第三版醫(yī)學影像技術學MRI講義

1、第一節(jié)磁共振成像原理及磁共振成像儀一、成像原理 共振 對機體施加一個特定頻率的射頻脈沖，使宏觀縱向磁化矢量偏 轉，產(chǎn)生一個橫向磁矢量 核質(zhì)子進動頻率=磁旋比X磁場強度（W=rB）磁化產(chǎn)生一個與主磁場方向一致的宏觀縱向磁化矢量弛豫 接收質(zhì)子馳豫過程中其橫向磁化矢量切割接收線圈產(chǎn)生的電信 號（MR信號）一MR圖像縱向弛豫（又稱T1弛豫）：射頻脈沖關閉后，宏觀縱向磁化矢量逐漸恢復 直至最大的過程T1值（即T1弛豫時間）：射頻脈沖關閉后，組織宏觀縱向磁化矢量由 零恢復到其最大的63%所用的時間間隔，稱為該組織的L值。橫向弛豫（又稱T2弛豫）：射頻脈沖關閉后，橫向磁化矢量從最大逐漸減 小直至完全衰減的過

2、程T2值（即T2弛豫時間）：射頻脈沖關閉后，組織宏觀橫向磁化矢量衰減到其最大值的37 %所用的時間間隔，稱為該組織的T2值。共振成像儀磁共振成像儀通常由主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及輔 助設備等五部分構成。一）主磁體主磁體的性能指標包括磁場強度、磁場均勻度、磁場穩(wěn)定性及主磁 體的長度和有效孔徑。分類1）.據(jù)磁體場強的高低分類：2）.據(jù)磁體的類型分類：永磁型和電磁型永磁型：產(chǎn)生磁場的磁體采用稀土永磁材料鑄造而成。優(yōu)點：缺點：電磁型：常導型和超導型常導型：超導型：產(chǎn)生磁場的磁體線圈導線采用的是鈮鈦合金等超導材料制 成，且線圈浸泡在絕對溫標-268.8C的液氦中。優(yōu)點：缺點： 二）梯度磁場系

3、統(tǒng) 梯度磁場系統(tǒng)是磁共振成像儀的核心之一，它的性能關系到成像速度和 成像質(zhì)量。梯度磁場最主要的作用是：選層及提供MR信號的三維坐標信息。梯度磁場功能：提供層面選擇梯度、相位編碼梯度、頻率編碼梯度。 此外，可根據(jù)成像需要提供流動補償梯度、擴散敏感梯度場等。層面選擇 相位編碼頻率編碼三）射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)的作用：發(fā)射射頻脈沖（RF）激發(fā)機體內(nèi)的質(zhì)子產(chǎn)生共 振，并接收質(zhì)子在馳豫過程中發(fā)出MR信號。射頻線圈有發(fā)射線圈和接收線圈之分。發(fā)射線圈發(fā)射的射頻脈沖的能量與射頻脈沖強度和持續(xù)時間成正比。控制系統(tǒng)是MRI儀的大腦，控制著脈沖激發(fā)、信號采集、數(shù)據(jù)運算和圖 像顯示等功能。輔助設備部份磁屏蔽，射屏屏蔽，液氦

4、及水冷卻系統(tǒng)，空調(diào)機,圖像傳 輸、存儲及膠片處理系統(tǒng)第二節(jié)常用脈沖序列及其應用脈沖序列指系統(tǒng)施加射頻脈沖、梯度場及信號采集方式等相關參數(shù)的設 置及它們在時間順序上的排列稱為MRI的脈沖序列。MRI脈沖序列按其設計的不同特點命名為：自旋回波脈沖序列SE(Spin echo)梯度回波脈沖序列GRE ( Gradient echo )反轉恢復脈沖序列IR (Inversion recovery)一 自旋回波脈沖序列(Spin echo，SE)該脈沖序列先發(fā)射一個90激勵射頻脈沖，間隔數(shù)十毫秒，再發(fā)射 一個180重聚相脈沖，使質(zhì)子相位重聚，產(chǎn)生MR信號。SE序列是MRI的經(jīng)典脈沖序列優(yōu)點：能真實反映組

