1、磁共振成像（MRI）診斷學陽江春江醫院張志軍電話:135426845711磁共振成像（MRI）診斷學陽江春江醫院1 第一章 總 論 第一節 磁共振成像基本原理 第二節 磁共振成像技術 第三節 磁共振成像機結構 第四節 磁共振成像圖像特點 第五節 磁共振成像臨床應用 第六節 磁共振成像進展2 第一章 總 論 第一節 第一章 總 論發展概況： 1946年 美國斯坦福大學Bloch與哈佛大學 Purcell 同時發現核磁共振現象（NMR） 1952年 獲諾貝爾物理學獎 1952 研究物質分子結構的化學分析技術 70年代 NMR與醫學診斷聯系起來 1976年 首先實現人體手部成像 1980年 第一臺M

2、RI機問世 1985年 第一軍醫大學南方醫院引進第一臺MRI機 1989年 國內開始生產MRI機并投入臨床應用 3 第一章 總 論發展概況：3 第一章 總 論名詞：核磁共振： NMR nuclear magnetic resonance磁共振成像：MRI magnetic resonance imaging4 第一章 總 論名詞：4第一節 磁共振成像基本原理 定義：利用人體內固有的原子核，在外加磁場作用下產生共振現象，吸收能量并釋放MR信號，將其采集并作為成像源，經計算機處理，形成人體MR圖像。5第一節 磁共振成像基本原理 5第一節 磁共振成像基本原理成像條件： 人體內原子核氫質子（H） 外加

3、磁場主磁場（B0） 梯度磁場（Gy Gx Gz） 交變磁場（RF） 中心控制系統計算機6第一節 磁共振成像基本原理成像條件：6第一節 磁共振成像基本原理自旋質子： 任何一個原子核，只要其所含質子或 中子任何一個為奇數時，原子核帶有“凈 電荷”，有繞著自旋軸自旋的特性，具備 磁性，1H只有一個質子，沒有中子，稱為 自旋質子。7第一節 磁共振成像基本原理自旋質子：7第一節 磁共振成像基本原理氫原子磁矩進動學說（經典力學理論）一、氫原子核磁矩平時狀態-雜亂無章二、氫原子置于磁場的狀態-磁矩按磁 力線方向排列三、施加射頻脈沖-原子核獲得能量四、射頻脈沖停止后-產生MR信號原子核的能級躍遷學說（量子力學

4、理論）8第一節 磁共振成像基本原理氫原子磁矩進動學說（經典力學理論）第一節 磁共振成像基本原理弛豫過程： 射頻脈沖去除后，在靜磁場作用下，質子從高能量狀態（與磁場垂直位置）到低能量狀態（與磁場平行位置）的恢復過程弛豫時間： 射頻脈沖去除后，有靜磁場作用下，質子恢復到平衡位置所需時間為弛豫時間。9第一節 磁共振成像基本原理弛豫過程：9第一節 磁共振成像基本原理一、縱向弛豫：90射頻脈沖停止后，磁化分量 Mz逐漸增大到最初值，呈指數規律緩慢增長， 由于是在Z軸上恢復，稱為縱向弛豫。 T1弛豫時間（縱向弛豫時間）規定為Mz達到 其最終平衡狀態63%的時間二、橫向弛豫：90射頻脈沖停止后，磁化分 量M

5、xy很快衰減到零，呈指數規律衰減，稱 為橫向弛豫。 T2弛豫時間（橫向弛豫時間）是指磁化分量 Mxy衰減到原來值的37%的時間。 10第一節 磁共振成像基本原理一、縱向弛豫：90射頻脈沖停止后第一節 磁共振成像基本原理 決定成像因素 1 組織內質子密度 2 T1值 3 T2值 4 流空效應11第一節 磁共振成像基本原理11第一節 磁共振成像基本原理信號強度與成像因素的關系 與組織內質子密度成正比 與T1值成反比 與T2值成正比 12第一節 磁共振成像基本原理信號強度與成像因素的關系12第一節 磁共振成像基本原理MR信號空間定位一、梯度磁場在均勻的主磁場中，MR接收線圈所收集到的是整個被成像區域

