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磁共振成像设备原理篇一 1.磁共振现象微观领域中的核子都有自旋的特性。核子的自旋产生小磁矩,类似于小磁棒。质子数或中子数至少有一个为奇教的大量原子核可在静磁场中体现出宏观磁化来,其磁化矢量与静磁场同向。而每单个原子核在静磁场中做着不停的进动运动(一方面不断自旋,同时以静磁场为轴做圆周运动),进动频率(precessionfrequency)(即质子每秒进动的次数)为(00一/bo,7为原子核的旋磁比(对于每一种原子核,7是一个常数且各不相同,如氢质子7值为42.5mhz/t),bo为静磁场的场强大小。人体含有占比重70%以上的水,又由于氢质子磁矩不为零,这些水中的氢质子是磁共振信号的主要来源,其余信号来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质子。对静磁场中的质子群沿着垂直于静磁场的方向施加某一特定频率的电磁波——其频率在声波范围内,故称为射频(radiofrequency,rf)-原来的宏观磁化就会以射频场为轴发生偏转(章动),其偏转角度取决于射频场的施加时间、射频强度和射频波形。当然,一个关键条件是:射频的频率必须与静磁场中的质子的进动频率一致。宏观磁化发生章动的实质是质子群中一部分质子吸收了射频的能量,使自己从低能级跃迁到了高能级。这种现象即称为原子核的磁共振现象。如果将此时的宏观磁化进行二维分解,会发现射频激励的效果是使沿静磁场方向的磁化矢量(纵向磁化)减小,而垂直于静磁场方向的磁化(横向磁化)增大了。rf脉冲有使进动的质子同步化的效应,质子同一时间指向同一方向,处于所谓“同相”,其磁化矢量在该方向上叠加起来,即横向磁化增大。使质子进动角度增大至90。的rf脉冲称为90。脉冲,此时纵向磁化矢量消失,只有横向磁化矢量。同样还有其他角度的rf脉冲。质子的进动角度受rf脉冲强度和脉冲持续时间影响,强度越强、持续时间越长,质子的进动角度越大,且强rf脉冲比弱rf脉冲引起履子进动角度改变得要快。 2.弛豫及弛豫时间短暂的射频激励(一般为几十微秒)以后,宏观磁化要恢复到原始的静态。从激励态恢复到静态要经历一个与激励过程相反的两个分过程,一个是横向磁化逐渐减小的过程(即为横向弛豫过程,t2过程)(图6-1);另一个是纵向磁化逐渐增大的过程(纵向弛豫过程,t1过程)(图6-2)。纵向弛豫过程的本质是激励过程吸收了射频能量的那些质子释放能量返回到基态的过程。能量释放的有效程度与质子所在分子大小有关,分子过大或很小,能量释放将越慢,弛豫需要的时间就越长。如水中的质子,0.5t场强下弛豫时间;4000毫秒;分子结构处于中等大小,能量释放就很快,t1就短,如脂肪内的质子,0.5t场强下弛豫时间仅为260毫秒左右。横向弛豫过程的本质是激励过程使质子进动相位的一致性逐渐散相(即逐渐失去相位一致性)的过程,其散相的有效程度与质子所处的周围分子结构的均匀性有关,分子结构越均匀,散相效果越差,横向磁化减小的越慢,需要的横向弛豫时间(t2)就越长;反之,分子结构越不均匀,散相效果越妤,横向磁化减小越快,t2就越短。 3.自由感应衰减磁共振成像设备中,接收信号用的线圈和发射用的线圈可以是同一线圈,也可以是方向相互正交的两个线圈,线圈平面与主磁场bo平行,其工作频率都需要尽量接近larmor频率。线圈发射rf脉冲对组织进行激励,在停止发射rf脉冲后进行接收。rf脉冲停止后组织出现弛豫过程,磁化矢量只受主磁场bo的作用时,这部分质子的进动即自由进动,因与主磁场方向一致,所以无法测量,而横向磁化矢量垂直并围绕主磁场方向旋进,按电磁感应定律(即法拉第定律),横向磁化矢量的变化,能使位于被检体周围的接收线圈产生随时间变化的感应电流,其大小与横向磁化矢量成正比,这个感应电流经放大即为mr信号。由于弛豫过程横向磁化矢量的幅度按指数方式不断衰减,决定了感应电流为随时间周期性不断衰减的振荡电流,因而它是自由进动感应产生的,被称为自由感应衰减(freeinductiondecay,fid)。90。脉冲后,由于受纵向弛豫(t1)和横向弛豫(t2)的影响,磁共振信号以指数曲线形式衰减,如图6-3所示,其幅度随时间指数式衰减的速度就是横向弛豫速率(l/t2)。 图6-3自由感应哀减信号及其产生 4.空间定位磁共振信号的三维空间定位是利用施加三个相互垂直的可控的线性梯度磁场来实现的。根据定位作用的不同,三个梯度场分别称为选层梯度场(gs)、频率编码梯度场(gf)和相位编码梯度场(g。);三者在使用时是等效的,可以互换,而且可以使用两个梯度场的线性组合来实现某一定位功能,从而实现磁共振的任意截面断层成像。(1)选层:沿静磁场方向叠加一线性梯度场gs可以选择发生磁共振现象的人体断层层面,rf的频带宽度与梯度场强度共同决定层厚(图6-4)。层厚与rf带宽呈正相关,与梯度强度呈负相关; 图6-4射频带宽与选层梯度场共同决定层厚 (2)频率编码:沿选定层面内的x方向叠加一线性梯度场gf,可使沿x向质子所处磁场线性变化,从而共振频率线性变化,将采集信号经傅立叶变换后即可得到信号频率与x方向位置的线性一一对应关系,如图6-5所示。(3)相位编码:沿选定层面内的y方向施加一线性梯度场g。(时间很短,在选层梯度之后,读出梯度之前),则沿y方向的质子在进动相位上呈现线性关系,将采集信号经傅立叶变换后,可以得到y向位置与相位的一一对应关系,如图6-6所示。 实际的序列中还有一些梯度场不起空间定位作用,主要有相位平衡梯度、快速散相梯度、重聚相梯度等。 5.成像方法磁共振成像方法指的是将人体组织所发出的微弱的磁共振信号如何重建成一幅二维断面图像的方法,主要有点成像法、线成像法、面威。纭法,钵薇『成缭法等。 (1)点成像法:对每个组织体素信号逐一进行测量成像的方法,主要包括敏感点法和场聚焦法。 (2)线成像法:一次采集一条扫描线数据的方法,主要包括敏感线成像法、线扫描以及多线扫描成像法、化学位移成像法等。 (3)面成像法:同时采集整个断面数据的成像方法,主要包括投影重建法、备种平面成像法以及傅立叶变换成像法等。 (4)体积成像法:在面成像法的基础上发展起来的,不使用选层梯度进行面的选择,而是施加二维的相位编码梯度和一维的频率编码梯度同时对组织进行整个三维体积的数据采集和成像方法。磁共振的成像方法很多,但选择rf脉冲的带宽和形状,使之能激发一个已知的频带,并控制梯度场来选取一个点、一条线、一个层面,甚至选取整个成像体积来获得信号,是各种成像方法的共同点。任何一种成像法的实现,均与机器的软硬件设计紧密相关。 二、磁共振成像脉冲序列 一幅灰度磁共振图像的实质有两个:①每个像素与人体组织体素之间的一一对应关系,即对获取到的mr信号进行空间定位;②是每个像素的灰度值的确定,即尽量使正常组织和病变组织在图像上体现出较大的明暗差别(对比度)来。磁共振脉冲序列(pulsesequence)就是为了解决第二个问题的。根据病变组织和正常组织之间的多个参数(密度、t1、t2、含氧量、扩散系数、弹性、温度、流动效应等)的不同,研发出不同的脉冲序列,通过不同的灰度更好地显示出病变组织和正常组织之间的对比。所谓脉冲序列就是通过对射频脉冲的幅度、宽度、波形、软硬以及时间间隔、施加顺序、周期等和梯度磁场的方向、梯度大小、空间定位作用的协调控制与配合施加的总称,目的是获取符合诊断要求的图像来。目前的脉冲序列名目繁多,各个公司推出的序列名称总计大概有100多种,出现了许多同质不同名的序列,如同为快速自旋回波序列,可称为tes(turbose)、fse(fastse)、rise(rapidimagingse)。按照mr信号的类型脉冲序列可划分为三大家族:自由感应衰减(freeinductiondecay,fid)序列家族、自旋回波(spinecho,se)序列家族、梯度回波(gra-dientecho,ge)序列家族。自由感应衰减序列家族利用fid信号来进行重建图像。