MRI的概述與發(fā)展應(yīng)用

1、整理課件蔡甫雨蔡甫雨 1101910整理課件目錄目錄MRIMRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成掃描儀的基本硬件構(gòu)成MRIMRI的基本原理、基本概念的基本原理、基本概念MRIMRI進(jìn)展方向進(jìn)展方向安全注意事項(xiàng)安全注意事項(xiàng)整理課件核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn) Purcell等, Bloch等（ 1945）; Physical Review: 核磁共振現(xiàn)象引入醫(yī)學(xué)界 Damadian（1971 ）; Science, 171: 1151 -1153 核磁共振成像 Lauterbur（1973） ; Nature, 242: 190 -191 是利用原子核在磁場(chǎng)內(nèi)所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)重建成像 的一種影像技術(shù) 核磁共振成像技術(shù)發(fā)展

2、簡(jiǎn)史整理課件MRIMRI掃描儀的基本掃描儀的基本硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成整理課件 得到圖像所需要用到的工具整理課件整理課件主磁體主磁體( (Magnet) )整理課件永磁永磁permanent magnet電磁電磁常導(dǎo)常導(dǎo)resistive magnet超導(dǎo)超導(dǎo)superconducting magnet整理課件低場(chǎng)低場(chǎng): 小于小于0.5T中場(chǎng)：中場(chǎng)：0.5T1.0T高場(chǎng)高場(chǎng): 1.0T2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高場(chǎng)強(qiáng)：大于超高場(chǎng)強(qiáng)：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）整理課件梯度線圈梯度線圈(gradient coil)整理課件射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)(radio-frequence s

3、ystem, RF )整理課件整理課件整理課件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及譜儀計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及譜儀數(shù)據(jù)的運(yùn)算數(shù)據(jù)的運(yùn)算控制掃描控制掃描顯示圖像顯示圖像整理課件其他輔助設(shè)備其他輔助設(shè)備空調(diào)空調(diào)檢查臺(tái)檢查臺(tái)激光照相機(jī)激光照相機(jī)液氦及水冷卻液氦及水冷卻系統(tǒng)系統(tǒng)自動(dòng)洗片機(jī)等自動(dòng)洗片機(jī)等整理課件MRIMRI的基本原理、基本概念的基本原理、基本概念整理課件人體人體MRMR成像的物質(zhì)基礎(chǔ)成像的物質(zhì)基礎(chǔ)整理課件整理課件整理課件用于人體用于人體MRI的為的為1H（氫質(zhì)子），（氫質(zhì)子），原因有：原因有：1、1H的磁化率很高；的磁化率很高；2、1H占人體原子的絕大多數(shù)。占人體原子的絕大多數(shù)。通常所指的通常所指的MRI為氫質(zhì)子的為氫質(zhì)子

4、的MR圖像。圖像。整理課件人體組織內(nèi)的質(zhì)子存在狀態(tài)人體組織內(nèi)的質(zhì)子存在狀態(tài)Top viewXy質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)：進(jìn)動(dòng)頻率質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)：進(jìn)動(dòng)頻率 0 = 0整理課件把人體放進(jìn)大磁場(chǎng)把人體放進(jìn)大磁場(chǎng)整理課件不同種類的原子核對(duì)應(yīng)的旋磁比不同不同的原子核不同的原子核 (MHz/T)1H42.5831P17.2523Na11.2713C10.7114N3.08整理課件整理課件整理課件什么叫共振，怎樣產(chǎn)生磁共振？什么叫共振，怎樣產(chǎn)生磁共振？整理課件整理課件塞曼效應(yīng)若無(wú)外加磁場(chǎng)，自旋核保持其基態(tài)E0的能量狀態(tài)，且核自旋的取向是隨機(jī)的；將自旋核置入外磁場(chǎng)中，自旋核的能量在E0的基礎(chǔ)上出現(xiàn)量子化的特征。這種基態(tài)能級(jí)在外

