磁共振成像(MRI)技术（医学影像技术）

MRI与基本硬件构造教学目标教学重点教学难点1.掌握MRI概念2.掌握MRI仪器构造1.掌握MRI概念1.掌握MRI与CT、X线的区别一、磁共振成像磁共振成像，英文全称：MagneticResonanceImaging，简称MRI。磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从机体中获得电磁信号，空间编码后，重建出机体图像。用于成像的磁共振信号直接来自于机体本身，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像。X线与CT中，图像对比度（或灰度）取决于组织密度，密度大的组织对X线的衰减越大，比如骨皮质，密度大，在影像中为白色，相反，空气，低密度，为黑色。MRI横断面影像二、MRI仪基本硬件构造一般包括：磁体梯度系统射频系统计算机系统辅助设备1.磁体

磁体作用：产生强大的静磁场，用于组织的磁化。

主磁体按照磁场产生方式：分为永磁、电磁两类。电磁分为常导磁体与超导磁体。兽医临床应用较多的是永磁体（低磁场，低于0.5T）与超导磁体（高磁场：1.0-2.0T）。

磁场强度用高斯(gauss,G)和特斯拉(,tesla,T)来表示。

高斯是德国著名数学家，1832年首次测量了地球磁场。

特斯拉是奥地利电器工程师，物理学，旋转磁场原理及其应用的先驱。1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的磁场强度。

1T=10000G。（地球的磁场大约是0.5-0.6G，一辆废旧汽车起重磁铁约为1T）特斯拉：1857-19431.磁体

主磁体按照磁体外形分为：开放式磁体、封闭式磁体、特殊外形磁体。

开放式磁体封闭式磁体特殊外形磁体1.磁体--主磁场的均匀度

要使MR过程起作用，必须有绝对均匀的磁场。为了做到这一点，在主磁铁孔内设置一系列多达30个额外的线圈。通过的电流经过这些额外的线圈，允许磁场“微调”，使其尽可能地均匀。通常是在每次检查前自动的执行，以补偿患者进入磁场导致的不均匀。

2.梯度系统

梯度线圈的作用：空间定位、产生信号、其他作用。

x、y和z三组梯度方向对应于三个正交平面:

纵SAGITAL、横TRANSVERSE和

背DOSAL。梯度线圈的特性对任何MR系统的整体性能都有显著影响。本质上有两个重要的属性需要考虑。梯度场强：以毫特斯拉每米(mT/m)为单位，梯度场能够达到的最大值越大，层厚可以越薄，像素越小，空间分辨率越高。爬升时间和梯度切换率，用mT/m/ms表示。衡量单位时间内梯度场变化程度，影响扫描时间。在兽医成像中，因为动物会被麻醉，显得不那么重要。然而,它在需要减少生理活动的腹部检查中要考虑，以降低生理的移动伪影。3.射频系统