晟早期的磁共振序列就是这一家族的部分饱和(partialsaturation,ps)脉冲序列,又称为饱和恢复(saturationrecovery,sr)脉冲序列,其序列形式如图6-7所示。实际上它是tr时间极长(3~5倍t1时间)而te极短(为0)的se序列,因此图像反映的是完全的质子密度像,与ct图像反映的组织参数相同。 图6-7部分饱和恢复序列(fid)自旋回波序列家族中的se序列是目前临床中最基础、最常用的序列,其序列形式如图6-8所示。 该序列可以通过采用相应的tr时间和te时间来获取不同的组织参数加权像,使得正常组织和病变组织(或两种组织)之间的不同参数的差别体现在图像对比度上,比如人脑内的脑白质和脑灰质,二者的密度参数很接近,因此反映密度参数的ct图像上二者灰度很接近,不能很好地分辨。但二者的t1和t2参数差别较大,因此通过配合改变tr和te时间,可以获得脑部的t1加权像或t2加权像,在这些图像上,灰质和白质将有着较大的对比。一般,较长的tr和较长的te,获得t2加权像(t2wi);较短的tr和较短的te,获得tl加权像(tiwi);较长的tr和较短的te,获得质子密度加权像(pdwi);这一序列中较常用的序列还有多层自旋回波序列(multi-slicese)和多次回波序列(multi-echose)。 图6-8基本自旋回波(se序列) 梯度回波序列家族中最基本的序列就是梯度回波脉冲序列,其序列形式如图6-9所示。它利用翻转的梯度获取信号,相比se序列缩短了获取信号的时间,开创了快速磁共振成像的先河。该家族序列通过对射频翻转角(a)、tr和te三个参数的配合控制,可以在较短的时间内分别获取反映组织pd、tl、t2和t2”参数差别的图像来。因此该序列家族得到了越来越广泛的使用。 图6—9梯度回波(gre)系列 快速磁共振成像序列是磁共振发展的一个热点,也是磁共振的生命所在。不管其如俩快速,具体实现的时候可能是两种或三种的结合再结合减少傅立叶并行采集技术来达到缩短扫描时间的目的的。快速磁共振成像序列是指可以用较短的时间获取或重建出磁共振图像的序列。缩短磁共振的扫描时间对磁共振的飞速发展和广泛使用具有极其重要的意义: ①功能磁共振的开展直接取决于快速磁共振成像序列;②对一些运动器官或组织的成像也依赖于快速序列; ③对于流体比如血管、心脏的造影也是基于快速成像序列的基础上的;④提高磁共振的临床使用效率也得益于快速成像序列。磁共振快速序列的发展基本上经历了三个阶段:第一阶段,使用快速自旋回波序列(fastspinecho.fse)使成像时间从原始的10分钟级缩短到了分钟级;第二阶段,梯度回波序列(gradientecho,(;e)使成像时间从分钟级缩短到了秒级;第三阶段,回波平面序列(echoplannerimaging,epi)将成像时间从秒级缩短到了几十毫秒级;许多方法都利用了k空问的对称性而减少了用以重建图像所需要的数据量的技术,还有结合了不同的缩短成像时间的方法。脉冲序列的控制参数主要有重复时间(tr)、回波时间(te)、反转时间(ti)、扫描矩阵、计算矩阵、扫捕视野、层面厚度、层间距、翻转角、信号平均次数、回波链长度、回波间隔时问、有效回波时间、第一回波时间等。 磁共振成像设备原理篇二 磁共振成像仿真平台设计与实现 作者简介作者简介:水力(1987-),男,中南民族大学生物医学工程学院硕士研究生,研究方向为磁共振成像。0引言 磁共振成像(magneticresonanceimaging,mri)是一种利用核磁共振原理进行人体断层成像的技术[1]。近年来,随着磁共振成像技术的不断进步,其成像设备的研发得到了飞速发展,对mri系统成像方法以及临床应用等方面的研究工作也日益增多。但磁共振成像仪是一种昂贵的医疗仪器,研究人员常常需要用仿真方法来检验他们的研究结果,此时,磁共振成像仿真平台的建立尤为必要。mri仿真平台可方便研究人员比较和评价数据采集和图像重建的新算法。在研究中,一般先借助仿真模型,通过人工合成数据验证算法的可行性和准确性。模型数据测试可行后,才用mri扫描仪得到的试验数据进行验证。利用仿真平台进行图像重建算法研究的优点是:模型是已知的,重建结果有可比较的参考对象,而且可以按照成像原理获得不同采集模式的数据,算法研究前期可节省用扫描仪采集数据的花费。 本文利用matlab图形用户界面仿真mri成像过程,模拟k空间数据采集和图像重建。该平台模拟了线性、螺旋及并行扫描3种成像方式,可以导入不同模型图像,设计k空间扫描轨迹,模拟k空间数据采集过程,并显示采集信号的波形。还对3种成像方式的图像重建方法进行了实现,对重建误差进行了分析。界面简明友好,为后续mri成像算法的研究提供了一种有效工具。 1软件系统设计 本文介绍了matlab图形用户界面开发环境guide[2],实现了磁共振成像仿真模拟平台的结构和功能。该软件可以实现mri模型图像导入、模型切换、k空间轨迹设计[3]、k空间数据采集、图像重建以及误差分析等功能。是学习以及进一步研究磁共振成像方法的有力平台工具。磁共振成像仿真平台软件由图像导入系统、k空间轨迹设计和数据采集系统、图像重建系统三大功能模块组成,如图1所示。 图1软件系统模块 2软件系统功能 采用core2-3.0gcpu,1.99g内存和120g硬盘的pc机在matlab2007上实现,软件界面如图2所示。 以下分别对软件各个模块的功能进行介绍。 2.1图像导入系统 通过选项框有5个图像模型可选,如图3所示,分别为不同分辨率的shepp_logan模型和分辨率为128×128和256×256的头部模型,点击显示图像按键后导入图像到指定轴。 2.2k空间数据采集系统 k空间数据采集系统分为k空间轨迹设计和模拟数据采集过程的信号波形显示两个部分。 目前,本仿真平台研究了3种采样轨迹的设计和数据采集:①等间隔采样轨迹,即线性采集;②均匀螺旋轨迹设计和采集;③并行轨迹设计和采集。根据扫描轨迹设置相关参数设计出k空间填充轨迹后,再利用模拟数据采集的过程,得到图像重建需要的k空间数据,即采集到的信号。其中线性、并行扫描显示的是一行行采集波形,而螺旋扫描显示的是一支支采集波形。 图2软件界面 图3导入模型 在数据采集波形显示部分,设置了多种扫描方式:单行(支)数据采集、连续动态采集,以及轨迹扫描和波形显示的动态同显。本界面还设计了良好的排错系统,使得界面更加人性化。 2.2.1线性采集 等间隔采样又称笛卡尔网格采样,它在k空间中是等间隔均匀采样,即基于线性填充轨迹的数据采样。在数据采集期间,所得数据沿kx方向依次存放,ky不变,采集的数据从左至右地顺序写入k平面的第一行,本行数据写完后,ky加一再写第二行,直至写完。标准的2dk空间的标记轨迹为k空间内的一组平行线,即线性轨迹。如图4所示。 其频域信号为:s(kx,ky)=mxy(x,y,t)× exp(-j(kx(t)x+ky(t)y))dxdy(1)2.2.2螺旋采集 螺旋轨迹的形式很多,本文采用的是均匀螺旋k轨迹(dk/dθ为常数)阿基米德螺线(archimedeanspiral)。在笛卡尔坐标系中,阿基米德螺线k轨迹可表示为: 图4等间隔k-空间采样轨迹kx=kcosθ=aθ(t)cosθ ky=ksinθ=aθ(t)sinθ(2)螺旋轨迹一般从k空间中央出发,然后呈螺旋状向外扩展,轨迹如图5所示。其中,(a)是采集单只螺旋轨迹,(b)是采集20支螺旋轨迹。 图5均匀螺旋采样轨迹 2.2.3并行采集 并行磁共振成像的数据用相控阵线圈,以加速因子(accelerationfactor)r进行采集,也就是每隔r个相位编码步做一次相位编码步数据采集,如图6所示。 (a)(b) 图6线性和并行采集的k空间 (a)为正常采集的k空间数据示意图,每一条横线就是一个相位编码步,每个相位编码行之间的距离为δk;(b)图为以加速因子r等于4时进行加速采样的k空间数据示意图。k空间中每两个相位编码行之间的距离为r?δky,等于不加速时采样间隔δky的4倍,其中r小于多线圈阵列线圈的数量nc。