MR常用序列成像基本原理

1、磁共振成像MRI （Magnetic Resonance Imaging） 常用序列及成像基本原理常用序列及成像基本原理 主講人：唐孝春 簡要介紹磁共振成像基本原理及概念 磁共振常用檢查方法及臨床應(yīng)用 如何閱讀磁共振圖像 結(jié)合實(shí)際閱讀病例圖像 X線源 體外放射源（核素） 聲能 磁場 微電子技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像學(xué)各種技術(shù)涉及： 當(dāng)今的醫(yī)學(xué)影像學(xué)內(nèi)容包括：當(dāng)今的醫(yī)學(xué)影像學(xué)內(nèi)容包括： 傳統(tǒng)X線診斷學(xué)透視 照相 （普通攝影、體層攝影） 造影 計(jì)算X線攝影 (computed radiography，CR) 數(shù)字X線攝影 （Digital radiography，DR) X線CT (computed

2、 Tomography， CT) 數(shù)字減影血管造影 （Digital Subtraction Angiography， DSA ） 介入放射學(xué) （interventional radiology) 超聲成像（Ultrasonic Imaging） 發(fā)射型計(jì)算斷（體）層攝影（Emission computed Tomography， ECT ） 正電子發(fā)射型計(jì)算斷（體）層攝影（PositronEmission computed Tomography, PET ） 單光子發(fā)射型計(jì)算斷（體）層攝影（Singlephoton Emission computed Tomography, SPECT ）

3、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ,MRI） 分子影像學(xué)（Molecular Imaging）21世紀(jì)最前沿課題 技術(shù)： PET或PET-CT、MR、CT、光學(xué)成像（生物發(fā)光、熒光） 信息放射學(xué)系統(tǒng)（ radiology information system) 圖像存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System, PACS) 影像科管理、quality control,QC、quality assurance,QA. 全新的醫(yī)學(xué)影像學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：全新的醫(yī)學(xué)影像學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括： 影像診斷學(xué)：影

4、像診斷學(xué)：X X線、線、CTCT、DSADSA、MRIMRI、USUS、 ECTECT等。等。 影像介入性治療學(xué)：影像介入性治療學(xué)：DSADSA、超聲、超聲、CTCT、MRMR等。等。 信息放射學(xué)：信息放射學(xué)：影像學(xué)工作管理、質(zhì)控；影像影像學(xué)工作管理、質(zhì)控；影像 的傳輸與存儲（的傳輸與存儲（PACSPACS）存儲、）存儲、 傳輸、遠(yuǎn)程會診（遠(yuǎn)程放射學(xué)傳輸、遠(yuǎn)程會診（遠(yuǎn)程放射學(xué) teleradiology)teleradiology) 1946 發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象 Bloch Purcell 1971 發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時(shí)間長 Damadian 1973 做出兩個充水試管MR圖像 Lauterbu

5、r 1974 活鼠的MR圖像 Lauterbur等 1976 人體胸部的MR圖像 Damadian 1977 初期的全身MR圖像 Mallard 1980 磁共振裝置商品化 2003 諾貝爾獎金 Lauterbur Mansfierd發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史磁共振發(fā)展史人體內(nèi)氫原子核 H+ 作為磁共振中的靶子，它是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。H核只含一個質(zhì)子不含中子，最不穩(wěn)定，最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象有一個穩(wěn)定的 靜磁場（磁體）：常導(dǎo)型、永磁型、超導(dǎo)型。0.153.0T梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

6、：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等 人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。 自然狀態(tài)下， H核進(jìn)動雜亂無章，磁性相互抵消 按照單一核子進(jìn)動原理,質(zhì)子群在靜磁場中形成的宏觀磁化矢量MzMyx進(jìn)入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產(chǎn)生能量B0ZZZZZYYYYYXXXX

