磁共振成像mri成像基本原理宣讲

1、脑卒中影像学诊疗新进展庆阳市人民医院医学影像中心MRI临床应用之第1页MRI成像基本原理与设备第2页MRI系统组成：1、主磁体系统2、梯度磁场系统3、射频系统4、PC及图像处理系统5、其它（控制、梯度冷却等）各系统相互连接，由PC协调控制第3页1. 原子： 电子 1. 含有自旋性, 电荷运动 2. 运动电荷就是电流, 原子 质子 可产生磁场 3. 质子有自己磁场,可将 原子核 其看作一个小磁棒。 中子一、磁共振现象与MRI第4页 图1:质子含有自旋性，所以质子电荷也在运动。运动电荷为电流，并能产生磁场。所以质子有自己磁场，可将其看作一个小磁棒。质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有

2、自己磁场。第5页 氢原子核内只有一个质子，尽管生物组织中有磁性元素约百余种，但现今MRI成像技术中，使用最多为1H。 原因： 1 、占活体组织原子数量2/3。 2 、1H为磁化最高原子核。 形成MRI图像1H原子大部分位于生物组组织 水和脂肪中，所以能够说MRI成像组织 基础是水含量。2.氢原子第6页 图2:正常情况下，质子处于杂乱无章排列状态。当把它们放入一个外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列。第7页 图4:在外磁场中质子并不是静止地平行或反平行于磁力线。而是沿着外磁场磁力线运动。这种运动形式称为“进动”（precession)，进动速度用进动频率来测量即质子

3、每秒进动多少次。进动频率不是一个常数，场强越强进动频率越高。第8页Larmor方程0= B00：进动频率（单位；Hz或 mHz） B0：外磁场强度单位：T（特斯拉） ：旋磁比 此方程表示，随场强增加，进动频率亦增高，其关系由旋磁比所决定。不一样物质旋磁比不一样，如质子为42.5 mHz/T。第9页(2) 射频脉冲(radio frequency pulse, RF) 定义：与质子进动频率相同一个短促电磁波。 目标：是要扰乱沿外磁场方向进动质子，改变排列状 问题：并非任何一个RF脉冲都能扰乱质子排列状态。只有二者频率相同质子才能从电磁波中接收能量，这种现象称之为“共振” （这就是磁共振中共振一词

4、起源） 。第10页 图6:RF脉冲对质子产生两种效应：它把一些质子升到较高能级水平（它们指向下方）它引发质子同时、同相运动。前者造成Z轴，即纵向磁化降低，后者在X-Y平面上产生一个新磁化（）即横向磁化，它伴随进动质子而运动。第11页 图7:RF脉冲中止后，质子从高能态返回低能状态，即重新指向上方图中“一个接一个地”画出来，结果纵向磁化增加，恢复到原来数值。第12页图8: 在RF脉冲中止后，质子失去相位一致性，失去同时化。当您从上面整体地来看这些失相位质子时，就会看到质子逐步呈扇形散开。指向同一方向越来越少，因而横向磁化降低。第13页组织T1与T2 不一样组织T1与T2时间不一样，以此来产生不一

5、样MR信号。第14页磁共振序列T1WI (观察解剖结构）T2WI （发觉病变）Pd-WI （基本不用）FLAIR （发觉病变更敏感）STIR （判断病灶内是否存在脂肪成份）FL2D（SWI）（判断是否是出血）DWI(DTI） （判断是否为急性期病变）MRS （脑功效成像）第15页其它扫描序列灌注加权（PWI）弥散张量成像（DTI）质子波谱成像（MRS）三维容积成像脑功效 成像（fMRI）第16页一、适应症MRI适合用于人体任何部位检验：包含颅脑、耳鼻咽喉、颈部、心肺、纵隔、乳腺、肝脾、胆 道、肾及肾上腺、膀胱、前列腺、子宫、卵巢、四肢关节、脊柱脊髓、外周血管等。 MRI适合用于人体各种疾病诊疗

