MR诊断总论课件

1、磁共振成像（MRI）诊断学阳江春江医院张志军电话:135426845711磁共振成像（MRI）诊断学阳江春江医院1 第一章 总 论 第一节 磁共振成像基本原理 第二节 磁共振成像技术 第三节 磁共振成像机结构 第四节 磁共振成像图像特点 第五节 磁共振成像临床应用 第六节 磁共振成像进展2 第一章 总 论 第一节 第一章 总 论发展概况： 1946年 美国斯坦福大学Bloch与哈佛大学 Purcell 同时发现核磁共振现象（NMR） 1952年 获诺贝尔物理学奖 1952 研究物质分子结构的化学分析技术 70年代 NMR与医学诊断联系起来 1976年 首先实现人体手部成像 1980年 第一台M

2、RI机问世 1985年 第一军医大学南方医院引进第一台MRI机 1989年 国内开始生产MRI机并投入临床应用 3 第一章 总 论发展概况：3 第一章 总 论名词：核磁共振： NMR nuclear magnetic resonance磁共振成像：MRI magnetic resonance imaging4 第一章 总 论名词：4第一节 磁共振成像基本原理 定义：利用人体内固有的原子核，在外加磁场作用下产生共振现象，吸收能量并释放MR信号，将其采集并作为成像源，经计算机处理，形成人体MR图像。5第一节 磁共振成像基本原理 5第一节 磁共振成像基本原理成像条件： 人体内原子核氢质子（H） 外加

3、磁场主磁场（B0） 梯度磁场（Gy Gx Gz） 交变磁场（RF） 中心控制系统计算机6第一节 磁共振成像基本原理成像条件：6第一节 磁共振成像基本原理自旋质子： 任何一个原子核，只要其所含质子或 中子任何一个为奇数时，原子核带有“净 电荷”，有绕着自旋轴自旋的特性，具备 磁性，1H只有一个质子，没有中子，称为 自旋质子。7第一节 磁共振成像基本原理自旋质子：7第一节 磁共振成像基本原理氢原子磁矩进动学说（经典力学理论）一、氢原子核磁矩平时状态-杂乱无章二、氢原子置于磁场的状态-磁矩按磁 力线方向排列三、施加射频脉冲-原子核获得能量四、射频脉冲停止后-产生MR信号原子核的能级跃迁学说（量子力学

4、理论）8第一节 磁共振成像基本原理氢原子磁矩进动学说（经典力学理论）第一节 磁共振成像基本原理弛豫过程： 射频脉冲去除后，在静磁场作用下，质子从高能量状态（与磁场垂直位置）到低能量状态（与磁场平行位置）的恢复过程弛豫时间： 射频脉冲去除后，有静磁场作用下，质子恢复到平衡位置所需时间为弛豫时间。9第一节 磁共振成像基本原理弛豫过程：9第一节 磁共振成像基本原理一、纵向弛豫：90射频脉冲停止后，磁化分量 Mz逐渐增大到最初值，呈指数规律缓慢增长， 由于是在Z轴上恢复，称为纵向弛豫。 T1弛豫时间（纵向弛豫时间）规定为Mz达到 其最终平衡状态63%的时间二、横向弛豫：90射频脉冲停止后，磁化分 量M

5、xy很快衰减到零，呈指数规律衰减，称 为横向弛豫。 T2弛豫时间（横向弛豫时间）是指磁化分量 Mxy衰减到原来值的37%的时间。 10第一节 磁共振成像基本原理一、纵向弛豫：90射频脉冲停止后第一节 磁共振成像基本原理 决定成像因素 1 组织内质子密度 2 T1值 3 T2值 4 流空效应11第一节 磁共振成像基本原理11第一节 磁共振成像基本原理信号强度与成像因素的关系 与组织内质子密度成正比 与T1值成反比 与T2值成正比 12第一节 磁共振成像基本原理信号强度与成像因素的关系12第一节 磁共振成像基本原理MR信号空间定位一、梯度磁场在均匀的主磁场中，MR接收线圈所收集到的是整个被成像区域