增大相位编码行之间的距离,以加速因子r的间隔进行扫描采集,减少了成像fov,变为了原来的1/r。若成像物体超过了fov的大小,则会产生卷折伪影。并行磁共振成像就是采用相控阵线圈加速采集mri数据,利用相控阵线圈提供的额外空间信息,通过适当的并行成像算法,重建出没有卷折的图像。理论上线圈的个数决定了最大的加速因子r,数据采集时间只需要单个线圈的1/r。并行磁共振成像对于提高mri速度有显著作用。 2.3图像重建系统 图像重建系统分为重建和误差分析两个部分。线性采集的k空间数据通过二维傅里叶变换图像重建法重建出图像,螺旋重建的k空间数据通过jackson网格化法[4]重建出图像,并行采集的k空间数据通过并行重建算法sense[56]重建出图像。在重建完图像之后,将原导入图像作为参考图像,将重建图像与之进行对比(误差分析)。本文求差值图并计算误差。差值图越黑说明重建图像与原参考图像越接近,重建质量越好。 2.3.1线性重建 在用离散二维傅里叶变换模拟数据采集过程,得到频域信号数据的基础上,只需一个二维反傅里叶变换即可重建出图像,其计算公式如下:m(x,y)=∫∞∞∫∞∞s(kx,ky)e2πikxx+2πikyydkxdky(3)其中,m(x,y)是最终得到的图像体素信息,s(kx,ky)是采集到的频率信号(原始k空间数据)。 2.3.2螺旋重建 jackson网格化法重建出图像的步骤是:①对采样数据进行加权,以补偿不均匀的采样密度;②卷积加权后的数据,并重新采样到一个笛卡尔网格;③对笛卡尔网格上的数据进行傅氏反变换;④对傅氏反变换后的数据进行幅值校正,去掉卷积函数的影响,得到重建的图像。在数学上可以表示为:mwcs(kx,ky)={[m(kx,ky)?w(kx,ky)]*c(kx,ky)}?r(kx,ky)(4)其中,m(kx,ky)为k空间采样数据,w(kx,ky)为加权函数,c(kx,ky)为卷积函数,r(kx,ky)是笛卡尔网格的采样函数,mwcs(kx,ky)为网格化处理后的k空间数据。 2.3.3并行重建 sense重建是一种基于图像域的重建方法,它先对各个线圈的k空间数据分别进行傅里叶变换,相控阵线圈中某个线圈j采集的信号可以表示为:sj(kx,ky)=?毽?(x,y)cj(x,y)exp(-i(kxx+kyy))dxdy(5)其中,cj表示第j个线圈的空间灵敏度信息,根据biot-savart定理,线圈灵敏度计算方法为:b=∮cdb=μ0i4π∮cdl×rr2(6)ρ(x,y)表示质子密度,kx、ky代表k空间坐标,指数项表示傅立叶编码。相比于单线圈采集的mri信号,并行mri中需要知道每个线圈的空间灵敏度编码信息cj(x,y)。得到各个线圈有重叠伪影的图像,然后在图像域将重叠图像部分展开,最终重建出一幅全fov无重叠图像。 3仿真结果显示及分析 在界面运行时发现,分辨率越大的图像,设计轨迹和数据采集用的时间就越长。比如,对于64*64分辨率的图像,采集数据到保存需要半分钟,128*128分辨率的图像约需1分钟,而256*256分辨率图像的整个采集过程需耗时10多分钟。这是因为磁共振图像频率编码方向上的像素数目取决于在磁共振回波信号采集过程中采样点的多少,采样点越多,则图像在频率编码方向上的像素数目越多。在视野相同的前提下,像素径线越小,空间分辨率越高,但由于采样点增多,采集一个完整的回波信号所需要的时间越长,故分辨率大的图像采集数据时间越长。 单步采集线性轨迹,同样以64*64的shepp_logan模型图像为例,分别采集具有代表性的第零行(即对应于k空间中心行)信号波形和远离k空间中心的第31行和-32行数据,其中横坐标表示空间频率,纵坐标表示信号幅值。对比观察波形如图7所示,其中,(a)采集的是k空间最上面一行数据;(b)采集的是k空间中间行数据;(c)采集的是k空间最下面一行数据。 图7单行采集数据波形比较 观察结果显示,第零行信号波形幅度最大,且最大幅度位于k空间中心位置(零傅里叶线位置),远离k空间中心的信号波形最小,且相对于零傅里叶线几乎左右对称。由k空间与图像位置关系可知,k空间中心部分对应低频傅里叶空间,信号幅度最大,决定图像的对比度;k空间边缘部分对应高频傅里叶空间,信号幅度最小,决定图像的分辨率。 螺旋采集一共采集20支螺旋轨迹,得到20*473个采样点,其信号波形如图8所示。分析波形可知,从零点开始,波形幅度最高,往后逐渐减小,即信号幅度变低,这与螺旋填充的规律相符合,因为螺旋是由k空间中心向边缘填充,而k空间中心对应低频傅里叶空间而远远对应高频傅里叶空间。 图8螺旋采集波形 并行采集轨迹,以256*256的shepp_logan模型图像为例,采用加速因子为r=4,线圈个数为nc=8采集数据,采集8个线圈各64行的数据,通过sense重建法得到重建数据。 结果显示,线性采集采用单个线圈采集信号,而并行采集采用多个线圈同时采集信号。线性采集在扫描k空间数据时是采用一行一行连续扫描的方式去采集,而并行采集对k空间进行欠采样,减少相位编码步数,其k空间数据的采样相位编码密度小,频率编码方向密度不变。 4结语 本mri磁共振仿真平台模拟mri数据采集过程,为科学研究和获得有效的仿真数据提供了方便,为后期研究其它重建如压缩感知重建新算法提供了数值模拟条件,也是检验和评估新算法是否可行的关键。后续可深入研究压缩感知和其它快速成像方式。 由于仿真都是在很理想的环境下进行的,因而难免会和实际情况有差别。对于仿真平台的可行性,可以引入磁共振仪实际工作中会出现的问题,并灵活地采用不同的脉冲序列进行信号激发和信号采集,在不同参数情况下,用不同的重建方法,观察它们对仿真结果的影响。如果用实际解剖模板作为输入,则可用于临床研究,为临床诊断提供指导。 参考文献参考文献: [1]俎栋林.核磁共振成像学[m].北京:高等教育出版社,2004.[2]施晓红,周佳.精通gui图形界面编程[m].北京:北京大学出版社,2003.[3]赵喜平.磁共振成像[m].北京:科学出版社,2004.[4]jacksonji,meyerch,nishimuradionofaconvolutionfunctionforfourierinversionusinggridding[j].ieeetmedimaging,1991,10(3):473478.[5]pruessmannkp,weigerm,scheideggermb,et:sensitivityencodingforfastmri[j].magnresonmed,1999,42(5):952962.[6]pruessmannkp,weigerm,bornnertp,etesinsensitivityencodingwitharbitrarykspacetrajectories[j]. 磁共振成像设备原理篇三 (一)分类磁共振按照不同的分类方法有不同的分类。按照场强大小分为高场、中场、低场磁共振;的磁共振;巾场的磁共振;的磁共振。按照磁体类型一般分为:永磁型磁共振、常寻型磁共振和超导型磁共振。永磁型磁共振维护费用小;逸散磁场小,对周围环境影响小;造价低;安装费用也较少; 一般只能产生垂直磁场;场强范围一般在0.15~0.35t;磁场随温度漂移严重,磁体需要很好的恒温;磁场不能关断,对安装检修带来困难;磁体沉重;且随着场强增大,磁体厚度增大,更加沉重。常导型磁共振生产制造较简单,造价低;可产生水平或垂直磁场;重量轻;检修方便,磁场均匀度也很高;场强一般在0.1~0.4t;运行耗费较大,通电线圈耗电达60kw以上;还需配用专门的供电设备和水冷系统。超导型磁共振场强范围0.3~9t;磁场均匀性高;稳定性好;图像质量好;运行耗费很高,制冷剂主要是液氦的费用很高;运输、安装、维护费用也很高。目前主要市场上的磁共振以高场和低场为主,高场一般为超导型,低场一般为永磁型;且低场永磁型磁共振往往做成开放式,有c形式或立柱式;高场超导磁共振往往做成圆形孔腔式或站立式的磁共振。