6、：包含肿瘤性、感染性、结核性、寄生虫性、血管性、代 谢性、中毒性、先天性、外伤性等疾病。第17页二、禁忌证绝对禁忌证：指会造成被检者生命危险情况。1装有心脏起搏器者。2装有铁磁性或电子耳蜗者。 3中枢神经系统金属止血夹。相对禁忌证：指有可能造成被检者生命危险或不一样程度伤害情况，经过解除金属器械后仍可进行检验情况，以及对影像质量不利情况。1体内有金属置人物，如心脏金属瓣膜、人工关节、固定钢板、止血来、金属义齿、避孕环等。2带有呼吸机及心电监护设备危重患者。3体内有胰岛素泵等神经刺激器患者。4妊娠3个月以内早孕患者。第18页MRI图片基本确认确定图片与病人相符合；按照时间、检验方式、扫描序列排列

7、影像资料；首先观察影像表现随即了解临床表现第19页磁共振成像读片次序1、按时间排列图片；2、按序列排列图片；3、先读平扫再读增强；4、先读T1WI，T2WI，再读其它序列；5、功效图象只是诊疗参考。第20页磁共振图像上标识意义OAx-轴位OSag-矢位OCor-冠位S-0位线上I-0位线下R-0位线右L-0位线左A-0位线前P-0位线后第21页磁共振图像基本参数成像参数1、重复时间TR2、回波时间TE3、反转时间TI4、层面厚度5、层间距6、重建野7、矩阵8、激励次数9、扫描层数10、扫描时间图像参数1、MRI编号（MRI号）2、系统编号（Ex）3、序列号（Se号）4、图像号（Im号）5、姓名

8、、性别、年纪6、日期、时间7、窗宽、窗位TR、TE组成T1WI、T2WITR1000 TE 50 T2WITR500 TE 50 T1WITR1000 TE 50 PdWITI 组成反转恢复序列层厚与间隔组成份辨率FOV组成图像大小矩阵组成图像清楚度NEX组成清楚度和扫描时间在一定TR时间内层数与时间无关影响扫描时间参数有TR、矩阵、激励次数第22页颅脑图像；五官图像；胸部图像；腹部图像；盆腔图像；脊柱图像；骨关节和软组织图像；水成像图像。各系统MRI临床应用及图像展示内容提要第23页MRI与CT比较1、无骨性伪影，后颅凹显示好，2、可进行冠、矢及斜位扫描，充分显示病变；3、利用血管流动效应，

9、进行血管成像；4、利用血红蛋白改变规律，了解并判断出血时相；5、成像原因多，对病变敏感性增加，有利发觉微小病变，并在定性诊疗中发挥更加好作用。第24页卒中类型卒中超出二十四小时二十四小时内恢复出血性缺血性脑梗塞TIA脑表面破入脑实质脑出血蛛网膜下腔出血动脉系统静脉系统颅内静脉窦血栓第25页序言脑卒中是当前世界范围内致残率、病死率最高疾病之一。我国在步入老龄化社会，脑卒中发病率呈逐年上升趋势，发病年纪也趋于年轻化。缺血性脑卒中占75-90%，多为非致命性，但致残率很高。伴随神经影像学飞速发展，尤其是各种功效成像不但能显示形态学改变，还能提供脑血流、代谢等方面信息，对脑卒中早期诊疗和正确治疗及预防

10、发挥主要甚至是决定性作用。第26页人体三面示意图横断面冠状面矢状面第27页第28页第29页 影像学检验方法-MR常规MRI磁共振血管成像（MR Angiography， MRA )磁共振扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI)磁共振灌注加权成像（Perfusion Weighted Imaging, PWI)扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI)磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI)动脉粥样硬化斑块成像（Plaque Imaging)磁共振波谱成像（MR Spectro

11、scopy, MRS)血氧水平依赖（Blood oxygen denpendent,BOLD)酰胺质子转移（Amide Proton Transfer,APT）第30页常规MRI T1WI T2WI FLAIR第31页MR血管成像三维重建多方位动态观察评价缺血区供血动脉情况脑MRA无需对比剂，简单、快速、无创第32页 Internal veins 侧脑室纹状静脉（Thalamo striate vein）Prefrontal vein Insular vein 语言区(Broca area) Septal vein 尾状核（Caudate nucleus) Cingular veins扣带回（