6、内的质子发出的MR信号，这些信号不含有空间的信息。如在主磁场中再加一个梯度磁场，则被检体各部位质子的进动频率可因磁场强度不同而区别，因此MR空间定位靠梯度磁场。通过梯度磁场达到选层目的，此梯度也称选层梯度13第一节 磁共振成像基本原理MR信号空间定位13第一节 磁共振成像基本原理MR信号空间定位二、频率编码梯度和相位编码梯度无法将同一层面内不同区域的MR信号区分开，需通过选层梯度，可获特定层面内质子的振信号，但由于这些信号具有相同的频率，因此借助与选层梯度垂直的另外两个梯度。频率编码梯度Gf，相位编码梯度Gp使XY平面中不同点中的质子MR信号具有不同的进动频率和不同的进动相位，通过二次FT变换

7、，可实现XY平面内MR信号的空间定位14第一节 磁共振成像基本原理MR信号空间定位14第一节 磁共振成像基本原理MR信号空间定位三、变换层厚的措施变换RF频率的范围：带宽与扫描范围有关，采用的带宽窄则扫描层厚薄变换梯度增磁场坡度：梯度磁场坡度陡峭则扫描层薄，坡度缓则厚。 15第一节 磁共振成像基本原理MR信号空间定位15 第二节 MRI的基本结构 16 第二节 MRI的基本结构 16 第二节 MRI的基本结构一、磁体系统 主磁体：产生静磁场 永磁磁体铝镍钴、铁氧体，造价低 维护方便， 场强较低 常导磁体铜或铝导线，制造简单，耗电量大， 场强稍高 超导磁体铌-钛合金，场强高稳定，费用高， 消耗液

8、氮17 第二节 MRI的基本结构一、磁体系统17 第二节 MRI的基本结构 梯度系统：扫描层面的空间定位 射频系统：发射射频脉冲，产生MR信号并 接收二、谱仪系统 包括梯度场、射频场的发生和控制，MR信号接收和控制等，三、计算计图像处理系统18 第二节 MRI的基本结构 梯度系统：扫描层面的空间定位 第三节 磁共振成像技术自旋回波序列（快速自旋回波序列） Spin Echo Sequence, SE（TSE，FSE）由一90脉冲之后，发射180磁共振成像参数选择 TR重复时间 Repetition Time, TR 两个90脉冲之间的时间为重复时间 TE回波时间 Echo Time, TE 9

9、0脉冲至测量回波时间称回波时间 19 第三节 磁共振成像技术自旋回波序列（快速自旋回波序列）12020 第三节 磁共振成像技术T1WI: T1加权像 T1 Weighted Imaging 在MRI成像中，两种组织间信号强度的差别主要取决于T1弛豫时间的不同，所得图像为T1WI 短TR(TR500ms) 短TE(TE2000ms) 长TE(TE90ms ) T2长：横向磁化强度衰减慢，信号强（CSF）T2短：横向磁化强度衰减快，信号弱（肌肉） 23 第三节 磁共振成像技术T2WI: T2加权像 T2 W2424 第三节 磁共振成像技术质子密度成像：PDWI 在MRI中，信号强度的差别主要取决于

10、质子的数量，即质子密度，这种图像称质子密度成像 长TR（1500-2500），短TE（15-35）单位体积内质子的数目越多，产生MR信号越强含质子少的组织和区域（气腔）不产生MR信号或很弱 25 第三节 磁共振成像技术质子密度成像：PDWI25 第四节 MRI图像特点 组织特性 T1WI T2WI水 长T1、很长T2 低信号 明亮高脂肪 T1短，T2长 很高 中等高肌肉 T1长，T2短 低 低骨皮质 活动质子少 黑 黑气体 无活动质子 黑 黑流动血液 流动效应 SE 低（无） 低（无） GRE（MRA） 高 高出血 T1短，T2长 高 高肿瘤 T1、T2延长 低 高 26 第四节 MRI图像特

