醫(yī)學(xué)影像成像的原理特殊序列

醫(yī)學(xué)影像成像的原理特殊序列第1頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四脂肪飽和技術(shù)（FatSaturation，F(xiàn)S）第2頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四FS的作用如何分辨脂肪優(yōu)缺點(diǎn)第3頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

脂肪飽和技術(shù)（FatSaturation），又叫頻率選擇脂肪預(yù)飽和技術(shù)，是臨床上廣泛使用的兩種MRI脂肪抑制技術(shù)之一為什么要抑脂？第4頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

為什么說(shuō)大家都說(shuō)MRI就是看水分子的？但是脂肪也是MRI的觀察組織；脂肪的分布第5頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常規(guī)掃描抑脂掃描第6頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常規(guī)掃描抑脂掃描第7頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

常規(guī)掃描抑脂第8頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第9頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四MRI儀器如何分辨脂肪？脂肪在MRI上有兩個(gè)與眾不同的顯著特點(diǎn)，其中一個(gè)特點(diǎn)就是在同一外磁場(chǎng)中人體內(nèi)脂質(zhì)的氫質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率（磁共振頻率）與水分子的氫質(zhì)子有細(xì)微的差別。第10頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四拉莫爾公式：=.B（進(jìn)動(dòng)頻率）

=（磁旋比）.B（外磁場(chǎng)強(qiáng)度）B0第11頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

從拉莫爾方程=.B中我們得知原子核的進(jìn)動(dòng)頻率主要取決于：1)原子核本身的性質(zhì)2)外磁場(chǎng)強(qiáng)度后來(lái)進(jìn)一步的研究表明，原子核周?chē)娮釉疲ㄓ稍雍怂幍姆肿咏Y(jié)構(gòu)所決定）對(duì)有拉莫爾頻率有細(xì)微的影響，這種影響同樣與外磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比第12頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四計(jì)算水和脂質(zhì)中的氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率差已知在1.5T磁共振成像儀中，水分子中氫質(zhì)子比脂質(zhì)中氫質(zhì)子慢了224Hz,那么在0.5T的儀器中，二者相差多少Hz？下面我們用一個(gè)頻率范圍較窄并在脂質(zhì)中質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率左右的射頻脈沖（RF）來(lái)激勵(lì)人體，看會(huì)出現(xiàn)什么狀況第13頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

水分子中氫質(zhì)子不受影響，不能吸收RF能量，即不參生共振第14頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四而脂質(zhì)中氫質(zhì)子參生了共振，但我們并不測(cè)這次RF激勵(lì)的磁共振信號(hào)，此RF就稱(chēng)脂肪預(yù)飽和RF第15頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

然后我們?cè)儆靡粋€(gè)常規(guī)成像的RF：即頻率范圍較寬的的RF脈沖，可以同時(shí)激勵(lì)脂質(zhì)和水分中的氫質(zhì)子。這時(shí)脂肪中氫質(zhì)子因處于共振吸收狀態(tài)，不能再吸叫能量；而水分子中氫質(zhì)子則能吸收能量，從而產(chǎn)生共振，并可測(cè)得信號(hào)。也就是說(shuō)，圖像中脂質(zhì)分子的信號(hào)是消失或減弱的，從而得到脂肪抑制信號(hào)第16頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四問(wèn)題：1.如果肪脂預(yù)飽和RF頻率范圍也覆蓋了水氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率---缺點(diǎn)1，不利于低場(chǎng)機(jī)使用2.如果不同部位的脂肪質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率不一致會(huì)怎么樣---缺點(diǎn)2，抑脂不均勻優(yōu)點(diǎn)：與另一種常用STIR比較才知道。第17頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四哪一張是FS圖第18頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四反轉(zhuǎn)恢復(fù)(InversionRecovery,IR)序列構(gòu)成:180°反轉(zhuǎn)脈沖

+90°激發(fā)脈沖

2個(gè)要點(diǎn)：一個(gè)特別的脈沖和一個(gè)特別的時(shí)間間隔第19頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