12、Cingulate gyrus)(脑岛Insula)Temporal veins 边缘回(Marginal gyrus) 胼祗体(Corpus callosum) SWI显示灰白质和静脉之间病理组织学关系第33页第34页 磁共振扩散加权成像（DWI）DWI提供真实描述组织水分子扩散相对速度图象对比。与传统MR技术不一样，提供了一个新影像对比。表观扩散系数（Apparent diffusion coefficient，ADC）：描述DWI中不一样方向分子扩散运动速度和范围。ADC值与DWI信号呈负指数关系。 DWI ADC第35页DWI在脑缺血中应用动物试验表明,DWI最早可在缺血后2.7min

13、发觉病灶，几乎与脑组织发生细胞水肿时间同时,已成为脑缺血、脑梗死超早期诊疗常规序列。第36页*DWI上高信号病灶细胞毒性水肿:急性梗死，外伤，脑炎等细胞密度高，细胞外间隙小： 淋巴瘤、PNET等 粘滞度高： 脓肿 表皮样囊肿等 第37页正常轴位DWI第38页一、急性缺血性脑卒中CT急性脑卒中首选影像检验方法区分出血和缺血性卒中最好方法 急性缺血性脑卒中CT早期征象 ( 二十四小时,5060%正常)脑动脉高密度征:CT值7789Hu（ 4253Hu ）局部脑肿胀征脑实质密度减低征 第39页大脑中A高密度征第40页尾状核头豆状核岛带边界含糊、局部脑实质密度减低豆状核边缘含糊岛带消失征第41页局部脑

14、肿胀第42页急性缺血性脑卒中急性缺血性脑卒中进行早期溶栓治疗，尽快开通闭塞血管，可抢救缺血半暗带，取得很好疗效。急性缺血性脑卒中CT早期征象阳性率低。因为不一样个体循环和代谢贮备能力不一样，相同时间窗内，患者缺血半暗带千差万别。单纯依靠缺血时间窗来间接推测是否存在缺血半暗带，有严重不足。第43页急性缺血性脑卒中多模式影像学检验 multimode imaging我们非正式、简单地将后者称之为“CT全套或MR全套”CT全套: NECT(平扫)、PCT 、CTA MR全套：T1WI、T2-flair、DWI、 PWI、 MRA/CE-MRA第44页男，72岁，突然左侧偏瘫半小时病例1第45页病例1

15、CTA成像原理-利用血管内注入对比剂后造成与周围组织密度差进行血管成像第46页溶栓治疗后20天复查病例1第47页女，65岁，发病后5小时病例2第48页3月后复查CT病例2第49页急性脑梗塞CT/MR比较第50页急性超急性脑梗塞急性超急性脑梗塞时水肿为细胞毒性水肿，其病理改变为水和钠在细胞内潴留，但其单位体积内增加水分远比血管源性水肿少，故其在CT和传统MR上不易显示当代高清楚MR正是利用细胞毒性水肿使得表面弥散系数（ADC）变小，造成DWI出现显而易见高信号。 第51页第52页男，60岁，右侧肢体无力3小时，伴失语。第53页脑梗塞 女，71岁，突然昏睡1小时第54页脑梗塞 男，76岁，言语不能

16、伴右侧肢体不灵6小时第55页脑梗塞 女，67岁，言语不清，左侧肢体乏力4小时DWI第56页中线旁丘脑梗塞综合征 病例一，男性，62岁。昏睡1天，右侧瞳孔4.0mm，左侧瞳孔2.0mm。第57页中线旁丘脑梗塞综合征 病例二：患者，男，73岁，昏迷4小时入院，双侧瞳孔散大，对光反射迟钝。第58页胼胝体供血胼胝体为多血管供血胼胝体供血一是由大脑前动脉第二组胼胝体旁支，通常有7-20支细小胼胝体动脉，分布于胼胝体和透明隔。二是由大脑后动脉第二组胼胝体压支，供给胼胝体后半上面。第59页三、分水岭梗死（cerebral watershed infarction, CWI)又称边缘带梗死(Borderzon