6、內的質子發出的MR信號，這些信號不含有空間的信息。如在主磁場中再加一個梯度磁場，則被檢體各部位質子的進動頻率可因磁場強度不同而區別，因此MR空間定位靠梯度磁場。通過梯度磁場達到選層目的，此梯度也稱選層梯度13第一節 磁共振成像基本原理MR信號空間定位13第一節 磁共振成像基本原理MR信號空間定位二、頻率編碼梯度和相位編碼梯度無法將同一層面內不同區域的MR信號區分開，需通過選層梯度，可獲特定層面內質子的振信號，但由于這些信號具有相同的頻率，因此借助與選層梯度垂直的另外兩個梯度。頻率編碼梯度Gf，相位編碼梯度Gp使XY平面中不同點中的質子MR信號具有不同的進動頻率和不同的進動相位，通過二次FT變換

7、，可實現XY平面內MR信號的空間定位14第一節 磁共振成像基本原理MR信號空間定位14第一節 磁共振成像基本原理MR信號空間定位三、變換層厚的措施變換RF頻率的范圍：帶寬與掃描范圍有關，采用的帶寬窄則掃描層厚薄變換梯度增磁場坡度：梯度磁場坡度陡峭則掃描層薄，坡度緩則厚。 15第一節 磁共振成像基本原理MR信號空間定位15 第二節 MRI的基本結構 16 第二節 MRI的基本結構 16 第二節 MRI的基本結構一、磁體系統 主磁體：產生靜磁場 永磁磁體鋁鎳鈷、鐵氧體，造價低 維護方便， 場強較低 常導磁體銅或鋁導線，制造簡單，耗電量大， 場強稍高 超導磁體鈮-鈦合金，場強高穩定，費用高， 消耗液

8、氮17 第二節 MRI的基本結構一、磁體系統17 第二節 MRI的基本結構 梯度系統：掃描層面的空間定位 射頻系統：發射射頻脈沖，產生MR信號并 接收二、譜儀系統 包括梯度場、射頻場的發生和控制，MR信號接收和控制等，三、計算計圖像處理系統18 第二節 MRI的基本結構 梯度系統：掃描層面的空間定位 第三節 磁共振成像技術自旋回波序列（快速自旋回波序列） Spin Echo Sequence, SE（TSE，FSE）由一90脈沖之后，發射180磁共振成像參數選擇 TR重復時間 Repetition Time, TR 兩個90脈沖之間的時間為重復時間 TE回波時間 Echo Time, TE 9

9、0脈沖至測量回波時間稱回波時間 19 第三節 磁共振成像技術自旋回波序列（快速自旋回波序列）12020 第三節 磁共振成像技術T1WI: T1加權像 T1 Weighted Imaging 在MRI成像中，兩種組織間信號強度的差別主要取決于T1弛豫時間的不同，所得圖像為T1WI 短TR(TR500ms) 短TE(TE2000ms) 長TE(TE90ms ) T2長：橫向磁化強度衰減慢，信號強（CSF）T2短：橫向磁化強度衰減快，信號弱（肌肉） 23 第三節 磁共振成像技術T2WI: T2加權像 T2 W2424 第三節 磁共振成像技術質子密度成像：PDWI 在MRI中，信號強度的差別主要取決于

10、質子的數量，即質子密度，這種圖像稱質子密度成像 長TR（1500-2500），短TE（15-35）單位體積內質子的數目越多，產生MR信號越強含質子少的組織和區域（氣腔）不產生MR信號或很弱 25 第三節 磁共振成像技術質子密度成像：PDWI25 第四節 MRI圖像特點 組織特性 T1WI T2WI水 長T1、很長T2 低信號 明亮高脂肪 T1短，T2長 很高 中等高肌肉 T1長，T2短 低 低骨皮質 活動質子少 黑 黑氣體 無活動質子 黑 黑流動血液 流動效應 SE 低（無） 低（無） GRE（MRA） 高 高出血 T1短，T2長 高 高腫瘤 T1、T2延長 低 高 26 第四節 MRI圖像特