常导磁共振一般也做成圆形孔腔式。还有些公司推出了某些部位如头颅、四肢或关节专用检查的磁共振设备,其形态变化较灵活。一般来讲,低场永磁型以出诊断图像为主要目的,图像质量已经能够满足诊断要求;高场超寻型主要以功能磁共振为主,图像质量是其基础。 (二)mri系统结构 磁共振系统的典型结构如图6-10所示,主要包括磁体子系统、梯度场子系统、射频子系统、数据采集和图像重建子系统、主计算机和图像显示子系统、射频屏蔽与磁屏蔽、mri软件等,分述如下。 图6-10磁共振系统框图 1.磁体子系统用以产生均匀稳定的静磁场bo的主磁场,是磁共振系统的关键组成部分。其主要参数有:磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性、孔腔大小、逸散磁场等;其中磁场强度越高,信号幅度越高,图像信噪比会越高;磁场均匀性越好,图像分辨率越高。磁体可有永磁型、常导型、混合型和超导型4种。 2.梯度场子系统是指与梯度磁场有关的一切单元电路,提供给系统线性度满足要求的、可快速开关的梯度场,以便动态地修改主磁场,实现成像体素的空间定位,是mri系统的核心部件之一。由梯度线圈、梯度控制器、数模转换器、梯度放大器、梯度冷却系统等组成。其主要参数有有效容积、线性、梯度场强度、梯度变换率和梯度上升时间等;有效容积越大,可成像区域越大;线性越好,图像质量越好;图6-11所示为超导型或常导型磁共振的三个梯度线圈的形状及其组合结构。 图6-11圆孔腔磁体的梯度线圈组成示意图 3.射频子系统是mri系统中实施射频激励并接收和处理rf信号的功能单元,不仅要根据扫描序列的要求发射各种翻转角的射频波,还要接收成像区域内氢质子的共振信号。射频子系统包括射频发射单元和信号接收单元:射频发射单元是在时序控制器的作用下,产生各种符合序列要求的射频脉冲的系统;射频接收单元是在时序控制器的作用下,接收人体产生的磁共振信号的系统。 主要参数有射频场均匀性、灵敏度、线圈填充容积等。 4.教据采集和图像重建子系统信号采集的核心是a/d转换器,转换精度和速度是重要指标。在mri系统中,一般用16位的a/d转换器进行mr信号的数字化,经一定的数据接口送往接收缓冲器等待进一步处理,其结构如图6-13所示。射频子系统和数据采集子系统被合称为谱仪系统。a/d转换所得数据不能直接用来进行图像重建,还需要进行数据处理,即拼接带有控制信息的数据。然后通过专用图像处理计算机进行图像处理。图像重建的运算主要是快速傅立叶变换,重建速度是mri系统的重要指标之一。 图6-12中a、b分别为射频发射单元和信号接收单元框图。 图6-13信号采集子系统框图 5.主计算机和图像显示子系统mri系统中,计算机的应用非常广泛,各种规模的计算机、单片机、微处理器构成了mri系统的控制网络。主计算机介于用户与mri系统的测量系统之间,其功能主要是控制用户与磁共振子系统之间的通信,并通过运行扫描软件来满足用户的所有应用要求。具体包括:扫描控制、患者数据管理、归档图像、评价图像以及机器检测等功能。同时,随着医学影像标准化的发展,还必须提供标准的网络通信接口。 6.射频屏蔽与磁屏蔽用于把外界和磁共振扫描系统之间严格屏蔽开来的系统,防止彼此之间的干扰和危害。磁共振的屏蔽一般都采用铜片或铜板来完成。 7.mr1软件包括系统软件、磁共振操作系统、磁共振图像处理系统;系统软件指主计算机进行自身管理、维护、控制运行的软件,即计算机操作系统。目前磁共振可使用windows2000、windowsxp、windowsnt、unix;磁共振操作系统包括患者信息管理系统、图像管理系统、扫描控制系统、系统维护、报告打印、图片输出等;磁共振图像处理系统指图像重建软件以及对图像进行一系列后处理,包括柔和、平滑、锐化、滤波、局部放大等处理功能的软件。 (三)磁共振指标及范围目前进入医院临床使用的磁共振型号很多,但其基本技术参数有以下几个部分: 1.磁体系统(1)磁体类型:一般为永磁型、常导型、超导型; (2)磁场方向:一般为水平或垂直方向; (3)场强:目前从0.1~; (4)液氦蒸发速率:指超导磁体制冷剂液氦的消耗速率,如0.05l/h,液氦补充间隔24个月; (5)稳定性:一般</H;<p> (6)磁场均匀性:一般定义为以磁场中心点为球心多少cm为半径的球体内的磁力线均匀性,比如2.5ppm/50cmdsv; (7)逸散磁场(5高斯线):一般定义为5高斯逸散磁场距离,分为轴向和径向,比如2.5m/4m;(8)磁体形状:一般为开放式(包括c形、立柱式、宽孔腔式)或封闭式(一般为圆柱体孑l腔式);(9)匀场方式:无源(又称祓动匀场,贴小磁片匀场)和有源匀场(又称主动匀场,使用通电小线圈匀场)。 2.梯度系统 (l)梯度线圈形状:平面型(一般做永磁梯度)、马鞍型、线圈对型; (2)梯度场强度:即梯度斜率,比如25mt/m; (3)梯度上升率:即梯度场达到最大强度的快慢,比如65mt/(m.s); (4)梯度非线性:梯度场的线性好坏,如5%;(5)冷却方式:冷却梯度线圈产生热量的方式,一般为水冷却或空气冷却,永磁型一般不需要。 3.射频系统 (1)射频功率:射频功率放大器的最大输出功率,一般为5~45kw;(2)射频带宽:射频脉冲的频带宽度,比如500khz; (3)信号检测方式:正交检测还是线性检测; (4)接收线圈:接收线圈的种类和性质,一般有头、体、脊椎、乳房、各种关节、腔内等线圈,按性质分有表面线圈、容积线圈、正交线圈、相控阵列线圈等; (5)前置放大器增益:前放的放大倍数,比如20db;(6)输入/输出阻抗:分为高阻和低阻之分,比如50fl。 4.谱仪图像取样功能 (1)预采样:一般包括自动校正中心频率、自动校正90。射频脉冲、频率锁定、rf自动增益设定;梯度自动优化等; (2)图像种类:一般包括tl、t2、t2’、pd筹权重像,以及mra、dwi、adc、pi、脂肪抑制图像、水抑制图像、水图像以及用bold法产生的大脑功能图像等; (3)扫描视野:指磁共振可以扫描的人体范围,一般为10~50cm;(4)采集矩阵:指磁共振对扫描视野进行采集所划分的矩阵范围,一般为64~256,可为长方形或矩形; (5)显示矩阵:指显示磁共振图像的矩阵大小,一般可为256~1280,也可以为长方形; (6)空间分辨率:指图像可以反映(或分辨)的最小的组织大小,一般从0.2mm到1.0mm;(7)断面视角:磁共振一般可以获取任意视角断面的图像; (8)层厚:指磁共振图像的断面厚度,一般为1~20mm;(9)层间距:指数据采集层面之间的间隔,一般大于0,而小于层厚; (10)序列:指获取磁共振图像所使用的成像序列的配备情况。一般常用的序列有se、fse、fisp、flash、flair、stir等,特殊序列有黑水序列、mra、mrcp、epi、cine等; (11)门控技术:指为了抑制运动伪影而采用的运动控制技术,一般包括心脏门控、心电门控、呼吸门控、脉搏门控等。 5.计算机系统 (l)计算机性能:包括处理器速度、显示器最高分辨率、内存大小、存储器、外存储介履等; (2)网络性能:一般指图像输出设备的dicom接口;(3)测试与诊断功能:指系统进行自身性能测试、远程诊断等。 6.图像显示、处理和分析 (1)图像显示:指图像显示的各种手段,比如手动、自动,图像灰阶调整、多格式显示、参数显示、文档显示等; (2)图像处理:主要包括降噪、图像大小缩放、图像旋转、图像边缘增强、图像平滑等功能; (3)图像分析:距离和角度测定、感兴趣区设定、病灶大小测定以及病灶标识等功能。 磁共振成像设备原理篇四 一、鼻窦炎症 一、概述 按病因分为:过敏性、化脓性、肉芽肿性;按发展过呈分为急性、慢性 二、病理 急性期:粘膜充血、肿胀,炎症细胞渗出,脓性分泌物产生;慢性期:粘膜肥厚、息肉变性;粘膜萎缩、乳头状增生 三、临床表现:鼻塞、脓涕、头痛、四、mri表现: 1、鼻甲肥厚、鼻窦粘膜增厚; 2、窦内分泌物潴留,可现气液平面。