5、織H質(zhì)子的T1馳豫、T2馳豫和質(zhì)子密度特性； 圖像具有良好的信噪比和組織對比度；對磁場的不均勻敏感度低。缺點：掃描時間較長快速自旋回波脈沖序列：一個90脈沖激勵之后，利用多個180聚相脈沖采集多個自旋回波，故 在一個TR周期內(nèi)可以填充多條相位編碼線。優(yōu)點：縮短掃描時間；減少運動偽影提高圖像質(zhì)量。缺點：回波次數(shù)過長時將增加圖像模糊，并影響圖像的對比度二 反轉恢復脈沖序列（Inversion Recovery IR）也稱反轉恢復自旋回波脈沖序列（IRSE）,此脈沖序列特點是在 施加90射頻脈沖前，先施加一個180反轉脈沖。反轉時間（TI）：在反轉恢復序列中，180反轉脈沖中點到90射頻 脈沖中點的

6、時間間隔。臨床應用：（1）增加T1的對比：選擇中等長度的TI、短TE獲得重T1WI，其 對比度好。（2）脂肪抑制（STIR）:主要用于抑制T1WI中脂肪的高信號。不能應 用于的增強檢查。（3）液體抑制反轉恢復（FLAIR）:用于抑制T2WI和PDWI中腦脊 液的高信號優(yōu)點：可通過控制反轉恢復時間（TI）的長短，根據(jù)臨床需要獲得對 比度好的重T1WI、水抑制像（FLAIR）或脂肪抑制像（STIR）。缺點：掃描時間長三梯度回波脈沖序列（GRE）用小于90的射頻脈沖激勵氫質(zhì)子；在頻率（讀出）編碼方向施加一對 極性相反強度相同梯度場采集回波信號。優(yōu)點：掃描時間短；磁場不均勻性敏感，缺點：圖像信噪比低于

7、SE序列；磁敏感偽影重第三節(jié)磁共振成像參數(shù)與圖像質(zhì)量一、加權成像人體內(nèi)不同組織具有其固有的T1馳豫時間、T2馳豫時間及質(zhì)子密 度值，我們通過對成像參數(shù)的調(diào)整及成像脈沖系列的選擇，使獲得的MR 圖像主要反映組織某方面的特性，盡量抑制組織的其他特性，這就是” 加權”成像。我們分別把主要反映組織T1、T2馳豫時間和質(zhì)子密度N（H）特征 的圖像，相應的稱為T1加權像（T1WI），T2加權像（T2WI）和質(zhì)子密度加權 像（P DWI）。T1加權像：用短TR，短TE來獲得T1WI。在T1WI中，組織間的對比度是由組織的T1值決定的：T1越短，信號 越高；T1越長，信號越低。t2加權像：用長TR、長TE獲得

8、T2WI。在t2wi中，組織間的對比度是由組織的t2值決定的：T2越長，信號越 高，T2越短，信號越低。質(zhì)子密度加權像：用長TR，短TE獲得。在梯度回波（GRE）脈沖序列，圖像的權重程度雖與TR的長短有一定 關系，但主要取決于偏轉角的大小。二、MR成像參數(shù)與圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量控制指標：信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）、空間分辨率及掃描時間淤1、信噪比（SNR）：指MR信號強度和背景隨機噪聲強度的比值。組織的MR信號越強,圖像的SNR越高，圖像清晰度越高；噪聲越小，圖像SNR越高。信號：某一感興趣區(qū)內(nèi)所有體素的信號強度的平均值。是凈磁 化矢量在橫向平面進動時在接受線圈內(nèi)感應出的電流，這些信號