11、點 第三節 磁共振成像技術反轉回復序列（Inversion Recovery , IR）采用多次180-90-180脈沖組第一個180至90間隔時間為回復時間（TI）,具有較純的T1加權特性，TI較長(400-600ms,大于多數組織的T1值），短T1者信號高TI較短(300ms,小于多數組織的T1值），與上述相反，短T1者信號弱，稱STIR(short TI inversion recovery)27 第三節 磁共振成像技術反轉回復序列（Inversion 第三節 磁共振成像技術部分飽序列（Partial Saturation, PS）由一組90脈沖組成如所設TR時間長，為飽和恢復序列，所得

12、信號為質子密度像所設TR短則部分飽和，所得圖像為T1WI28 第三節 磁共振成像技術部分飽序列（Partial Sat第三節 磁共振成像技術快速成像（fast imaging)小角度激勵梯度回波（Gradient Echo , GRE) 利用梯度增磁場小角度激勵脈沖代替180脈沖產生的回波稱梯度回波序列 通過調節TR、TE和脈沖翻轉角，可獲得不同性質的加權圖像 GRET1WI：短TR（200），短TE（10）和較大翻轉角（70） GRET2WI：長TR（400），長TE（20）和較小翻轉角 重聚GRE：FISP，FAST，GRASS，SSFP，T2WI 分散GRE：FLASH，SP-GRASS

13、，T1WI29第三節 磁共振成像技術快速成像（fast imaging)第三節 磁共振成像技術快速成像（fast imaging)FSE（fast spin echo)序列，RARE，Turbo SE 主要獲得T2WI，加權程度大于SE-T2WIHASTE(half-Fourier acquisition single shot Turbo spin-echo) 半傅立葉采集單次激發快速自旋回波EPI(echo planar imaging) 回波平面成像 是目前最快的MR成像法。30第三節 磁共振成像技術快速成像（fast imaging) 正常顱腦T1加權像（T1WI）31 正常顱腦T1加

14、權像（T1WI）31正常顱腦T2加權像（T2WI）32正常顱腦T2加權像（T2WI）32 正常腹部T1WI及T2WI33 正常腹部T1WI及T2WI33 第三節 磁共振成像技術特殊序列：脂肪抑制成像（Fat Suppression)水抑制序列：液體衰減反轉回復（fluid attenuated inversion recovery,FLAIR) 屬于重T2WI，是將自由水如腦脊液的信號抑制為0，又得到T2WI序列對病灶檢出敏感的優點。34 第三節 磁共振成像技術特殊序列：34 水抑制成像（FLAIR）35 水抑制成像（FLAIR）35 第三節 磁共振成像技術特殊序列：水成像（hydrograp

15、hy)或液體成像（liquid imaging) 是采用長TE技術，獲得重T2WI，以突出水的信號，合用脂肪抑制技術，使含水器官清晰顯影。 常用：MR胰膽管造影（MRCP） MR尿路造影（MRU） MR脊髓造影（MRM） MR內耳成像36 第三節 磁共振成像技術特殊序列：36膽總管癌（MR胰膽管造影，MRCP）37膽總管癌（MR胰膽管造影，MRCP）37 腎積水-水成像技術（MRU）38 腎積水-水成像技術（MRU）38 第四節 MRI圖像特點偽影：圖像中的假影像稱為偽影 與病人有關偽影： 生理性偽影：呼吸，心跳等 病人躁動 圖像處理偽影 化學位移偽影 卷褶偽影 與梯度有關的偽影 渦流、非線性

16、、幾何畸變 金屬異物偽影39 第四節 MRI圖像特點偽影：圖像中的假影像稱為偽影39 第五節 臨床應用一：適應證 1 中樞神經系統各種病變（炎癥腫瘤 先天畸形變性血管性病變），優于CT 2 五官及頸部軟組織病變 3 縱隔及心臟大血管病變 4 腹內實質器官及腹膜后血管病變 5 脊柱及四肢骨關節病變40 第五節 臨床應用一：適應證 40 第五節 臨床應用 二： 禁忌征 1 帶有心臟起搏器者 2 危重患者需要搶救者 3 嚴重心肺功能不全者 4 體內有磁性金屬異物者 5 懷孕三個月以內之孕婦 6 幽閉恐怖癥者41 第五節 臨床應用 二： 禁忌征 41 第五節 臨床應用MR的優勢和限度優勢： 1 成像參