11、点 第三节 磁共振成像技术反转回复序列（Inversion Recovery , IR）采用多次180-90-180脉冲组第一个180至90间隔时间为回复时间（TI）,具有较纯的T1加权特性，TI较长(400-600ms,大于多数组织的T1值），短T1者信号高TI较短(300ms,小于多数组织的T1值），与上述相反，短T1者信号弱，称STIR(short TI inversion recovery)27 第三节 磁共振成像技术反转回复序列（Inversion 第三节 磁共振成像技术部分饱序列（Partial Saturation, PS）由一组90脉冲组成如所设TR时间长，为饱和恢复序列，所得

12、信号为质子密度像所设TR短则部分饱和，所得图像为T1WI28 第三节 磁共振成像技术部分饱序列（Partial Sat第三节 磁共振成像技术快速成像（fast imaging)小角度激励梯度回波（Gradient Echo , GRE) 利用梯度增磁场小角度激励脉冲代替180脉冲产生的回波称梯度回波序列 通过调节TR、TE和脉冲翻转角，可获得不同性质的加权图像 GRET1WI：短TR（200），短TE（10）和较大翻转角（70） GRET2WI：长TR（400），长TE（20）和较小翻转角 重聚GRE：FISP，FAST，GRASS，SSFP，T2WI 分散GRE：FLASH，SP-GRASS

13、，T1WI29第三节 磁共振成像技术快速成像（fast imaging)第三节 磁共振成像技术快速成像（fast imaging)FSE（fast spin echo)序列，RARE，Turbo SE 主要获得T2WI，加权程度大于SE-T2WIHASTE(half-Fourier acquisition single shot Turbo spin-echo) 半傅立叶采集单次激发快速自旋回波EPI(echo planar imaging) 回波平面成像 是目前最快的MR成像法。30第三节 磁共振成像技术快速成像（fast imaging) 正常颅脑T1加权像（T1WI）31 正常颅脑T1加

14、权像（T1WI）31正常颅脑T2加权像（T2WI）32正常颅脑T2加权像（T2WI）32 正常腹部T1WI及T2WI33 正常腹部T1WI及T2WI33 第三节 磁共振成像技术特殊序列：脂肪抑制成像（Fat Suppression)水抑制序列：液体衰减反转回复（fluid attenuated inversion recovery,FLAIR) 属于重T2WI，是将自由水如脑脊液的信号抑制为0，又得到T2WI序列对病灶检出敏感的优点。34 第三节 磁共振成像技术特殊序列：34 水抑制成像（FLAIR）35 水抑制成像（FLAIR）35 第三节 磁共振成像技术特殊序列：水成像（hydrograp

15、hy)或液体成像（liquid imaging) 是采用长TE技术，获得重T2WI，以突出水的信号，合用脂肪抑制技术，使含水器官清晰显影。 常用：MR胰胆管造影（MRCP） MR尿路造影（MRU） MR脊髓造影（MRM） MR内耳成像36 第三节 磁共振成像技术特殊序列：36胆总管癌（MR胰胆管造影，MRCP）37胆总管癌（MR胰胆管造影，MRCP）37 肾积水-水成像技术（MRU）38 肾积水-水成像技术（MRU）38 第四节 MRI图像特点伪影：图像中的假影像称为伪影 与病人有关伪影： 生理性伪影：呼吸，心跳等 病人躁动 图像处理伪影 化学位移伪影 卷褶伪影 与梯度有关的伪影 涡流、非线性

16、、几何畸变 金属异物伪影39 第四节 MRI图像特点伪影：图像中的假影像称为伪影39 第五节 临床应用一：适应证 1 中枢神经系统各种病变（炎症肿瘤 先天畸形变性血管性病变），优于CT 2 五官及颈部软组织病变 3 纵隔及心脏大血管病变 4 腹内实质器官及腹膜后血管病变 5 脊柱及四肢骨关节病变40 第五节 临床应用一：适应证 40 第五节 临床应用 二： 禁忌征 1 带有心脏起搏器者 2 危重患者需要抢救者 3 严重心肺功能不全者 4 体内有磁性金属异物者 5 怀孕三个月以内之孕妇 6 幽闭恐怖症者41 第五节 临床应用 二： 禁忌征 41 第五节 临床应用MR的优势和限度优势： 1 成像参