9、 是成像的基礎。噪聲：主要來源于患者體質(zhì)結構、檢查部位及系統(tǒng)設備電子 系統(tǒng)產(chǎn)生的不需要的信號。影響MR圖像信號的因素：1）、重復時間（TR）：指脈沖序列中相鄰兩個激勵脈沖的時間間隔。在SE序列指相鄰兩個90激勵脈沖中點的時間間隔。TR決定著縱向磁化恢復的量，TR-量1-SNR 1,2）、回波時間（TE）：指產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量的脈沖中點到回波中點的時間間隔。在SE序列指90射頻脈沖中點到自旋回波 中點的時間間隔。TE決定著采集信號前橫向磁化的衰減量。TE越長，圖像SNR 越低3）、翻轉角度（FA）：在激勵脈沖作用下，組織的宏觀縱向磁化 矢量偏離平衡狀態(tài)的偏離角度。偏轉角影響縱向磁化量翻轉為橫向

10、磁化量的量。4）、激勵次數(shù)（NEX）：又稱信號平均次數(shù)（number of signal averages, NSA）。指脈沖序列中每一個相位編碼步級的重復次數(shù)，即數(shù)據(jù)采集 的重復次數(shù)。增加激勵次數(shù)可增加MRI的信號強度,但圖像SNR的變化僅與激勵次數(shù)的平方根成比，掃描時間隨激勵次數(shù)幾乎是成倍的增加。5）、層厚：指被激發(fā)層面的厚度。層厚越厚，圖像信噪比越高6）、層間距：指相鄰兩個層面間的距離。層間距越大，層間干擾（或稱層間污染）越小，圖像SNR越高。7）、質(zhì)子密度：組織器官的質(zhì)子密度越高一產(chǎn)生的MR信號越強一圖像的SNR越高。8）、主磁場強度：圖像的SNR與主磁場強度成正比9）、脈沖序列：一般

11、自旋回波序列獲得的圖像的SNR高于梯度回波序列。10）、回波鏈長（ETL）：又稱快速成像序列的時間因子。指一個TR間期內(nèi)，激勵脈沖之后產(chǎn)生和采集的回波數(shù)目。11）、接收帶寬:指讀出梯度采樣的頻率范圍。12）、線圈類型：2、對比噪聲比（CNR）對比噪聲比（CNR）：指圖像中兩種組織信號強度差值的絕對值與背景 噪聲比。在臨床上常用對比度表示對比噪聲比對比度：指圖像中兩種組織信號強度的相對差別，差別越大則圖像對比 越好。3、空間分辨率：指圖像對解剖細微結構顯示能力矩陣：指MR圖像在頻率編碼和相位編碼方向上需要采樣的點陣數(shù) 視野（FOV）：指成像區(qū)域的實際大小。體素：是數(shù)字數(shù)據(jù)于三維空間分割上采用的具

12、有一定大小的最小體積單元的最小單位體素=像素面積X層厚影響圖像空間分辯率的因素：F0V,矩陣及層厚，即FOV和體素大小F0V,矩陣不變，層厚I-體素1一空間分辯率fF0V,層厚不變，矩陣f-體素1-空間分辯率f矩陣，層厚不變，F(xiàn)OV I-體素1-空間分辯率f圖像的空間分辨率與體素大小成正比，而圖像的SNR與體素 大小成反比。圖像的空間分辨率越高，則SNR越低。4、掃描時間（TA）:也稱采集時間。指整個脈沖序列完成信號 采集所需的時間。掃描時間=TR X相位編碼數(shù)X NEX掃描時間=TR X相位編碼數(shù)X NEX回波鏈長（ETL）在成像參數(shù)的選擇時應注意以下幾點：1、應根據(jù)檢查目的和檢查部位選擇合

13、適的脈沖序列，成像參數(shù)及掃 描平面。2、在設置參數(shù)時應特別注意SNR是MRI最基本的質(zhì)量參數(shù)，一幅 MR圖像如果沒有足夠的信噪比，其它質(zhì)量參數(shù)就無從談起。3、盡量采用短時間掃描4、注意人體不同解剖部位信號強弱的差異第四節(jié) MRI常見偽影及對策偽影指MR圖像中與實際結構不相符的信號，可以現(xiàn)為圖像的變形、 重疊、缺失、模糊等。一、運動偽影分類自主運動偽影：如肢體的運動、吞咽等生理性運動偽影：如呼吸、心跳、血管搏動等淤2.特點：1）主要出現(xiàn)在相位編碼方向上的重像或彌散性偽影2）偽影的強度取決于運動結構的信號強度。淤3.對策：自主運動偽影：1）爭取患者配合2）選擇合適參數(shù)和/或脈沖序列縮短掃描時間生理