從MRI原理角度看，對(duì)照“90度激勵(lì)脈沖”，思考為什么要使用“180度反轉(zhuǎn)脈沖”？那么我們首先要回答“180度反轉(zhuǎn)脈沖”會(huì)參生哪些效果一個(gè)特別的脈沖第20頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四復(fù)習(xí)一下90度脈沖激勵(lì)（excitation）弛豫（relaxation）活動(dòng)的箭頭表磁矢量第21頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四180度脈沖激勵(lì)以后ZZ90度脈沖激勵(lì)以后未激勵(lì)以前Z可以測(cè)信號(hào)嗎？可以測(cè)信號(hào)嗎？第22頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四要想在180度反轉(zhuǎn)脈沖后測(cè)MR信號(hào)，應(yīng)該怎么辦？第23頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

要想測(cè)信號(hào)，我們必須再用一個(gè)90度脈沖激勵(lì)。那么這樣與直接用90度激勵(lì)脈沖有何區(qū)別？

我們首先來(lái)考察一下，如果在180度脈沖后不再應(yīng)用任何激勵(lì)脈沖情況下的relaxation過(guò)程第24頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四90度脈沖作用以后relaxation180度脈沖作用以后relaxationZZTime第25頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Time（ms）縱向磁化矢量90度脈沖與90度脈沖相比，180度脈沖能將組織的縱向弛豫差別增加1倍，也就是說(shuō)T1對(duì)比增加1倍Time（ms）180度脈沖縱向磁化矢量考慮一下有兩種不同組織的情況第26頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

縱向磁化量不能被直接探測(cè)到，當(dāng)然縱向磁化量間的差值也不能被直接測(cè)量到。要想測(cè)這個(gè)差值，必須要再用90度脈沖，而用了90度脈沖以后，這個(gè)磁化量間的差值就能被測(cè)到。

結(jié)論：180反轉(zhuǎn)脈沖增大了不同組織間的T1差別（縱向弛豫差別）問(wèn)題：?jiǎn)为?dú)的IR序列能體現(xiàn)橫向磁馳豫（T2）差別嗎？第27頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Time（ms）180度脈沖縱向磁化矢量再來(lái)看第二個(gè)要點(diǎn)：何時(shí)施加90度激勵(lì)脈沖？即180度反轉(zhuǎn)脈沖與90度激勵(lì)脈沖的時(shí)間間隔，稱(chēng)之為翻轉(zhuǎn)時(shí)間（Timeofinversion,TI）太早或太遲行不行？第28頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四TI為IR序列中的關(guān)鍵參數(shù)IR產(chǎn)生的是T1對(duì)比度所以TI的選擇也與組織的T1值有關(guān)第29頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四IRT1WI0.5T以下的設(shè)備，TI應(yīng)設(shè)置在400-600ms1.5T的設(shè)備上，TI應(yīng)該設(shè)置在700900ms3.0T的設(shè)備上，TI應(yīng)該設(shè)置在8001000msSTIR脂肪抑制T1WITE選擇最短（全回波）TR大于2000ms0.5T以下的設(shè)備，TI設(shè)置在90-140ms1.5T的設(shè)備上，TI設(shè)置在150170ms3.0T的設(shè)備上，TI設(shè)置在170190msIR序列的對(duì)比參數(shù)第30頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第31頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用的IR序列1、STIR即短時(shí)翻轉(zhuǎn)序列，ST為shorttime即短TI（比如在1.5T主磁場(chǎng)中采用150ms的翻轉(zhuǎn)時(shí)間）思考短TI會(huì)參生什么效果？

1、對(duì)于大部分組織而言能明顯增加彼此T1對(duì)比度？

2、能使某些組織信號(hào)明顯增強(qiáng)？

3、能使某些組織信號(hào)明顯減弱？

第32頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Time（ms）180度脈沖作用后縱向磁化矢量

在180度脈沖后很短時(shí)間內(nèi)如虛線時(shí)間點(diǎn)時(shí)組織1、2和3的縱向磁化量為多大以及相互差別多大？如果在此時(shí)間施加90度脈沖（短TI），三種組織的縱向磁化量即轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的橫向磁化量。123組織1代表脂肪第33頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四脂肪組織T1值遠(yuǎn)短于其它各種人體組織的特點(diǎn)（即脂脈組織縱向弛豫特別快），在脂肪組織信號(hào)因較快的縱向弛豫而率先接近零點(diǎn)時(shí)的給予90度脈沖則脂肪的磁化量不能被測(cè)到。結(jié)論：STIR可以抑制脂肪組織信號(hào)第34頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、FLAIR（Fluid-attenuatedinversionrecovery）考慮一下采用長(zhǎng)TI的情況，比如在1.5T磁共振儀中采用2000ms的TI值第35頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Time（ms）180度脈沖作用后縱向磁化矢量