5、磁場(chǎng)中發(fā)生分裂的現(xiàn)象稱為塞曼效應(yīng)（Zeeman effect）。其中mI只能取I、I-1、I-2、-I+1、-I等共2I+1個(gè)值。整理課件磁共振現(xiàn)象磁共振發(fā)生的射頻頻率必須為進(jìn)動(dòng)角頻率相等。整理課件磁共振現(xiàn)象 射頻脈沖的角頻率與原子核進(jìn)動(dòng)角頻率相等時(shí)，射頻脈沖能量才能被自旋核吸收，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。 為了使得磁共振發(fā)生，可以采用掃頻法、掃場(chǎng)法、脈沖法。 掃描法：改變頻率； 掃場(chǎng)法：改變場(chǎng)強(qiáng)； 脈沖法：包含各種頻率成分的寬帶脈沖去激勵(lì)特定目標(biāo)區(qū)域； 外磁場(chǎng)B0確定后，具有不同磁旋比的原子核其磁共振頻率不同。意味著一種頻率的射頻脈沖僅能激發(fā)一種原子核。 對(duì)于同一種原子核，外磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，進(jìn)動(dòng)頻

6、率越高，磁共振產(chǎn)生的共振拉莫爾頻率越高。8-100 MHz的射頻對(duì)人體無(wú)傷害。 可以用來(lái)測(cè)量磁旋比，從而確定原子核的種類，即NMR整理課件整理課件射頻脈沖射頻脈沖作用包括：由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，同時(shí)使得質(zhì)子同相位。 在B0和B1的共同作用下，質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化強(qiáng)度M0減小到Mz，橫向磁化強(qiáng)度由零增加到Mxy，質(zhì)子系統(tǒng)總磁化矢量M為Mz和Mxy的矢量和，其宏觀表現(xiàn)就是最大縱向強(qiáng)度M0由B0方向向xoy平面翻轉(zhuǎn)，當(dāng)射頻脈沖停止時(shí)，M0與z軸成Theta角。xyzB0B1(RF coil)xyzB1RF pulse整理課件整理課件磁共振成像原理幾種射頻脈沖小角度脈沖：使宏觀縱向磁化矢量角度偏轉(zhuǎn)909

7、0脈沖：使宏觀縱向磁化矢量角度偏轉(zhuǎn)90180反轉(zhuǎn)脈沖：使宏觀縱向磁化矢量角度偏轉(zhuǎn)180整理課件整理課件整理課件射頻線圈關(guān)閉后發(fā)生了什么？射頻線圈關(guān)閉后發(fā)生了什么？整理課件無(wú)線電波激發(fā)使磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)無(wú)線電波激發(fā)使磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)90度，關(guān)閉無(wú)線度，關(guān)閉無(wú)線電波后，磁場(chǎng)又慢慢回到平衡狀態(tài)電波后，磁場(chǎng)又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向（縱向)整理課件在主磁場(chǎng)的作用下，縱向磁化矢量在主磁場(chǎng)的作用下，縱向磁化矢量 恢復(fù)恢復(fù)整理課件橫向弛豫橫向弛豫整理課件T2:T2:自旋自旋- -自旋弛豫時(shí)間自旋弛豫時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)T2組織：組織：游離水（游離水（T2最長(zhǎng)）、一般囊腫；最長(zhǎng)）、一般囊腫；短短T2組織：組織：腫瘤、炎癥、腫瘤、炎癥、梗死

8、（游離水梗死（游離水）；）；整理課件縱向弛豫縱向弛豫也稱為也稱為T1弛豫弛豫，是指，是指90度脈沖關(guān)閉后，在度脈沖關(guān)閉后，在主磁場(chǎng)的作用下，主磁場(chǎng)的作用下，縱向磁化矢量開始恢復(fù)，縱向磁化矢量開始恢復(fù)，直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過(guò)程直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過(guò)程。整理課件T1T1：自旋：自旋- -晶格弛豫時(shí)間晶格弛豫時(shí)間T1T1衰減：衰減：縱向磁化適量恢復(fù)到原來(lái)的63%短短T1組織：組織：脂肪組織、脂肪組織、 膽固醇膽固醇 、高蛋白囊液、高蛋白囊液、血栓血栓長(zhǎng)長(zhǎng)T1組織：組織：游離水（游離水（T1最長(zhǎng)）、腫瘤、炎癥、梗最長(zhǎng)）、腫瘤、炎癥、梗死（游離水死（游離水）整理課件整理課件整理課件何為加權(quán)？何為加權(quán)？整