17、數多（T1、T2、質子密度、流空效應）， 能提供組織的物理和生物化學特性 2 流空效應，不需造影劑即可觀察心臟和血管結構 3 無需移動病人即可作多方向的掃描 4 無電離輻射 5 順磁性造影劑無毒性反應 6 無顱底骨偽影42 第五節 臨床應用MR的優勢和限度42 第五節 臨床應用MR的優勢和限度限度： 1 掃描時間較長 2 危重病人，不能很好合作和配合病人不能檢查 3 磁體掃描膛較小，少數病人會有幽閉恐怖癥 4 帶有心臟起博器或體內順磁性醫療裝置病人不 能檢查 5 費用較高 6 鈣無信號，對鈣化灶為病理特征的病變診斷受 影響43 第五節 臨床應用MR的優勢和限度43第六節 MR造影劑原理及臨床應

18、用 一： MR造影劑的分類 陽性造影劑： Gd-DTPA 順磁性物質Gd3+含7個不成對電子，為順磁性很強的金屬，能顯著縮短組織弛豫時間（尤其是T1時間）。 劑量：0.1-0.2mmol/kg 方式：靜脈快速團注 成像序列：T1WI 44第六節 MR造影劑原理及臨床應用 一： MR造影劑的 第六節 MR造影劑原理及臨床應用一： MR造影劑的分類 陰性造影劑：超順磁性和鐵磁性粒子類 （Fe3O4 ，SPIO） 順磁性遠強于Gd-DTPA，造成磁場的不均勻， 改變質子橫向磁化的相位，縮短組織的橫向弛豫 時間（T2值） 劑量：0.05mmol/kg 方式：靜脈滴注 成像序列：T2WI+脂肪抑制 臨床

19、應用：主要用于肝臟及網狀內皮系統45 第六節 MR造影劑原理及臨床應用一： MR造影劑的 第七節 MRI進展MR血管成像（MRA，MR angiography） MRA是顯示血管和血流信號特征的一種技術，不僅可反映血管形態，而且可反應血流方式和速度。46 第七節 MRI進展MR血管成像（MRA 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變 一、血流呈低信號 1 流空效應： 快速流動的垂直于掃描層面的血流，氫質 子在選定掃描層面內停留時間太短，不形成回 波，不產生信號。 平行于切層面的血管內血流受90脈沖激 勵去相位，不能被180脈沖翻轉產生回波，從 而MR信號減弱。47 第七節 MRI進展

20、：MRA血流在MRI的信號改變47 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變 一、血流呈低信號 2 渦流等： 水分子不規則運動，特定平面內質子相位一致性喪失，引起相位彌散，不能產生較強的信號48 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變48 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變 一、血流呈高信號 1 流入性增強效應： 在脈沖過程中，充分弛豫的質子群流入切 層面代替部分飽和的質子群。前者可接受新的 脈沖而出現新的MR信號，而后者信號低。 周圍靜止組織曾受過脈沖激勵，不能接受 新的脈沖激勵，因而信號低。血液流入了充分 弛豫的質子群形成了高信號 49 第七節 MRI進展：

21、MRA血流在MRI的信號改變49 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變 一、血流呈高信號 2 舒張期偽門控致動脈高信號 動脈血流速度在心臟收縮期最快，舒張期 最慢，使用心電門控時舒張期動脈血流信號強 度增高。不使用心電門控時，如心動周期與TR 偶然同步，可產生類似心電門控的結果，稱偽 門控。此時舒張期掃描層面上的動脈內信號強 度增高。50 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變5 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改變 一、血流呈高信號 3 偶回波血流呈現高信號 在多回波成像時，平行于切層面的血管偶數回波信號比奇數回波信號強，這種現象稱為“偶回波相位回歸性”信號