分泌物呈t1低,t2高信号;蛋白含量较高时,t1高,t2高或低。 3、增强扫描,慢性期窦壁粘膜轻-中度强化。 4、可致骨壁骨质吸收或骨质增厚、硬化。 二、鼻窦囊肿 一、概述:分为粘液囊肿、粘膜囊肿。 二、病理 粘液囊肿:鼻窦开口阻塞,窦内分泌物潴留致窦腔膨胀性扩大行成囊性肿物。多见于额窦、筛窦。 粘膜囊肿:粘膜腺体分泌物在腺泡内潴留,又称粘膜下囊肿。一般较小,多见于上颌窦。 三、临床 粘液囊肿:病程进展缓慢,膨胀姓生长,早期可无症状,增大后压迫窦壁可引起疼痛。囊肿突入眶内则出现眼球突出、眼球移位、视力障碍等。局部膨隆或触及有弹性肿块,额窦及筛窦分别位于额窦底及内眦部。鼻腔检査:额、筛寒囊肿突向中鼻道呈一隆起,蝶窦囊肿后鼻镜检查鼻咽顶壁向下突出,上颌窦囊肿可见下鼻道外侧壁向鼻腔内移位。 粘膜囊肿:平时无症状,常在检查中偶然发现.偶有头痛,有时囊肿自行破溃从鼻腔中流出黄液体。鼻腔检查正常 四、mr(1)粘液囊肿: 1、多见于筛窦及额窦。 2、窦腔呈类圆形膨胀扩大,有环形均匀薄层囊壁包围。 3、囊内液体信号取决于囊液中的蛋白含量、水含量和水化状态以及粘稠度,如含粘蛋不太多,含水较多而粘度较低则t1wi为中等信号,t2wi为高信号号;若含粘蛋白较多时t1及t2加权像均为中等或高信号:若水分吸收,囊内分泌物十分粘稠时,t1wi及t2wi均为低信号。增强扫描后囊壁增强。 4.窦壁弧形变薄或外移,向外膨隆,但无虫蚀样破坏。 5、囊肿侵犯眼致眼球突出、移位,眼外肌、视神精受压移位。额窦粘液囊肿常先向眼眶内上方扩展。筛窦囊肿易向眶内壁及鼻腔顶部膨隆。 (2)粘膜囊肿: 1、多见于上颌窦等大窦腔,常多发。 2、囊肿一般较小,呈小结节形或呈广基位于窦底的半球形或球形(粘瞋獲肿),信号均匀,边界淸楚。 3、粘膜潴留囊肿t1wi呈略低、中等或高信号,t2wi为高信号,粘膜下囊肿t1wi呈略低信号,t2wi为高信号。 4、增强扫描无强化。 5、个别囊肿较大可占据整个窦腔。 三、鼻咽癌 一、概述。 鼻咽部粘膜上皮发生的癌肿;是我国南方最常见的恶性肿瘤之一,此病有地区性,好发于亚 洲,尤其是我国的广东省;多见于40~60岁。与之相关的发病因素有种族、家族因素、eb病毒感染与环境致癌因素。 二、病理 起源于鼻咽部假复层纤毛柱状上皮和鳞状上皮,按其形态可分为 结节型、菜花型、溃疡型及粘膜下浸润型。 组织学可分为 鳞状细胞癌、腺癌、泡状核细胞癌及未分化癌,其中最常见为低分化鳞状细胞癌。 三、临床表现 鼻衄、鼻出血;鼻阻塞;耳鸣、耳闷塞,听力减退;颈部淋巴结转移;头痛及颅神经症状;远处转移;鼻咽镜示肿瘤呈紫红色,触之易出血;实验室检查 eb病毒vca-iga增高。 四、mri表现: 1、鼻咽部改变 早期仅表现为鼻咽部粘膜稍增厚,咽隐窝变浅、消失或隆起,肿块较大时常突入鼻咽腔引起鼻咽腔不对称、狭窄或闭塞。 2、肿瘤的信号 肿瘤在t1wi多呈与肌肉类似的等信号或略低信号,t2wi呈稍高信号,增强扫描病灶呈轻度或中度强化。 3、深部浸润 侵犯翼内、外肌致咽旁间隙变窄,向后外侵犯颈动脉鞘;向前扩展后鼻孔、鼻腔、上颌窦;向上可累及斜坡、蝶窦及筛窦。 4、继发鼻窦、乳突炎症 表现为鼻窦、乳突粘膜增厚或积液,t2wi呈明亮高信号。 5、颅底骨质破坏 颅底骨质破坏冠状面显示颅底骨质破坏较好。mri显示茎突、翼板等小的骨质破坏不如ct敏感。但显示斜坡、岩骨尖等松质骨改变优于ct。 6、颅内侵犯 肿瘤易沿颅底的神经孔如圆孔、卵圆孔、破裂孔等向颅内侵犯,最常累及海绵窦、颞叶、桥小脑角等。 7、淋巴结转移 咽后外侧淋巴结及颈深上淋巴结群是鼻咽癌淋巴结转移的好发部位。表现为圆形或类圆形,t1wi低或略低信号,t2wi为高信号。 8、远处转移 多见于椎体、肝脏、肺等。 9、mri对鼻咽癌放疗后的评价: 放疗早期(3个月内)常可见粘膜肿胀、咽隐窝消失变平及鼻窦、乳突炎症,后期(半年后)由于纤维化、瘢痕收缩可出现鼻咽腔萎缩征象。 mri有助于鉴别肿瘤复发与放疗后纤维化,前者t2wi为高信号,而后者t2wi为低信号,增强扫描后前者呈轻中度强化,而后者无强化 五、诊断要点 多见于南方,男多于女。 多有鼻衄、鼻出血、鼻阻塞、耳鸣、耳闷塞,颈部淋巴结转移。mri可更好显示鼻咽肿物及其侵犯、转移情况 一、主动脉瘤 一、概述 由于动脉壁遭受破坏或结构异常而形成囊样扩张性病变。 病因有损伤、动脉硬化、动脉中层退行性改变、感染、先天性、梅毒等。 二、病理 真性动脉瘤:瘤壁由发生病理损伤后的主动脉壁全层构成。 假性动脉瘤:瘤壁无主动脉全层结构,仅有内膜面的纤维组织覆盖,周围为较厚的血栓。三种形态:梭形、囊状、混合型。 三、临床表现 主要为疼痛,多为隐痛。瘤体的压迫症状。瘤体部可闻及收缩期杂音。腹部瘤体可被触及,有波动性。 四、真性动脉瘤mri表现:动脉呈囊状或梭状扩张。动脉瘤腔内的信号改变: t1wi、t2wi均为低信号(快速血流);t1wi中等、t2wi信号上升(缓慢血流)t1wi中等、t2wi高信号(非常缓慢血流)。动脉瘤常由粥样硬化的碎片及血栓组成。粥样硬化斑呈中等信号,纤维化及陈旧性血栓呈低信号。新鲜血栓呈高信号。 mri可清晰显示动脉瘤的上下范围及其与周围的解剖关系。 五、假性动脉瘤mr特点: 最常见的病因为创伤,其次为感染。好发于主动脉的峡部。于主动脉旁偏心囊状占位。 瘤腔可较大或较小,外缘不规则,壁较厚。可见瘤腔与主动脉相通,为破口。 cine-mri较好显示假性动脉瘤内膜破口,破口血流喷射入瘤体,有涡流而形成低信号。 二、夹层动脉瘤 一、概述 主动脉夹层是由于各种原因造成主动脉壁中膜弹力组织和平滑肌病变,在高血压或其他血流动力学变化的促发下,内膜撕裂,血液破入中膜,并将主动脉壁分为两层,形成主动脉壁间血肿。 二、病理:debakey分型: ⅰ型:主动脉的升、弓、降部均受累,且病变延至腹主动脉的中、远端,破口多于升主动脉,少数于弓部。 ⅱ型:夹层局限于主动脉升、弓部,破口多于升主动脉。ⅲ型:夹层局限于降主动脉,破口多于升主动脉弓、降部。 三、临床表现突发胸背剧烈痛,严重者休克。慢性者可有急性发作,可无典型疼痛。体查可闻血管性杂音。 四、mri表现 真假两腔及内膜片。 主动脉分两腔。se序列上,真腔较小,一般为无信号,假腔较大,t2wi上为一般为高信号。显示内膜瓣,在真、假腔间可见一线状的中等信号的内膜瓣。真假腔之间经破口相通。 五、诊断要点 临床突发胸背剧烈痛。 se序列主动脉分两腔,之间可见内膜。 真腔一般为无信号,假腔t2wi上为一般为高信号。cine-mri较好显示内膜破口。 一、胆管癌 一、概述。多发生于60岁以上的老年人 二、病理:病理上多为腺癌。形态上分三型:①浸润狭窄型; ②巨块型;③壁内息肉样型 三、临床表现:上腹痛,进行性黄疸,消瘦,可触及肿大的肝和胆囊,肝内胆管癌常并存胆 石和胆道感染,所以病人常有胆管结石和胆管炎症状。 四、mri表现: 1.有不同程度和不同范围的胆管扩张。 2.根据胆管扩张的部位和范围可以推测癌的生长部位是在左肝管、右肝管或肝总管。mrcp能很好显示胆管扩张,确定阻塞存在的部位和原因,甚至能显示扩张胆管内的软组织块影,是明确诊断的可靠方法。肝门区胆管癌 肝门附近外形不规则、境界不清病变,t1wi呈稍低于肝组织信号强度,t2wi呈不均匀性高信号。 扩张的肝内胆管呈软藤样高信号。 门静脉受压移位,可见肝门区淋巴结肿大。 二、胆石症 一、概述:胆石占胆系疾病的60% 二、病理:按化学成分可将胆石分为三种类型:①胆固醇类结石(最常见);②胆色素类结石;③混合类结石 三、临床表现:与结石的大小、部位及有无并发胆囊炎和胆道系统梗阻有关,1/3-1/2的胆囊结石可始终没有症状。间歇期主要为右上腹不适和消化不良等胃肠道症状。急性期可发生胆绞痛、呕吐和轻度黄疸。伴发急性期胆囊炎时可出现高热、寒战等。 四、mri表现: 胆石的质子密度很低,其产生的磁共振信号很弱。在t1wi上多数均呈低信号,与低信号的胆汁不形成对比;在t2wi上胆汁一概为高信号,而胆石一般为低信号充盈缺损。