17、数多（T1、T2、质子密度、流空效应）， 能提供组织的物理和生物化学特性 2 流空效应，不需造影剂即可观察心脏和血管结构 3 无需移动病人即可作多方向的扫描 4 无电离辐射 5 顺磁性造影剂无毒性反应 6 无颅底骨伪影42 第五节 临床应用MR的优势和限度42 第五节 临床应用MR的优势和限度限度： 1 扫描时间较长 2 危重病人，不能很好合作和配合病人不能检查 3 磁体扫描膛较小，少数病人会有幽闭恐怖症 4 带有心脏起博器或体内顺磁性医疗装置病人不 能检查 5 费用较高 6 钙无信号，对钙化灶为病理特征的病变诊断受 影响43 第五节 临床应用MR的优势和限度43第六节 MR造影剂原理及临床应

18、用 一： MR造影剂的分类 阳性造影剂： Gd-DTPA 顺磁性物质Gd3+含7个不成对电子，为顺磁性很强的金属，能显著缩短组织弛豫时间（尤其是T1时间）。 剂量：0.1-0.2mmol/kg 方式：静脉快速团注 成像序列：T1WI 44第六节 MR造影剂原理及临床应用 一： MR造影剂的 第六节 MR造影剂原理及临床应用一： MR造影剂的分类 阴性造影剂：超顺磁性和铁磁性粒子类 （Fe3O4 ，SPIO） 顺磁性远强于Gd-DTPA，造成磁场的不均匀， 改变质子横向磁化的相位，缩短组织的横向弛豫 时间（T2值） 剂量：0.05mmol/kg 方式：静脉滴注 成像序列：T2WI+脂肪抑制 临床

19、应用：主要用于肝脏及网状内皮系统45 第六节 MR造影剂原理及临床应用一： MR造影剂的 第七节 MRI进展MR血管成像（MRA，MR angiography） MRA是显示血管和血流信号特征的一种技术，不仅可反映血管形态，而且可反应血流方式和速度。46 第七节 MRI进展MR血管成像（MRA 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变 一、血流呈低信号 1 流空效应： 快速流动的垂直于扫描层面的血流，氢质 子在选定扫描层面内停留时间太短，不形成回 波，不产生信号。 平行于切层面的血管内血流受90脉冲激 励去相位，不能被180脉冲翻转产生回波，从 而MR信号减弱。47 第七节 MRI进展

20、：MRA血流在MRI的信号改变47 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变 一、血流呈低信号 2 涡流等： 水分子不规则运动，特定平面内质子相位一致性丧失，引起相位弥散，不能产生较强的信号48 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变48 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变 一、血流呈高信号 1 流入性增强效应： 在脉冲过程中，充分弛豫的质子群流入切 层面代替部分饱和的质子群。前者可接受新的 脉冲而出现新的MR信号，而后者信号低。 周围静止组织曾受过脉冲激励，不能接受 新的脉冲激励，因而信号低。血液流入了充分 弛豫的质子群形成了高信号 49 第七节 MRI进展：

21、MRA血流在MRI的信号改变49 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变 一、血流呈高信号 2 舒张期伪门控致动脉高信号 动脉血流速度在心脏收缩期最快，舒张期 最慢，使用心电门控时舒张期动脉血流信号强 度增高。不使用心电门控时，如心动周期与TR 偶然同步，可产生类似心电门控的结果，称伪 门控。此时舒张期扫描层面上的动脉内信号强 度增高。50 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变5 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变 一、血流呈高信号 3 偶回波血流呈现高信号 在多回波成像时，平行于切层面的血管偶数回波信号比奇数回波信号强，这种现象称为“偶回波相位回归性”信号