作用：发射射频脉冲，使磁化的质子吸收射频能量产生磁共振；质子在弛豫的过程中释放能量，发出MR信号，被接收系统检测接收。

3.射频系统

组成：发射和接收，包括射频功率放大器、发射线圈、接收线圈、低噪声方法器等。

3.射频系统

射频线圈分类：体线圈（激发）、表面线圈（采集）。

4.计算机系统

数据运算；控制扫描；显示图像。

5.辅助设备

检查台；空调；冷却系统；打片机等。

考一考MR检查可以获得任何方向的断层图像（）

A正确B错误思与练MRI的原理？MR仪的基本组成？

MRI成像过程与信号产生教学目标教学重点教学难点1.掌握MRI概念2.掌握基本原理1.基本序列1.成像原理一、MRI成像过程一般包括：把要检查的动物放入磁场，动物体被磁化产生纵向磁化矢量；发射射频脉冲，动物体内氢质子发生共振，从而产生横向磁化矢量；关闭射频脉冲，质子发生T1、T2弛豫（同时进行空间定位编码）；线圈采集动物体发出的不同强度的MR信号，经计算机处理（傅立叶转换）--显示为图像。二、MRI信号的产生1.氢质子用于机体MRI成像的原子为：氢质子磁化率很高；占机体原子的绝大多数。每一个氢质子总是不停的按照一定的频率绕着自身的轴发生自旋（spin）。地球自旋产生地磁。带1个正电荷的氢质子，自旋产生的磁场称为核磁，像一个“小磁体”，因此磁共振成像称为核磁共振成像。核磁就是原子核自旋产生的磁场。二、MRI信号的产生1.氢质子机体内含有数十亿个氢质子（1毫升水含氢质子3*1022）。虽然每个氢质子自旋产生一个“小磁场”，但正常情况下，机体的氢质子是完全随机自由定向分布，并且互相抵消，以致它们宏观磁化矢量为0。所以机体不表现磁性。四、MRI信号的产生2.外加磁场B0指南针：指南针方向与地磁方向一致小磁铁：小磁铁与大磁铁磁场方向一致。四、MRI信号的产生2.外加磁场B0当动物被放入核磁共振扫描仪时，外加磁场(被称为Bo)会导致质子放弃它们的随机方向，与主磁场“对齐”。四、MRI信号的产生2.外加磁场B0高能状态质子与低能状态质子：室温下，在1T磁场中，低能状态质子与高能状态质子比例为（百万+7个）：百万。这多出来的7个质子产生净磁化矢量，正是这净磁化矢量提供有用的MRI信号。四、MRI信号的产生2.外加磁场B0两百万质子中只有7个质子对图像成像有贡献，可能让人觉得信号太弱。然而，在1.5T磁场中0.01ml的水中含有大约3百万亿个这样的过剩质子，所以事情可行。净磁化矢量大小随着MRI系统的场强增加而增加。高磁场强度磁体系统比低磁场系统从相同体积的组织中产生更多的信号。四、MRI信号的产生3.外加磁场B0使旋转的质子进动犹如陀螺在重力的影响下开始摆动一样，Bo也使氢质子进动（precess）。四、MRI信号的产生3.外加磁场B0使旋转的质子进动进动是核磁与主磁场相互作用结果，进动频率低于自旋频率，但更重要。进动是一种复合运动，包含三种运动形式：以自身轴旋转，自身轴围绕另一个轴作回旋，自身轴受外力的影响，回旋半径相应的改变。Bo净磁化进动四、MRI信号的产生3.外加磁场B0使旋转的质子进动进动的精确频率由拉莫尔方程给出。拉莫尔方程：ώ=Boɤώ：拉莫尔Larmor，进动频率B0:外加主磁场强度ɤ：旋磁比，是每个原子独有的常数。1.0T时氢的进动频率是42.57MHz。因此，其在0.5T时频率为21.285MHz。四、MRI信号的产生4.纵向与横向磁化矢量在主磁场中质子进动，每个质子均产生纵向与横向磁化矢量；由于相位不同，旋转的横向磁化矢量相互抵消，只产生方向稳定的宏观纵向磁化矢量。四、MRI信号的产生4.纵向与横向磁化矢量

低能状态质子稍多于高能状态质子，产生纵向磁化矢量。四、MRI信号的产生4.纵向与横向磁化矢量进入主磁场后机体被磁化，产生纵向宏观磁化矢量；不同组织由于氢质子含量不同，宏观磁化矢量不同；但磁共振仪不能检测到纵向磁化矢量；能检测到旋转的横向磁化矢量。四、MRI信号的产生5.共振与磁共振共振：能量从一个震动的物体，传递到另一个物体，后者以相同频率震动。条件：频率一致：实质：能量传递。四、MRI信号的产生5.共振与磁共振磁共振：是靠射频线圈发射射频脉冲激发机体内氢质子来引发的，射频脉冲频率必须与氢质子的进动频率相同，才能使低能的质子进入高能状态。射频脉冲激发后的效应是使宏观磁化矢量发射偏转。射频脉冲的强度与持续时间决定射频脉冲激发后的效应。四、MRI信号的产生5.共振与磁共振低能的超出部分氢质子有一半获得能力进入高能状态，高能与低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而为零。同时，质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生宏观横向磁化矢量。相同频率不同相位相同频率相同相位(“同相”)四、MRI信号的产生6.90度脉冲激发90度射频脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接收线圈，MR仪可检测到这种信号。氢质子含量越高组织：纵向磁化矢量越大，90度脉冲后产生的旋转宏观横向矢量更大，MR信号强度越高。此时，MR图像可区分氢质子密度不同的两种组织。四、MRI信号的产生7.90度脉冲关闭后90度射频脉冲激发后MR仪检测到的仅仅是不同组织氢质子的差别，对于临床诊断远远不够。因此，在90度脉冲关闭后过一定时间才进行MR信号采集。关闭脉冲后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向）。四、MRI信号的产生7.90度脉冲关闭后射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为弛豫。分为：横向弛豫、纵向弛豫四、MRI信号的产生7.90度脉冲关闭后纵向弛豫：也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。用T1值来描述组织T1弛豫的快慢；T1值指纵向磁化矢量恢复至63%所用磁化时间。四、MRI信号的产生7.90度脉冲关闭后横向弛豫：也称为T2弛豫，指横向磁化矢量减少的过程。T2弛豫是由于进动质子的失相位；用T2值来描述组织T2弛豫的快慢；T2值指横向磁化矢量减少到37%所用时间。同相失相时间四、MRI信号的产生7.90度脉冲关闭后横向弛豫：不同组织T2值不同四、MRI信号的产生7.90度脉冲关闭后机体各种组织的T2弛豫比T1弛豫快。相同组织的T2远小于T1（T2<T1）四、MRI信号的产生8.磁共振图像发生共振的不同组织有不同的：氢质子密度横向(T2)弛豫速度纵向(T1)弛豫速度对于反映机体组织结构的T1值与T2值，经过采集、编码、计算等一系列处理，最后重建出磁共振图像。这是MRI显示解剖结构和病变的基础。四、MRI信号的产生8.磁共振图像磁共振图像上黑、白灰度称为信号强度。白：高信号黑：低信号或无信号灰：中等信号考一考MRI图像中高信号为（）色。A.白色B.灰色C.黑色思与练T1弛豫？T2弛豫？