7、X90度（3）（5）該過程稱弛豫弛豫(relaxation)(relaxation)，即將能量（MR信號）釋放出來。整個弛豫過程實(shí)際上是磁化矢量在橫軸上縮短（橫向或T2弛豫），和縱軸上延長（縱向或T1弛豫）。而人體各類組織均有特定T1、T2值，這些值之間的差異形成信號對比（1）靜磁場中（2）90度脈沖（3）脈沖停止后（4）停止后一定時(shí)間（5）恢復(fù)到平衡狀態(tài) 人體進(jìn)入磁場磁化施加射頻脈沖、H核磁矩發(fā)生90。偏轉(zhuǎn)，產(chǎn) 生能量射頻脈沖停止、弛豫過程開始，釋放所產(chǎn)生的能量（形成MR信 號）信號接收系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 在弛豫過程中，即釋放能量（形成MR信號），涉及到2個時(shí)間常數(shù)：縱向 弛豫時(shí)間常數(shù)T1；橫向

8、弛豫時(shí)間常數(shù)T2 加權(quán)（weighted ）的概念：MR成像過程中，T1、T2弛豫二者同時(shí)存在， 只是在某一時(shí)間內(nèi)所占的比重不同。如果選擇突出縱向（T1）弛豫特征的 掃描參數(shù)（脈沖重復(fù)時(shí)間和回波時(shí)間，以毫秒計(jì)）用來采集圖像，即可得 到以 T1弛豫為主的圖像，當(dāng)然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫 為主，故稱為T1加權(quán)像（weighted Imaging WI）。如果選擇突出橫向 （T2）弛豫特征的掃描參數(shù)采集圖像 加權(quán)或稱權(quán)重，有側(cè)重、為主的意思 因?yàn)槿梭w各種組織如肌肉、脂肪、體液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫 時(shí)間值，所以形成的信號強(qiáng)度各異，因此可得到黑白不同灰度的圖像磁共振常規(guī)

9、檢查圖像的特點(diǎn)層面成像、成像參數(shù)多、任意多方位直接成像、血管流空效應(yīng)人人 體體 不不 同同 組組 織織 的的 MR MR 信信 號號 特特 點(diǎn)點(diǎn)黑白灰度對比：X光片、CT均以密度高低為特征 MR圖象是以信號高低/強(qiáng)弱為特征水： 長T1（黑）、長T2（白） 骨皮質(zhì)、完全性的鈣化：黑（無信號）脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰） 血流：常規(guī)掃描為流空（黑）肌肉：長T1（黑）、短T2（黑） 大多數(shù)腫瘤：長T1、長T2 黑色素瘤：短T1、短T2 磁磁 共共 振振 成成 像像 檢檢 查查 方方 法法 普通檢查 T1WI、T2WI、FLAIR、FS_T2WI 水成像 MRM MRCP MRU 血管成像 MR

10、A MRV 功能成像 PWI DWI DTI 強(qiáng)化掃描 GD_DTPA 普通檢查：采用不同脈沖序列、不同方位，對病變部位進(jìn)行掃描（包括脂肪或水抑制 ）。FLAIR（Fluid Attenuated Inversion Recovery) 抑制水的重度T2加權(quán)像,也稱黑水技術(shù)。即抑制自由水，如腦脊液，對鄰近腦脊液病變的顯示更有利。 增強(qiáng)檢查：靜脈內(nèi)注射造影劑進(jìn)行掃描，用于鑒別診斷等。MR所用造影劑與CT的造影劑不同，除不是碘劑不存在過敏之外，其作用的原理也不同。直接提高病變區(qū)X線衰減值（稱直接增強(qiáng)） CT造影劑 （碘制劑） 血管豐富程度 血流灌注如何 血液內(nèi)碘濃度高低 血腦屏障完整與否腦膜瘤？術(shù)

11、后兩年小腦多發(fā)病灶 特殊檢查：特殊檢查： 血管成像（Magnetic Resonance Angiography MRA）利用流動的血液進(jìn)行血流的直接成像 可用于動脈或靜脈的檢查，若同時(shí)使用造影劑，稱增強(qiáng)血管成像（CE-MRA)。 血管成像用于血管畸形、動脈瘤、血管狹窄或閉塞。但目前仍不能代替DSA。 特點(diǎn)：簡便、無創(chuàng)傷 流空效應(yīng)示意圖 水成像水成像 膽道成像膽道成像（Magnetic Resonance Cholangio-pancreatography ）MRCP 不使用造影劑，利用膽汁（水）進(jìn)行成像。用于膽道梗阻檢查。尿路成像尿路成像（Magnetic Resonance Urograp