少数胆石可在t1和t2加权图像上出现中心略高或很高的信号区。 三、胆囊癌 一、概述:原发性胆囊癌少见,约65%-90%合并慢性胆囊炎和胆囊胆石。 二、病理:病理上多为腺癌。形态上分三型:①浸润型;②乳头状腺癌;③粘液型腺癌 三、临床表现:胆囊癌没有典型特异的临床症状,早期诊断困难,晚期可有上腹痛、黄疸、体重下降、右上腹包块等症状 四、mri表现 mri检查见胆囊壁增厚和肿块肿瘤组织在t1wi为较肝实质轻度或明显低的信号,在t2wi则为轻度或明显高的信号结构,且信号强度不均匀。胆囊癌的其他mri表现是①侵犯肝脏。②65%-95%的胆囊癌合并胆石。③梗阻性胆管扩张。④淋巴结转移。 四、胰腺癌 一、概述:胰腺癌是最常见的一种胰腺肿瘤,近年来,其发病率有明显增长趋势,男性多于女性以50—70岁发病率高,早期诊断困难,预后极差。 二、病理 胰腺癌起源于腺管或腺泡,大多数发生在胰头部,约占2/3,体尾部约占1/3。胰头癌常累及胆总管下端及十二指肠乳头部引起阻塞性黄疸,胆管及胆囊扩大。 三、临床表现 胰腺癌早期症状不明显,临床确诊较晚。癌发生于胰头者,病人主要以阻塞性黄疸而就诊;发生于胰体、胰尾者,则常以腹痛和腹块来就诊。 四、mri表现 1、mri显示胰腺癌肿的占位效应引起的胰腺形态学改变,与邻近部位相比,局部有不相称性肿大。 2、胰腺癌t1wi为低或等信号;在t2wi为高或低信号,肿瘤内部可出现坏死、液化和出血等改变,导致信号影混杂不均。 3、肿瘤侵犯胰导管使之阻塞,发生胰导管扩张,扩张胰管内的胰汁在t2wi为高信号。 4、胰头癌阻塞胆总管,引起胆总管扩张。 5、可浸润胰周脂肪组织,胰周血管受侵犯表现为血管狭窄、移位或闭塞,可有腹膜后淋巴结转移。 一、肝硬化 一、概述:国内以乙肝为主要病因。 二、病理 肝细胞结节状再生,伴有肝内广泛纤维组织增生 肝硬化进而引起门脉高压、脾大、门体侧支循环建立以及出现腹水等。 三、临床表现 早期肝功能代偿良好,可无症状,以后逐渐出现一些非特异性症状,如恶心、呕吐、消化不良、乏力、体重下降等; 中晚期可出现不同程度肝功能不全表现,如低蛋白血症、黄疸和门静脉高压等。 四、mri表现: 1.肝脏体积缩小或增大,左叶、尾叶增大,各叶之间比例失调,肝表面结节状、波浪状甚至驼峰样改变 2.无脂肪变性的单纯再生结节(rn),在t2wi表现为低信号,其机制与再生结节中含铁血黄素沉着或纤维间隔有关。 3.并发的脂肪变性和肝炎等可形成不均匀的信号,有时硬化结节由于脂变区的甘油三酯增多,在t1wi上出现信号强度升高,增强扫描无明显强化。 4.腹水、肝外门静脉系统扩张增粗、脾大等提示门静脉高压征象,mri能很好地显示。5.不典型增生结节(dn),又称退变结节、变性结节、发育不良性结节,是介于再生性结节与肝细胞癌的中间阶段,属于癌前病变,dn在t1wi上表现为高或等信号,t2wi上大部分呈低信号,少数为等信号,增强扫描动脉期无强化,门脉、延迟期与肝实质强化一致。6.从rn转为dn、进一步转为小肝细胞癌(shcc),动脉供血不断增加,门脉供血不断减少,t1wi信号从高向低变化,t2wi信号从低向高转变,一旦出现dn结节增大,t2wi低信号中出现高信号,即所谓的“结中结”,应高度怀疑dn已癌变。 二、原发性肝癌 一、概述 二、病理 巨块型:肿块直径≥5cm结节型:结节<5cm弥漫型:小的瘤结节弥漫分布全肝 小癌型:单个癌结节≤3cm,数目≤2个肝癌的细胞类型90%为肝细胞肝癌最多。 三、临床表现 亚临床期肝癌(ⅰ期)常无症状和体征,常在定期体检时被发现。 中、晚期肝癌(ⅱ~ⅲ期)以肝区痛、腹胀、腹块、纳差、消瘦乏力等最常见。可并发肝癌结节破裂出血、消化道出血和肝昏迷等。 70%一90%的肝癌afp阳性。 四、mri表现 1、形态因病理类型而异。 2、肿瘤大多呈t1wi为低信号为主,t2wi为高信号为主,内可有脂肪变性、囊变、坏死、出血和纤维间隔等改变,信号不均,混杂。 3、肝内肿物mri信号不均、混杂时,先要想到肝癌的可能。 4、静脉瘤栓:门静脉、肝静脉、下腔静脉内出现瘤栓可使血管的流空效应消失。 5、假包膜征:于肿瘤的周围有一圈低于肿瘤组织及正常肝组织的低信号影。 6、肿瘤周围水肿:呈t2wi上边缘不清的高信号,如果直径小于3cm的小肿瘤在追踪观察中其周围水肿范围扩大,应高度怀疑肝癌。 7、增强扫描呈快进快出特点,多数内可见小结节或分隔等不均匀强化;强化时间短,延时扫描又迅速变为低信号影。 三、肝转移瘤 一、概述 二、病理 肝转移瘤多数为转移癌,少数为转移 性肉瘤。转移癌以多个结节灶较普遍。 癌灶血供的多少与原发肿瘤有关,多数为少血供。病灶周围无假包膜,亦不发生肝内血管侵犯,常有坏死、囊变、出血。 三、临床表现 肝转移瘤早期无明显症状或体征,或被原发肿瘤症状所掩盖。 一旦出现临床症状,病灶常已较大或较多,其表现与原发性肝癌相仿,常表现为肝区疼痛、乏力、消瘦等,无特异性。 四、mri表现: 1、多数肿瘤呈t1wi低、t2wi高信号。 2、胃肠道癌等血供较少的转移瘤t2wi上可比肝实质为低;而血供丰富的转移瘤,如平滑肌肉瘤、嗜铬细胞瘤、内分泌肿瘤、肺癌、肾癌等,t2wi上可呈明显的高信号影。黑色素瘤的转移多呈出血性转移。 3、转移瘤的形态多不规则,边缘不清,多发者大小可不一。 4、常发生坏死、囊变、出血、脂肪浸润、纤维化、钙化等,因而信号不均,多见“靶征”或“牛眼征” 5、gd-dtpa增强扫描在诊断上帮助不大,周围的水肿组织及肿瘤内部坏死不显示增强。 四、肝海绵状血管瘤 一、概述:肝脏最常见的良性肿瘤 可见于任何年龄,女性居多。随着影像技术的发展,为经常遇到的肝内良性病变,其重要性在于与肝内原发和继发性恶性肿瘤鉴别。 二、病理 主要为扩大的、充盈血液的血管腔隙构成,窦内血流缓慢地从肿瘤外周向中心流动,边界锐利,无包膜。 肿瘤可位于肝内任何部位,但以右叶居多,大小不一,直径1~10cm不等,单个或多发,瘤体常可见纤维瘢痕组织,偶见出血、血栓和钙化。 三、临床表现 绝大部分肝血管瘤无任何症状和体征,查体偶然发现。 少数大血管瘤因压迫肝组织和邻近脏器而产生上腹不适,胀痛或可能触及包块,但全身状况良好。 血管瘤破裂则发生急腹症。 四、mri表现: 1、可单发或多发,一般3cm,;4cm为巨块型。2、70%为圆形、卵圆形,30%为分叶状,边缘清晰,锐利。</3CM> 3、t1wi为低信号影,t2wi为高强信号影,fiesta呈中等偏高信号,但较血管信号低,绝大部分信号均匀 4、特征性的mri表现:在多回波t2wi上,随te的延长,信号强度递增,甚至超过胆汁、脑脊液信号影,呈“灯泡征”。 5、瘤灶周边部或中心呈结节状强化,范围迅速扩大,逐渐融合,充满整个瘤体,这是其mri加强扫的特征性表现。(呈快进慢出) 6、巨大的海绵状血管瘤内可见发生囊变,出血。 7、巨大的海绵状血管瘤内纤维瘢痕或纤维间隔在t1wi、t2wi、质子密度上均为低信号。加强扫描纤维疤痕无强化。 五、肝囊肿 一、概述:为较常见的肝脏先天性病变。一般认为系小胆管扩张演变而成。 二、临床表现:通常无症状,大的囊肿压迫邻近结构时可出现腹痛、胀满等症状;压迫胆管时,可出现黄疸。 三、mri表现:为典型水样信号强度表现,即t1wi为低信号,t2wi为高信号,fiesta呈高信号,与血管信号相似,信号强度均匀,边缘光滑锐利,周围肝组织无异常表现,增强扫描,肝囊肿无异常对比强化。 六、肝脓肿 一、概述:从病因上肝脓肿可分为细菌性、阿米巴性和霉菌性三类,前者多见 二、临床表现:典型表现是寒战、高热、肝区疼痛和叩击痛,肝肿大及白细胞和中性粒细胞计数升高,全身中毒症状等。 三、mri表现:肝内单发或多发、单房或多房的圆形或卵圆形病灶,t1wi脓腔呈不均匀低信号,周围可见晕环,信号强度界于脓腔和周围肝实质之间。t2wi脓腔表现为为高信号,多房性脓肿则于高信号的脓腔中可见低信号的间隔,还可见一信号较高而不完整的晕环围绕脓腔,晕环外侧的肝实质因充血和水肿而信号增高;注射gd-dtpa后,脓腔呈花环状强化,间隔亦可强化。