22、增強。 4 梯度回波序列血液呈現高信號 此時流動質子群的相位回歸不需要180脈沖，即使質子已離開切層面，所有被激勵的質子也形成MR信號。51 第七節 MRI進展：MRA血流在MRI的信號改 第七節 MRI進展：MRAMRA方法一、時間飛越法（TOF，time of flight) 在流動的血流中，在某一時間被射頻脈沖激發，而其信號在另一時間被檢出，在激發與檢出之間的血流位置已有改變，故稱為TOF。 TOF法的基礎是縱向弛豫的作用 TOF法又有三維及二維成像52 第七節 MRI進展：MRAMRA方法52 第七節 MRI進展：MRAMRA方法 二、相位對比法（PCA，phase contrast)

23、 PC法的基礎是流動質子的相位效應，當流 動質子受到梯度脈沖作用而發生相位移位，如 果此時再施以寬度相同極性相反的梯度脈沖， 由第一次梯度脈沖引出的相位就會被第二次梯 度脈沖全部取消， 這一剩余相位變化是PC法 的基礎。 PCMRA有2D、3D及電影。53 第七節 MRI進展：MRAMRA方法53 第七節 MRI進展：MRAMRA臨床應用顱腦：已常規應用，可檢出顱內動脈瘤、腦血管畸形等，觀察腫瘤對血管侵犯情況。可部分替代DSA。胸腹：顯示大血管較好，如動脈瘤及夾層動脈瘤。因不受腸氣干擾，對門靜脈顯示清楚。四肢：對較大血管阻塞有一定的診斷價值。54 第七節 MRI進展：MRAMRA臨床應用54

24、正常腹部T1WI及T2WI55 正常腹部T1WI及T2WI55 正常顱腦3DTOF法MRA56 正常顱腦3DTOF法MRA56 顱腦2D PC法MRA57 顱腦2D PC法MRA57 正常顱腦MRA（TOF）58 正常顱腦MRA（TOF）58正常頸部MRA59正常頸部MRA59 正常體部MRA60 正常體部MRA60 第七節 MRI進展MR波譜（MRS，MR spectroscopy）. 磁共振波譜學是利用MR中的化學位 移來測定分子組成空間構型的一 種檢測 方法 . 目前常用原子核有：1H，31P等 61 第七節 MRI進展MR波譜（MRS，M 第七節 MRI進展MR波譜（MRS，MR sp

25、ectroscopy） 1HMRS常用來檢測體內許多微量代謝 物如肌酸(Cr)、膽堿(Cho)、谷氨酸(Glu)、 谷氨酰氨(Gln)、乳酸(Lac)、N-乙酰天門 冬氨酸(NAA)等，可根據這些代謝物的多 少，分析組織代謝改變，以診斷疾病及判 斷療效。常用于顱腦腫瘤及癲癇的診斷及 研究。 62 第七節 MRI進展MR波譜（MRS，MR 第七節 MRI進展MR波譜（MRS，MR spectroscopy） 31PMRS被廣泛應用于研究組織能量代謝和生化改變。可檢測出7條不同的共振峰：磷酸單酯（PME）、磷酸二酯（PDE）、磷酸肌酸（PCr）、無機磷（Pi）和三磷酸腺苷（ATP）中、磷原子。 臨

26、床應用較多的是骨骼肌和心臟。63 第七節 MRI進展MR波譜（MRS，正常腦1HMRS1HMRS臨床應用星形細胞瘤1HMRS Cho、 Cr及 Lac 輕度升高，NAA顯著降低64正常腦1HMRS1HMRS臨床應用星形細胞瘤1HMRS Ch32PMRS臨床應用正常心肌32PMRS犬心肌缺血32PMRS冠脈結扎1h。Pi明顯增高，Pcr、ATP明顯減少6532PMRS臨床應用正常心肌32PMRS犬心肌缺血32PMR正常腦組織1HMRS放射性腦病1HMRS1HMRS臨床應用66正常腦組織1HMRS放射性腦病1HMRS1HMRS臨床應用6 第七節 MRI進展MR彌散加權圖像（Diffusion Weighted MRI). 是以圖像來顯示分子微觀運動的檢查技術。. 彌散是分子的任意熱運動即