9、理課件T2T2加權(quán)成像加權(quán)成像（T2WI)T2WI)整理課件T1T1加權(quán)成像加權(quán)成像(T1WI)(T1WI)整理課件T1WIT1WI平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)90縱向弛豫縱向弛豫90整理課件重要提示重要提示!人體人體大多數(shù)病變大多數(shù)病變的的T1值、值、T2值均較相應(yīng)值均較相應(yīng)的的正常組織正常組織大，因而在大，因而在T1WI上比正常組上比正常組織織“黑黑”，在，在T2WI上比正常組織上比正常組織“白白”。整理課件90180回波回波回波回波90180TETR如何區(qū)分如何區(qū)分T1WIT1WI、T2WIT2WI整理課件如何區(qū)分如何區(qū)分T1WIT1WI、T2WIT2WI 整理課件如何區(qū)分如何區(qū)分T1WIT1WI、

10、T2WIT2WI整理課件如何區(qū)分如何區(qū)分T1WIT1WI、T2WIT2WI整理課件磁共振信號(hào) 磁共振信號(hào)磁共振信號(hào)即宏觀橫向磁化矢量切割接收線圈產(chǎn)生的信號(hào)。某組織的宏觀橫向磁化矢量越大，其切割接收線圈產(chǎn)生的電信號(hào)也越強(qiáng)。 自由感應(yīng)衰減信號(hào)自由感應(yīng)衰減信號(hào) 射頻脈沖激發(fā)后，由于受橫向馳豫橫向馳豫和靜磁場(chǎng)不均靜磁場(chǎng)不均影響，組織中的宏觀橫向磁化矢量較快以指數(shù)形式衰減，即自由感應(yīng)衰減整理課件磁共振信號(hào) 自旋回波信號(hào)自旋回波信號(hào) 射頻脈沖激發(fā)后，在一定的時(shí)間再發(fā)射一個(gè)180度聚焦脈沖，糾正因靜磁場(chǎng)的恒定不均勻靜磁場(chǎng)的恒定不均勻造成的質(zhì)子失相位。整理課件MRIMRI進(jìn)展方向進(jìn)展方向整理課件整理課件整理課

11、件從單純形態(tài)學(xué)分析向功能成像轉(zhuǎn)變從單純形態(tài)學(xué)分析向功能成像轉(zhuǎn)變整理課件整理課件整理課件 腦功能成像腦功能成像 MRI仿真內(nèi)窺鏡仿真內(nèi)窺鏡 MRI電影電影 MR頻譜分析頻譜分析 介入性介入性MRI整理課件常規(guī)常規(guī)MRIMRI整理課件不能控制運(yùn)動(dòng)或神志不不能控制運(yùn)動(dòng)或神志不清病人清病人胸部、腹部屏氣掃描胸部、腹部屏氣掃描動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描各器官功能成像各器官功能成像整理課件MRMR血管成像（血管成像（MRAMRA）。整理課件整理課件整理課件水分子擴(kuò)散加權(quán)成像水分子擴(kuò)散加權(quán)成像擴(kuò)散成像擴(kuò)散成像整理課件血流灌注成像血流灌注成像靜脈快速注射造影劑后，利用超快速成像序列進(jìn)行掃描，可反應(yīng)組織的血流灌注

12、和血液動(dòng)力學(xué)改變，適用于：灌注成像灌注成像整理課件MRIMRI水成像技術(shù)水成像技術(shù)利用人體內(nèi)的水作為天然對(duì)比劑清晰顯示含水器官的解剖和病變。整理課件3D FRFSE-MRCP3D FRFSE-MRCP水成像序列水成像序列不用造影劑快速得到高分辨率磁共振胰膽管水成像不用造影劑快速得到高分辨率磁共振胰膽管水成像整理課件腦功能成像腦功能成像整理課件整理課件MRIMRI仿真內(nèi)窺鏡仿真內(nèi)窺鏡整理課件MRIMRI電影電影整理課件MRMR頻譜分析頻譜分析整理課件介入性介入性MRIMRI整理課件整理課件優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)整理課件缺缺 點(diǎn)點(diǎn)整理課件MRIMRI的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（與的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（與CTCT比較）比較）盡管盡管MRI有很多優(yōu)點(diǎn)，在定位診斷方有很多優(yōu)點(diǎn)，在定位診斷方面明顯優(yōu)于面明顯優(yōu)于CT，在定性診斷方面也，在定性診斷方面也能提供更多的信息，但是部分病變能提供更多的信息，但是部分病變的的MRI信號(hào)變化仍缺乏特異性，因而信號(hào)變化仍缺乏特異性，因而有些病變的定性診斷仍較困難。有些病變的定性診斷仍較困難。整理課件MRIMRI造影劑造影劑整理課件釓