22、增强。 4 梯度回波序列血液呈现高信号 此时流动质子群的相位回归不需要180脉冲，即使质子已离开切层面，所有被激励的质子也形成MR信号。51 第七节 MRI进展：MRA血流在MRI的信号改 第七节 MRI进展：MRAMRA方法一、时间飞越法（TOF，time of flight) 在流动的血流中，在某一时间被射频脉冲激发，而其信号在另一时间被检出，在激发与检出之间的血流位置已有改变，故称为TOF。 TOF法的基础是纵向弛豫的作用 TOF法又有三维及二维成像52 第七节 MRI进展：MRAMRA方法52 第七节 MRI进展：MRAMRA方法 二、相位对比法（PCA，phase contrast)

23、 PC法的基础是流动质子的相位效应，当流 动质子受到梯度脉冲作用而发生相位移位，如 果此时再施以宽度相同极性相反的梯度脉冲， 由第一次梯度脉冲引出的相位就会被第二次梯 度脉冲全部取消， 这一剩余相位变化是PC法 的基础。 PCMRA有2D、3D及电影。53 第七节 MRI进展：MRAMRA方法53 第七节 MRI进展：MRAMRA临床应用颅脑：已常规应用，可检出颅内动脉瘤、脑血管畸形等，观察肿瘤对血管侵犯情况。可部分替代DSA。胸腹：显示大血管较好，如动脉瘤及夹层动脉瘤。因不受肠气干扰，对门静脉显示清楚。四肢：对较大血管阻塞有一定的诊断价值。54 第七节 MRI进展：MRAMRA临床应用54

24、正常腹部T1WI及T2WI55 正常腹部T1WI及T2WI55 正常颅脑3DTOF法MRA56 正常颅脑3DTOF法MRA56 颅脑2D PC法MRA57 颅脑2D PC法MRA57 正常颅脑MRA（TOF）58 正常颅脑MRA（TOF）58正常颈部MRA59正常颈部MRA59 正常体部MRA60 正常体部MRA60 第七节 MRI进展MR波谱（MRS，MR spectroscopy）. 磁共振波谱学是利用MR中的化学位 移来测定分子组成空间构型的一 种检测 方法 . 目前常用原子核有：1H，31P等 61 第七节 MRI进展MR波谱（MRS，M 第七节 MRI进展MR波谱（MRS，MR sp

25、ectroscopy） 1HMRS常用来检测体内许多微量代谢 物如肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、谷氨酸(Glu)、 谷氨酰氨(Gln)、乳酸(Lac)、N-乙酰天门 冬氨酸(NAA)等，可根据这些代谢物的多 少，分析组织代谢改变，以诊断疾病及判 断疗效。常用于颅脑肿瘤及癫痫的诊断及 研究。 62 第七节 MRI进展MR波谱（MRS，MR 第七节 MRI进展MR波谱（MRS，MR spectroscopy） 31PMRS被广泛应用于研究组织能量代谢和生化改变。可检测出7条不同的共振峰：磷酸单酯（PME）、磷酸二酯（PDE）、磷酸肌酸（PCr）、无机磷（Pi）和三磷酸腺苷（ATP）中、磷原子。 临

26、床应用较多的是骨骼肌和心脏。63 第七节 MRI进展MR波谱（MRS，正常脑1HMRS1HMRS临床应用星形细胞瘤1HMRS Cho、 Cr及 Lac 轻度升高，NAA显著降低64正常脑1HMRS1HMRS临床应用星形细胞瘤1HMRS Ch32PMRS临床应用正常心肌32PMRS犬心肌缺血32PMRS冠脉结扎1h。Pi明显增高，Pcr、ATP明显减少6532PMRS临床应用正常心肌32PMRS犬心肌缺血32PMR正常脑组织1HMRS放射性脑病1HMRS1HMRS临床应用66正常脑组织1HMRS放射性脑病1HMRS1HMRS临床应用6 第七节 MRI进展MR弥散加权图像（Diffusion Weighted MRI). 是以图像来显示分子微观运动的检查技术。. 弥散是分子的任意热运动即