MRI序列教学目标教学重点教学难点1.掌握MRI基础序列2.掌握MRI其他序列1.MRI基本序列1.MRI成像其他序列一.磁共振成像基础序列TE：回波时间(Theechotime，简称TE)指90度RF脉冲至采集信号峰值之间的时间。TE决定了在信号读出前横向驰豫矢量所允许的衰减量,因此TE控制了T2的驰豫矢量。一.磁共振成像基础序列TR：重复时间(Therepetitiontime，简称TR)指前一脉冲序列与相邻的后一脉冲序列之间的时间,以毫秒为单位。TR决定了一个RF脉冲与下一个RF脉冲之间的时间。因此TR决定了T1驰豫时间的量。一.磁共振成像基础序列加权：在磁共振技术中为了更好的显示各种组织和病变,通过调整RF脉冲的重复时间TR.,回波时间TE等来得到受检组织的特征参数,突出重点的图像(Weightedimage)。一.磁共振成像基础序列短TR时:两种组织在TI的信号对比更好长TE时:两种组织在T2的信号对比更好因此:T1WI为短TR,短TE；T2WI为长TR,长TE；PDW:长TR,短TE典型TR与TE获得脂肪与水在自旋回波成像时各权重表现TRTE脂肪水T1WI短短高信号低信号300-600ms10-20ms白黑T2WI长长高高>2000ms90-120ms白白PDW长短高高>2000ms15-25ms白白一.磁共振成像基础序列T1加权成像（T1WI）：反映组织纵向弛豫的快慢T1值越小

纵向磁化矢量恢复越快已经恢复的纵向磁化矢量大MR信号强度越高（白）T1值越大

纵向磁化矢量恢复越慢

已经恢复的纵向磁化矢量小

MR信号强度越低（黑）一.磁共振成像基础序列T1WI图像中:高信号(白):代表T1弛豫时间短的组织，称短T1信号或短T1高信号。比如脂肪组织，为短T1高信号，白色。低信号（黑）：代表T1弛豫时间长的组织，称长T1信号或长T1低信号。比如水组织，为长T1低信号，黑色。一.磁共振成像基础序列T1WI脂液体T2加权成像（T2WI）：反映组织横向弛豫的快慢T2值小

横向磁化矢量减少快

残留的横向磁化矢量小

MR信号低（黑）T2值大

横向磁化矢量减少慢

残留的横向磁化矢量大

MR信号高（白）一.磁共振成像基础序列T2WI图像中:高信号(白):代表T2弛豫时间长的组织，称长T2信号或长T2高信号。比如液体与脂肪组织，为长T2高信号，白色。低信号（黑）：代表T2弛豫时间短的组织，称短T2信号或短T2低信号。比如骨皮质，为短T2低信号，黑色。一.磁共振成像基础序列T2WI骨皮质液体机体各种组织的T1WI与T2WI信号特点:水与脑脊液脂肪脑灰质脑白