一回波时间一回波时间 sagtra一图像方位一图像方位 ta一采集时间一采集时间 w:900tc一采集次数一采集次数 head c:40se序列各加权像的参数 tr te t1wi 短(短(500ms) 短(短(25ms) t2wi 长(长(2000ms) 长(长(75ms) 正常人体组织mr信号特征 了解正常人体组织 mr信号的特征 是mr诊断的基础。一、脂肪、骨髓一、脂

16、肪、骨髓组织脂肪的 t1 短、t2 长、pd 高,故不论在 tlwi、t2wi 和 pdwi 图像上均呈高信号(白色);但随着tr 的延长,在 pdwi 图像上脂肪信号有逐渐衰减降低之势。这是脂肪抑制技术的基础。 骨髓内因含有较多的脂肪成分,在 mr 扫描图像上亦呈高信号,和脂肪组织信号有相似的特征。因此,mr 骨髓成像技术对于骨髓疾病尤其是对于早期的骨髓转移或骨髓瘤等特别敏感,故临床上有着广泛的用途。 二、肌肉、肌二、肌肉、肌腱腱、韧带、韧带 肌肉组织的 t1较长,t2较短,故在 tlwi、t2wi和 pdwi上均呈中等强度信号(黑灰或灰色)。肌腱和韧带组织含纤维成分较多,其信号强度较肌肉组

17、织略低。 三、骨骼、钙化三、骨骼、钙化 骨骼和钙化内含大量钙质,水分含量甚少,故其 t1值很长,t2值短,pd很低,故无论 t1wi、t2wi和pdwi图像上均呈信号缺如的(低)信号区,故在 mr扫描图像上不易显示出早期的骨质破坏及较小的钙化灶是其缺点。 四四、软软骨骨 软软骨骨组组织织分分为为纤纤维维软软骨骨和和透透明明软软骨骨,纤纤维维软软骨骨的的信信号号强强度度比比骨骨髓髓和和钙钙化化略略高高,但但仍仍呈呈低低信信号号;透透明明软软骨骨的的 tl 和和t2 较较长长,pd 高高,故故在在 t1wi图图像像上上呈呈较较低低信信号号,在在 t2wi和和 pdwl 图图像像上上呈呈中中等等灰灰

18、色色信信号号。 五、气体五、气体 气体的 t1 值很长,t2 值很短,pd很低,故在各种成像图像上肺组织均呈较低信号。 六、水分六、水分 水 t1值较长,t2值明显延长,故在 tlwi图像上呈较低信号,t2wi图像上信号明显增加,呈鲜明的高信号为其特征。 六、血流六、血流 快速流动的血液因其“流空效应”,在各种成像上均呈低(无)信号血管影;而缓慢或不规则的血流如湍流、旋流等,血管内信号增加且不均匀。 组织名称组织名称 tiwi pdwi t2wi 脂肪、骨髓 白 白 灰白 肌肉 黑灰 黑灰 灰 肌牌、韧带 黑 黑 黑灰 骨骼、钙化 黑 黑 黑 纤维软骨 黑 黑 黑灰 透明软骨 黑灰 灰 灰 气体 黑 黑 黑 水分 黑 黑灰 白 血流 黑 黑灰 黑灰度由低至高分为黑、黑灰、灰、灰白和白五级,分别表示不同组织的信号特征.异常病变的mr信号分析 一、水肿一、水肿 无论何种类型水肿,细胞内或组织间隙内的含水量增加,均使t1值和t2值延长,pd值降低,放在t1wi和pdwi图像上水肿区呈较低信号,而在t2wi图像上则呈明显的高信号,对比鲜明。 二、出血二、出血血肿的信号强度随血肿期龄而发生变化。一般出血 3 天内为急性血肿,4 天至 2 周内为亚急性血肿,2 周以上为慢性血肿。各期血肿的 mr信号变化规律

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