17、e infarcts)：相邻两条动脉供血边缘带不足缺血造成梗死。占缺血性脑血管病8-53类型皮层分水岭区：皮层前型、皮层后型 皮层下分水岭区（内分水岭区）影像学形态特点楔形点状、条状、串珠样第60页脑分水岭梗死影像学改变： 楔形皮层前型皮层后型第61页脑分水岭梗死影像学改变：点状皮层下分水岭第62页MR灌注加权成像（PWI）动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast，DSC） MRI：双倍对比剂，高压注射器；动脉血质子自旋标识（arterial spin labeling，ASL）MRI：无创，可重复性。第63页 灌注参数CBF：反应每100克脑组织内每分钟

18、血流量。以毫升/100克/分(ml/100g/min)为单位。CBV：感兴趣区毛细血管和大血管血管床容积。以毫升为单位。MTT：对比剂平均经过时间，以秒为单位。TTP：对比剂抵达最高峰时间，以秒为单位。中心容积定律：CBF = CBV / MTT第64页 DSC原理利用顺磁性对比剂Gd-DTPA首过期间引发MR信号改变，得到信号强度时间曲线。经过分析MR信号随时间改变情况，能够得到CBF、CBV、MTT、TTP等参数图。第65页动脉血质子自旋标识(ASL)第66页脑灌注参数分析灌注不足：MTT 、TTP CBV 、CBF侧支循环：MTT 、TTP CBV，CBF 正常再灌注： MTT 、TTP

19、正常 CBV 、CBF或正常过分灌注：MTT 、TTP CBV 、CBF第67页 颅脑MR 功效性图像灌注成像 PWI增强：动态磁敏感对比增强 DSC_MRI 需要注射造影剂DSC成像对象: 短T2*血液（主要指含造影剂血液）非增强: 动脉自旋标识ASL_MRI 不需要注射造影剂ASL成像对象 :磁化标识血液中氢质子它们均可反应组织微血管分布情况及血流灌注状态。第68页常见参数rCBF: 脑血流速rCBV: 脑血容量MTT: 平均经过时间 颅脑MR 功效性图像灌注成像 PWI第69页PWI 在脑中风应用超急性期可显示缺血部位和范围组织血供详细情况灌注不足: M TT 延长, rCBV 降低,

20、rCBF 显著降低; 侧支循环:M TT 延长, rCBV 增加或正常; 血流再灌注: M TT 缩短或正常, rCBV 增加, rCBF 正常或轻度增加; 过分灌注: rCBV 与rCBF 均显著增加。与DWI结合对脑组织进行定性分析颅脑MR 功效性图像灌注成像 PWI第70页 神经系统 功效性图像灌注成像 PWI非增强: 动脉自旋标识ASL_MRI 不需要注射造影剂 安全， 简单， 不增加患者收费，易被患者接收第71页病例：女性，头痛 头晕一周， 常规MR未见异常第72页DWI后处理ADC图未见异常ASL后处理rCBF图见左侧大脑半球血流速减慢第73页 磁敏感加权成像（SWI）磁化率(Su

21、sceptibility)：一个物质在外加磁场作用下磁化程度磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI）利用不一样组织间磁化率差异产生一个独特对比这种对比不一样于质子加权、T1、T2 及 T2*对比，是一个新MRI 成像序列第74页磁敏感加权成像（SWI）SWI对顺磁性物质如脱氧血红蛋白和含铁血黄素等高度敏感，对微出血灶显示比2D梯度回波序列(GRE) 敏感3-6倍SWI被认为是静息态BOLD，用以测量血氧饱和度 定量分析 GRESWI第75页中枢神经系统临床应用 Clinical application脑、脊髓外伤 (trauma)血管畸形（vessel malformation) 脑肿瘤 (tumors) 钙化显示(calcification)脑卒中 (stroke)痴呆 (dementia)第76页SWI 早期敏感检出微出血灶(Microbleed)显示弥漫性轴索损伤(Diffuse axonal injury,DAI)蛛网膜下腔出血（Subarachnoid hemorrhage）脑室内出血（Intraventricular hemorrhage)脑外伤 (Trauma)第77页SWIT2弥漫性轴索损