14、性運動偽影：1）改變相位編碼方向2）預飽和技術3 ）心電觸發(fā)技術4）呼吸觸發(fā)技術和呼吸補償5）選擇合適脈沖序列二、金屬偽影原因：相鄰的不同組織成分磁化率的差異淤2.特點：局部明顯的信號減弱或增強，常伴有組織變形淤3.對策：1）去除金屬2）盡量在低場強的MR機上做檢查3）使用SE脈沖序列4）縮短TE，增加矩陣三、包裹偽影（卷褶偽影）原因：受檢部位的尺寸超出了 FOV的大小淤2.特點：1）常出現(xiàn)在相位編碼方向2）FOV外一側的組織信號卷褶重疊到圖像另一側的FOV內(nèi) 淤3.對策：1）加大FOV2）啟用去相位包裹（NPW）：相位編碼方向過采樣3）把相位編碼方向放在掃描部位最小經(jīng)線方向4）使用預飽和技術

15、 四、化學位移偽影原因：由于脂肪內(nèi)與水中的質(zhì)子進動頻率不同。淤2.特點：1）偽影僅顯示在頻率編碼方向2）主磁場場強越高，化學位移偽影越明顯淤3.對策：1）改變頻率編碼方向2）增加接收帶寬的寬度3）使用脂肪抑制技術五、交叉激勵偽影（串話偽影）六、截斷偽影七、部分容積效應第五節(jié)磁共振成像對比劑影像診斷的重要基礎是組織與組織之間、組織與病變之間的對比 度，對比度越高，組織形態(tài)結構的顯示越清晰，病灶的顯示率和檢出率 越高。MRI雖具有良好的軟組織對比度，有時仍需要借助MRI對比劑 提供更多的信息幫助診斷。一、臨床意義1）改善不同組織及器官之間的對比度，提高圖像信噪比及病灶檢出率， 發(fā)現(xiàn)等信號病灶。2）

16、通過病灶的增強方式和增強類型提高定性診斷的準確率。二、增強機制：MRI對比劑本身并不產(chǎn)生MR信號，它是通過縮短質(zhì)子的T1和、 或T2弛豫時間影響MR信號的。三、對比劑的分類1、按對比劑在細胞內(nèi)外的分布：細胞外對比劑:在體內(nèi)非特異性分布，可在血管內(nèi)與細胞外間隙之間 自由通過細胞內(nèi)對比劑:以體內(nèi)某一組織或器官的一些細胞作為靶細胞來分 布2、磁特性：順磁劑對比劑：超順磁性對比劑：3、按對比劑對信號強度的影響：陽性對比劑和陰性對比劑四、應用1、Gd-DTPAGd-DTPA （磁顯葡胺或馬根維顯）是一種釓螯合物，屬于順磁性非 特異性細胞外對比劑，臨床上應用最廣泛。Gd-DTPA主要使組織的L值縮短靜脈內(nèi)

17、注射，常規(guī)劑量：0.1mmol/Kg不良反應:偶有輕微副反應，如惡心、嘔吐、皮等。嚴重反應極少：30-40萬分之一排泄：Gd-DTPA在血漿內(nèi)的半衰期是90min,75%在3h內(nèi)經(jīng) 腎臟原形排出。口服不吸收。孕婦與腎功能不全者慎用。2、胃腸道對比劑第六節(jié)MRI檢查的安全要求一、生物效應1、靜磁場的生物效應2、梯度磁場的生物效應3、射頻脈沖的生物效應二、MRI檢查安全性及注意事項1、鐵磁性物質(zhì)對人員和設備的危害2、體內(nèi)置入物3、MR噪聲4、致冷劑安全性5、禁忌癥1）絕對禁忌癥：體內(nèi)有心臟起博器，電子耳蝸植入等患者。2）相對禁忌癥：a、體內(nèi)有動脈夾、人工血管、人工瓣膜等植入物患者，攜帶胰島素泵及神