正常mri表现 骨皮质、骨膜及骨骺板等在任何序列上均为低(无)信号。骨髓在t1wi、t2wi均呈高信号。 关节的软骨面在t1wi、t2wi呈中等信号。关节腔内少量滑液呈长t1wi、长t2wi信号。关节面皮质、韧带和肌腱为无信号区。 一、骨肉瘤 一、概述 骨肉瘤是一种肿瘤细胞直接形成骨或骨样组织的最常见的恶性骨肿瘤。分类:中央型(髓内型)、周围型(表面型) 本病发病年龄多在11~20岁,5岁以下、40岁以上较少发生。好发部位为膝关节上下。 二、病理 肿瘤由圆形或梭形细胞以及由这些细胞直接形成的骨样组织和骨组成;瘤内常伴不同程度的出血、坏死和囊变。 三、临床表现 疼痛,好发于膝部,多有轻伤史。逐渐增大的偏心性肿块 四、mri表现 1、长管状骨干骺端或骨端的瘤区t1wi低信号,t2wi不均匀的高信号。 2、钙化、骨膜反应和瘤骨部分t1wi和t2wi均为低信号; 3、液化、坏死区为液性信号; 4、出血部位则t1wi和t2wi均为高信号。 5、病灶呈偏心或中心性改变,骨髓和软组织可受侵犯,并可见成骨及溶骨改变。 6、gd-dtpa增强软组织肿块强化明显。 二、软骨肉瘤 一、概述 是仅次于骨肉瘤的骨恶性肿瘤。分原发性和继发性两种类型,根据发病部位分中央型(多见于长管状骨干骺端)和周围型(多见于骨盆、肩胛骨)。原发性肿瘤好发于20-30岁青壮年。继发性好发于40岁以上。好发于四肢长骨干骺端及扁骨。 临床表现:疼痛和压痛或局部肿胀 四、mri表现 中心型:t1稍低、t2稍高,信号不均匀。周围型:t1稍高于肌肉,t2高的不均匀信号。肿瘤呈分叶状、可有间隔及软骨基质钙化。gd-dtpa增强:明显强化。 三、骨髓瘤 一、概述 是起源于髓腔网状组织的恶性肿瘤 好发于扁骨和不规则骨,也可发生于长骨。多发生于40岁以上,男性多见 特征:广泛溶骨性破坏,伴顽固性贫血、高血钙、肾功能紊乱、抗感染力下降。 二、病理:肉眼见髓腔被胶冻状紫红色或者暗棕色瘤结节填充。骨松质破坏后可形成囊腔。 骨皮质变薄,瘤组织伸展到周围软组织。 三、临床表现 骨骼系统:全身骨痛、肿块、病理骨折泌尿系统:急慢性肾衰反复感染、贫血、紫癜 实验室检查:贫血、血沉加快、高蛋白血症、高血钙、蛋白尿(60%) 四、mri表现 t1wi呈低信号(正常骨髓高信号) t2wi呈很亮的高信号(正常骨髓中等信号)特征性改变“椒盐状”。 四、骨巨细胞瘤 一、概述 骨巨细胞瘤是一种有良性、生长活跃和恶性的特殊属性的骨肿瘤。 好发年龄:多在20~40岁。 发部位:多发生于长骨,尤以股骨下端、胫骨上端、肱骨上端和桡骨下端多见。 二、病理 肿瘤呈溶骨性破坏,骨皮质膨胀变薄。瘤内常伴显著的出血、坏死和囊变。目前认为,所有骨巨细胞瘤都是具有局部侵袭能力的潜在恶性或低度恶性肿瘤。 三、临床表现:主要症状为疼痛、局部肿胀和运动受限,但均无特异性 四、mri表现 1、位于骨端偏心性溶骨灶呈膨胀性生长。 2、t1wi呈低信号,t2wi呈低或中等信号,局限性囊变区呈高信号; 3、三分这一病例呈皂泡样改变; 4、瘤内出血则t1wi和t2wi均为高信号; 5、gd-dtpa增强呈中度强化。 一、化脓性骨髓炎 一、概述 化脓性细菌感染骨髓、骨质和骨膜而引起的炎症称化脓性骨髓炎。 本病可见于任何年龄,10岁以下好发,男性多见。生长期管状长骨的干骺端是其好发部位。 二、病理 感染常常是由干骺端骨髓组织开始;早期出现充血、水肿、渗出; 化脓性病灶形成—骨质破坏及骨质坏死;病变向骨干、骨膜下蔓延—骨膜反应增生。 病理特点:骨质破坏、坏死、新骨形成相互并行。 三、临床表现 起病急,全身中毒症状:寒战、高热。局部体征:红、肿、热、痛。实验室检查:白细胞计数升高 四、mri表现 1、早期骨髓的充血、水肿在t2wi上表现敏感,为高信号,边界不清;t1wi上为低信号。 2、骨膜下的脓肿表现为液性信号。 3、新生骨、硬化骨及死骨,t1wi和t2wi均为低信号。-dtpa增强,呈对比性强化 5.早期mri敏感性较高,虽其信号不具有特异性,但结合临床资料,可做到早期诊断。 二、半月板损伤 一、损伤机制和分型机制: 膝关节运动中所引起的半月板矛盾性运动膝关节运动中的突然性变化。 分型:临床多依据解剖特点而分型,即横裂、纵裂、水平裂、边缘裂、混合裂和前后角撕脱等。 二、病理 半月板粘液变性:粘液多糖类物质沉积 严重损伤:半月板基质内有游离的纤维软骨样间隔。 三、临床表现 有膝关节外伤史或职业病史。畸形和功能障碍,少数病人出现关节交锁。体征常可见股四头肌萎缩,局限而固定的压痛。膝关节检查试验阳性等。 四、mri表现 1、半月板撕裂分为水平型及垂直型。因关节内的液体充满于撕裂口处,表现为高信号影。 2、半月板内的线状或球状的高信号区,表示粘液变性和半月板撕裂的病理改变。半月板的信号分度: ⅰ度:半月板内小球状区。 ⅱ度:半月板内的线状区未达关节面。ⅲ度:线状区达关节面,为半月板撕裂。 三、膝关节韧带损伤mri表现 一、韧带完全断裂: 1、韧带的连续性中断。 2、韧带扭曲,呈波浪状改变。 3、韧带内形成假瘤,看不到正常的纤维结构。 二、韧带部分断裂: 1、韧带内信号增高,但内仍可见到正常的纤维结构。 2、韧带变细。 四、股骨头缺血性坏死 一、概述:股骨头缺血性坏死的病因还不十分清楚,主要与外伤、长期应用肾上腺皮质激素等关系密切。其发病机制多数认为与股骨头微循环障碍及局部压力增高有关。依据x线表现和治疗需要,本病可分为五期: i期:在x线平片无异常改变 ⅱ期:可见囊性病变或局灶性硬化,但皮质下无透亮区 ⅲ期:发现软骨下透亮区及软骨下骨折,呈新月征ⅳ期:可见软骨下塌陷,股骨头变扁v期:髋关节狭窄 二、病理 早期为充血和炎症反应; 中期为股骨头坏死与修复交替进行晚期以纤维化及硬化为主 三、临床表现 髋关节疼痛,跛行症状。 髋关节肌肉萎缩,髋关节试验检查阳性。 早期病人可无任何症状。上述表现没有特异性。 四、mri表现 1、mri可以显示x线易于漏诊的i期和ⅱ期病变,从而有利于早期诊断。 2、在t1wi上正常股骨头高信号区内可见黑色线状低信号。在t2wi上于线状低信号内侧还可见一条高信号线,形成股骨头缺血性坏死的特异征象“双线征”,它是病变充血和炎症的反映。 3、病变严重时股骨头脂肪数量减少,病灶在t1wi为低信号,t2wi为高信号,呈液体样信号。 4、晚期病例以纤维化和硬化为主,在t1、t2和质子密度加权上均呈低信号,关节间隙变窄。 5、髋关节积液则为液体样信号。 一、骨样骨瘤 一、概述 骨样骨瘤是骨母细胞及其所产生的骨样组织所构成的良性肿瘤。特征:瘤巢体积小(〈2cm),境界清,周围有反应骨生成区。发好于10-19岁男性,多见于长骨骨干、股骨上段。 二、病理 瘤核心由骨母细胞、骨样组织和编织骨组成,间质为富含扩张血管的疏松结缔组织。 三、临床表现 疼痛,夜间加重,服水杨酸类药物可缓解 四、mri表现 瘤体钙化或硬化部分t1、t2加权均无信号。瘤巢t1低、t2稍高信号。gd-dtpa增强无强化。 二、骨软骨瘤 一、概述 良性骨肿瘤中最多见。分为单发、多发。10-20岁男性多见。股骨和胫骨发病率最高,次为手足骨和肱骨 二、病理 具有软骨帽的骨性突起,自表面向下为三层结构:薄层纤维结缔组织、软骨帽、骨松质 三、临床表现 无明显症状,或触及无痛性肿物。 四、mri表现干骺端外生性突起 mri可见软骨帽、骨皮质和骨松质三层结构,其中骨松质与髓腔相通为特征。 三、动脉瘤样骨囊肿 一、概述 动脉瘤样骨囊肿是一种由大小不等、充满血液腔隙组成的膨胀性溶骨性囊性病变,囊壁为含骨样组织、骨小梁和破骨细胞型巨细胞的结缔组织。 好发于30岁以下的青少年。常位于长骨干骺端和骨干或脊柱的后部。 二、病理 表现为薄层骨壳,内衬暗红色膜状组织,囊内为许多扩张的血窦,囊壁间充满红细胞。 三、临床表现:局部肿胀和疼痛,没有特异性。 四、mri表现 边界清晰膨胀性肿块,偶见多个分隔。典型征象: 1、囊腔内显示液-液平面,为分层的未凝固血液,t2wi液平面上呈高信号,下呈低信号。 