12、hy）MRU 不使用造影劑，利用尿液進(jìn)行成像。硬膜囊成像硬膜囊成像（Magnetic Resonance Myelography）MRM 不使用造影劑，利用腦脊液進(jìn)行成像。內(nèi)耳膜迷路成像內(nèi)耳膜迷路成像（Magnetic Resonance Labyrinthography) MRL 不使用造影劑利用迷路內(nèi)的淋巴液進(jìn)行成像。神經(jīng)元興奮區(qū)興奮性興奮區(qū)靜脈血中氧和血紅蛋白相對去氧血紅蛋白相對去氧血紅蛋白的順磁作用，可使T2*信號由于去氧血紅蛋白的減少神經(jīng)元興奮區(qū)信號相對內(nèi)源性PWI稱血氧水平依賴法（BOLD）簡單原理 外源性灌注加權(quán)成像PWI：用超快速M(fèi)R掃描技術(shù)，進(jìn)行造影劑跟蹤，顯示造影劑首次通過

13、的組織血流灌注情況并依需要作延遲增強(qiáng)（常用于腦、心肌的檢查） 彌散加權(quán)成像DWI：是以MR流動效應(yīng)為基礎(chǔ)的成像方法。與MRA不同的是：MRA觀察的是宏觀的血流現(xiàn)象，而DWI觀察的是微觀的水分子流動擴(kuò)散現(xiàn)象 腦發(fā)生缺血時(shí),PWI先有異常,出在6小時(shí)內(nèi)(超急期),此時(shí)溶栓治療, 療效最佳；若出現(xiàn)DWI異常時(shí),則易出血；若T2WI出現(xiàn)病灶時(shí),則為不可逆的。 PWI-DWI-T2WI 腦彌散加權(quán)成像（DWI）是使用一對大小相等、方向相反的擴(kuò)散敏感梯度場。該梯度場對靜止組織作用的總和為零，但水分子在不斷擴(kuò)散，受該梯度場影響而產(chǎn)生相位變化。梗死區(qū)域水含量增加，其早期細(xì)胞毒性水腫使水分子擴(kuò)散下降，而在產(chǎn)生T

14、2信號改變之前，在DWI顯示出早期的腦梗死。細(xì)胞正常，水分子游動自由。細(xì)胞毒性水腫時(shí)，較多的細(xì)胞外液進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)、外水分子游動緩慢胞胞細(xì)細(xì) 水水子子分分 磁共振擴(kuò)散張量成像(MR-DTI)技術(shù)是近年來在MR-DWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的成像及后處理技術(shù),它利用組織中水分子的自由熱運(yùn)動的各向異性的原理,探測組織的微觀結(jié)構(gòu),達(dá)到研究人體功能的目的。目前,DTI是唯一可在活體顯示腦白質(zhì)纖維束的無創(chuàng)性成像方法。 磁共振波譜（磁共振波譜（MRSMRS）：）：研究人體能量代謝病生理改變。通過顯示組織生化學(xué)波譜，發(fā)現(xiàn)病變，這種生化代謝異常更早于病理形態(tài)學(xué)異常。MRI + MRS = 診斷 ，更敏感、更早期、更特異 MRS是一種化學(xué)位移技術(shù)。均勻磁場中，同種元素的同一種原子由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)差異，拉莫爾頻率也不相同，這種頻率差異稱化學(xué)位移 MRS實(shí)際是某種原子的化學(xué)位移分布圖。橫軸：化學(xué)位移，縱軸：各種具有不同化學(xué)位移原子的相對含量怎樣閱讀常規(guī)檢查的怎樣閱讀常規(guī)檢查的MRMR圖像圖像1 1、核對申請單，熟悉圖像上的常用標(biāo)記：姓名、年齡、日期、左右