18、經(jīng)刺激器患者，及眼球金屬異物患者b、體內(nèi)金屬異物者慎重，c、高熱患者、昏迷、精神異常，嚴重外傷（特別是頸部外傷）的患者山妊娠3月以內(nèi)，嚴重幽閉癥患者等三、檢查前的準備1、病人術前準備更衣，去除金屬偽影；去除義眼及助聽器等上腹部，下腹部檢查及 膽道成像患者的腸道準備2、工作人員準備了解病史，根據(jù)臨床需要預設成像序列、成像參數(shù)及掃描方位第七節(jié)MRI特殊檢查技術一、脂肪抑制技術(基理是MRI檢查中非常重要的技術，合理運用脂肪抑制技術不僅可 以消除或削弱偽影，改善圖像質(zhì)量，提高病灶檢出率，還可為鑒別診斷 提供信息常用的脂肪抑制技術(化學位移選擇飽合術)1、頻率選擇飽和法優(yōu)點：高選擇性；可用于多種脈沖序

19、列。缺點：場強依賴性較大；對磁場均勻度要求高；大FOV掃描時，周邊 區(qū)域脂肪抑制效果差，掃描層數(shù)減少2、STIR技術優(yōu)點：場強依賴性低；對磁場均勻度要求低；大FOV掃描也可得較好 的脂肪抑制效果，SNR低缺點：信號抑制選擇性較低；掃描時間長；不能應用于增強掃描。3、同相位(in phase)/反相位(out phase)成像又稱化學位移成像，該技術多采用二維的擾相梯度回波T1WI序列，選擇恰當?shù)腡E獲得反相位或同相位圖像。4、選擇性水或脂肪激發(fā)技術二、磁共振血管成像（MRA）三種方法，是否使用對比劑一）常見的血流形式及血流信號二）主要技術1.TOF法和PC法TOF MRA （時間飛躍法）技術是

20、基于血液的流入增強效應。由于湍流等原因TOF MRA可能會出現(xiàn)血管狹窄假象、血管狹窄程度 被夸大、動脈瘤被遺漏等TOF MRA技術分為2D TOF和3D TOF，是日前臨床上應用最廣泛的 MRA方法，主要用于腦部血管、頸部血管、下肢血管等的檢查。對于 走行較直，且流速較慢的血管，如頸靜脈、下肢血管多采樣2D TOF； 而對于走行曲折，流速較快的腦部血管多采樣3D TOF。PC MRA （相位對比法磁共振血流成像）技術主要基于流動質(zhì)子和 靜止質(zhì)子之間的相位差來抑制背景，突出血管。此技術的相位編碼采樣 雙極梯度場對流體進行編碼，造成流動質(zhì)子與靜止組織間存在相位差別 抑制靜止組織的背景信號，突出血管信號。PC MRA的關鍵在于流速編碼的設置。PC MRA技術分為2D PC、3D PC和電影PC MRA等，臨床主要用 于靜脈的檢查、心臟和大血管的血流分析CE_MRA （對比增強MR血管成像）該技術就是利用對比劑使血液的T1值明顯縮短，短于體內(nèi)其他組織，然 后利用TR和TE很短的超快速、高權重的T1WI序列來記錄血液與其他 背景組織的T1馳豫差別。CE_MRA技術要點：1）對比劑的應用；2）掃描時機的掌握：a、循環(huán) 時間計算法；b、MR透視觸發(fā)技術；c、自動觸發(fā)技術；3）成像參數(shù) 的調(diào)整；4）后處理技術優(yōu)點：CE_MRA成像速度快、反應血管狹窄程度比較真實、且一次注射 可完成多部位動脈和