在180度脈沖后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)如虛線時(shí)間點(diǎn)時(shí)組織1、2和3的縱向磁化量為多大以及相互差別多大？如果在此時(shí)間施加90度脈沖（長(zhǎng)TI），三種組織的縱向磁化量即轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的橫向磁化量。321組織1代表腦脊液第36頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四靜止或緩慢流動(dòng)液體T1值遠(yuǎn)大于其它人體組織結(jié)論：FLAIR可以抑制液體信號(hào)第37頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第38頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四磁共振血管成像磁共振血管成像（magneticresonanceangiography，MRA）具有無(wú)創(chuàng)傷性、操作簡(jiǎn)便、成像時(shí)間短、無(wú)需對(duì)比劑等特點(diǎn)。MRA可同時(shí)顯示動(dòng)脈與靜脈，也可分期顯示各期血管像。MRA成像方法主要有：①描述組織磁化矢量的大小，最典型的是時(shí)間飛越法；②顯示組織磁化矢量的方向或相位，最典型的是相位對(duì)比法。第39頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、時(shí)間飛越法MRA時(shí)間飛越（TOF）法血管成像基礎(chǔ)是靜止組織的磁化飽和與充分磁化的流入血液之間關(guān)系。第40頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相位對(duì)比法MRA相位對(duì)比（PC）法MRA（簡(jiǎn)稱(chēng)PCA）是用磁化矢量的相位或相位差異作為信號(hào)強(qiáng)度以抑制背景信號(hào)、突出血管信號(hào)。最常用的方法是雙極梯度對(duì)流動(dòng)編碼。三、對(duì)比增強(qiáng)MRA對(duì)比增強(qiáng)MRA（CE-MRA）使用的是極短的TR與極短的TE的快速梯度回波序列。目前用于CE-MRA的序列多為三維擾相GRE，實(shí)際上利用三維超快速擾相GRET1WI序列進(jìn)行CE-MRA，流動(dòng)對(duì)成像的貢獻(xiàn)很小，血液與其他組織的對(duì)比是由對(duì)比劑制造出來(lái)的。第41頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第42頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第八節(jié)磁共振成像的圖像質(zhì)量成像參數(shù)對(duì)MR圖像質(zhì)量的影響第43頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）組織固有參數(shù)被檢區(qū)域內(nèi)組織的固有參數(shù)會(huì)影響信號(hào)強(qiáng)度，從而影響MR圖像質(zhì)量。組織質(zhì)子密度高，產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)，SNR高，如腦組織、軟組織等；組織質(zhì)子密度低，產(chǎn)生的信號(hào)弱，SNR低，如致密骨、肺等組織。具有短T1的組織和長(zhǎng)T2的組織，因其在不同的加權(quán)像上信號(hào)強(qiáng)度較高，而所獲得的SNR也較高。（二）體素容積每個(gè)像素的MR信號(hào)強(qiáng)度是由相應(yīng)體素內(nèi)的組織所產(chǎn)生的。體素的大小又是由FOV的大小、采集矩陣的大小及興趣區(qū)層面厚度所決定。FOV大小的選擇取決于被檢體興趣區(qū)組織的解剖結(jié)構(gòu)和所選擇的線圈。第44頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四FOV一定時(shí)，增加矩陣的行數(shù)和列數(shù)，將使體素變小，其內(nèi)包含的質(zhì)子數(shù)減少，產(chǎn)生的信號(hào)減弱。層面越厚，產(chǎn)生的信號(hào)越多，SNR越高。但是層面越厚，其垂直于層面方向的空間分辨率越低，且部分容積效應(yīng)也大。（三）TR、TE、翻轉(zhuǎn)角1．TRTR是一個(gè)決定信號(hào)強(qiáng)度的因素。2．TETE決定著讀出信號(hào)前橫向磁化的衰減量。3．翻轉(zhuǎn)角翻轉(zhuǎn)角控制著M0轉(zhuǎn)換為MXY的量，并在接收線圈內(nèi)感應(yīng)出信號(hào)。第45頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期四