2、多个囊腔内在t1wi和t2wi上均显示为不同程度的高信号,为不同时期的出血。 3、增强扫描囊壁明显强化。 四、骨纤维异常增殖症 一、概述 是以大量纤维组织替代骨组织为特征的骨病 分类:单骨型、多骨型、albright综合征(同时有皮肤色素沉着、性早熟)好发年龄:10-30岁好发部位:多见于股骨、胫骨,次为颅面骨 二、病理 纤维组织替代了骨组织,其内杂有软骨、骨样组织和新生骨 三、临床表现 常见症状为局部畸形,多由病理骨折引起。 四、mri表现 边界清楚的肿块,有时可发性病理骨折。t1和t2加权呈不均匀的中等信号病灶内液化为t1低、t2高信号 一、喉癌 一、概述 好发50-60岁;男女之比为8:1;或能与吸烟、饮酒、空气污染及慢性炎症有关。 二、病理 按解剖部位分为:声门上癌,声带癌(60%)、声门下癌按细胞组织学分为:鳞状细胞癌(90%)、腺癌、未分化癌、淋巴肉瘤、纤维肉瘤。 三、临床表现 声音嘶哑、呼吸困难、咽喉疼痛等。 四、mri表现 1、分声门癌、声门上癌、声门下癌。 2、肿物t1为略低或等,t2为高信号,信号多不均匀。 3、gd-dtpa增强扫描,肿瘤呈中等强化,囊变、坏死区无强化,4、如有颈部淋巴结转移,则转移瘤和肿瘤信号及强化相似。 二、中耳乳突胆脂瘤 一、概述 慢性中耳炎类型之一。中耳角化复层鳞状上皮团块,为非真性肿瘤。 二、病理: 由角化上皮和胆固醇混合组成。呈白色牙膏样或豆腐渣样。 外耳道鳞状上皮→鼓膜穿孔→上鼓室→鼓窦入口→鼓窦。 三、临床表现 耳内长期流脓;传音性耳聋;鼓膜穿孔处可见白色鳞屑状或豆腐渣样物,奇臭。 四、mri表现 1、鼓室、鼓窦入口及鼓窦内软组织影,t1低或等,t2稍高。 2、无强化,周围肉芽组织可呈环状强化。 3、周围骨质破坏,可侵入颅内,引发颅内并发症。 三、腮腺混合瘤 一、概述 是腮腺最常见肿瘤,占60%,其中90%为良性,10%为恶性,腮腺其他常见良性肿瘤为腺淋巴瘤(warthin's瘤)占5%~10%。 常见于30~50岁,病程较长,缓慢生长,常在无意中或体检时发现。 二、病理 大体上多呈圆形或椭圆形,直径3~5cm,表面多呈结节或分叶状,包膜较完整。切面呈灰白色,可见浅蓝色软骨样组织,半透明粘液样组织以及小米粒大的黄色角化物,有的囊变。镜下肿瘤由上皮及其产物:即粘液样组织和软骨样组织组成。 三、临床表现主要表现为 无痛性肿块,位于以耳垂为中心及耳屏前方的腮腺组织,触诊表面光滑或呈结节状,活动,界线清楚。 四、mri表现 1、较小时表现为腮腺内圆形或类圆形肿物,界限清楚,边缘光滑,信号较均匀,t1wi等信号,t2wi略高信号或高信号,周边常可见低信号薄壁包膜。 2、当肿瘤较大时,可出现坏死、囊变、出血、钙化、粘液变性及纤维化等系列改变,此时t1wi及t2wi,信号不均匀。t2wi上高信号瘤体内一些低信号区常认为是瘤体内纤维间隔和条索,极低信号为钙化,此征象常提示为混合瘤。 3、咽旁结构的压迫和侵犯 肿瘤较大时可见咽侧壁向中线移位,咽旁间隙的脂肪透亮带闭塞或向中线移位,邻近血管推压移位。 4、一般良性者边界较清楚,信号较均匀,生长较缓慢。而恶性者肿瘤较大,信号不均匀呈混杂信号,增强后不均匀强化。 五、诊断要点无痛性耳前肿物。 腮腺内均匀肿物,边缘清。与腮腺淋巴瘤的鉴别多为高龄男性,通常为多发或双侧发病 常位于腮腺后下极,囊性成分为主,境界清晰。 mri在胸部的适应证 1、胸部入口病变:与颈部、上胸部、胸腔及纵隔结构相互关系。 2、气管、大支气管肿瘤。 3、纵隔肿瘤、囊肿:与血管相互关系。 4、肺癌及其分期:显示肺门、纵隔淋巴结,肿瘤对邻近组织侵犯程度。 5、肺部肿块及肺不张、肺炎等病变的鉴别,可提供更多的信息。 6、鉴别放疗后纤维化团块与肿瘤组织 7、显示胸膜、胸壁病变,鉴别胸腔积液的性质,显示隐匿在胸水内的病变及肺内病变对胸壁的侵犯。 8、与ct比的优点:纵膈及肺门区显示良好。缺点:肺部细微结构显示不如ct(空间分辨力差)。 一、原发性支气管肺癌 一、概述 临床上常见的恶性肿瘤之一。目前临床上对肺癌的检查方法很多,mri是临床检查的一个方面。 二、病理 肺癌细胞起源于支气管粘膜上皮,肺癌发生于主支气管和叶支气管称中央型,发生于段支气管开口以下称周围型。肺癌按生长方式不同可分为管内型,管壁浸润型,肿块型和弥漫浸润型等。肺癌有4种转移方式:①淋巴转移,②血行转移,③直接侵犯,④气道转移。 三、临床表现 1、肺癌年龄50~60岁发病率最高。 2、肺癌早期可无临床症状。 3、最常见的症状以痰中带血最有诊断价值。部分患者可出现发热和胸痛初诊易误诊为肺炎,但经抗炎治疗后效果不佳。 4、侵犯胸膜或胸壁、远处转移、肺外症状。 四、mri表现 1、中央型肺癌 管内型:mri易于显示支气管腔内肿物,冠状面能清晰显示肿瘤的范围,明确肿瘤相对于支气管隆突的位置。 管壁型:所致支气管壁不规则增厚、管腔狭窄及梗阻,mri也能清晰显示。 管外型:多在肺门区形成软组织肿块,mri易于将软组织肿块与肺门区的血管区分开来。 2、周围型肺癌 肺内肿块状影,mri表现为t1wi上呈中等信号,t2wi呈中等偏高信号,信号多不均匀;边缘可光滑,也可有分叶、毛刺及胸膜凹陷等征象。 病灶内发生坏死液化时,t1wi表现为低信号,低于瘤体的信号,t2wi则呈高信号,其强度高于瘤体信号。 液化坏死物经支气管排出形成空洞时,表现为无信号区。 肿瘤内的钙化,mri不能显示,表现为信号缺失区,表现为无信号区。 3、弥漫型肺泡癌 表现为肺内多发结节及斑片状影,边缘清楚或不清楚,t1wi上往往呈中等信号,t2wi上为高信号。病灶大小不一,多分布于中下肺野。 4、肺癌所致阻塞性改变 mri在区分肿瘤与阻塞性炎症或阻塞性不张均有一定作用。 在t1wi上,肺部炎症或肺不张部位的信号类似或低于肿瘤信号。t2wi肺炎或肺不张的信号高于肿瘤的信号。mri增强扫描能明显提高两者分辨率。 5、纵隔及肺门淋巴结转移 直径在1cm以下的淋巴结多为正常;直径在1.0-1.5cm者,可疑异常;直径大于1.5cm者,为转移所致。 t1wi上为中等或低信号,t2wi上转移淋巴结信号有所增高,类似于肺内肿块的信号。单纯依据淋巴结的信号改变很难鉴别良、恶性淋巴结。 6、mri扫描还能发现腔静脉内瘤栓形成,瘤栓附着于血管壁上,在t1wi上为中等信号,t2wi呈高信号,信号不甚均匀,多回波扫描,其形态无变化。有助于诊断。 五、鉴别诊断 1.中央型肺癌需与下列病变鉴别:支气管内膜结核转移性肿瘤淋巴瘤淋巴结结核结节病 2.周围型肺癌需与下列病变鉴别:结核球转移瘤 良性肿瘤(炎性假瘤、错构瘤)支气管囊肿球形肺炎 肺动静脉瘘或动静脉畸形 二、肺血管瘤 一、概述 肺血管瘤是肺内少见的良性肿瘤,它由较多增生的毛细血管和少量结缔组织所构成。单发者较多,也可多发。发病年龄在20~50岁,以女性较为多见。 二、病理 肺血管瘤为无包膜的肺内肿块,内有增生性的毛细血管,可伴有血管玻璃样变的结缔组织,质地较硬。病灶常位于肺的周围近胸膜下。 肺血管瘤患者少数可伴有纵隔、腹内脏器、骨骼和皮肤的血管瘤。 三、临床表现 本病绝大多数无症状,少数患者可咯血和咳嗽 四、mri表现 1、大多位于肺的周边,一般大小约3.0cm,肿块轮廓清楚,极少有分叶。 2、在常规se序列中,肿块内的毛细血管有流空效应呈无信号,在显示血流极为敏感的梯度回波序列中,肿块内的毛细血管呈高信号,这种表现较有特征性,有助于定性诊断。 一、椎体血管瘤 mri表现: 1、局限性累及椎体或整个椎体及附件。 2、病灶境界清晰,信号呈等或略长t1,多属长t2,压脂t2仍呈长t2;内有点状粗大骨小梁(低信号栅栏),有明显增强效应。 二、椎体巨细胞瘤 一、病理和临床: 起源于间充质细胞,主要为溶骨性破坏;仅7%骨巨细胞瘤发生于脊柱,但是骶骨是累及脊柱的最好发部位,主要发生于上骶椎,好发于20~40岁。 二、mri表现 可累及多个椎体及
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