醫(yī)學(xué)影像學(xué)概論 第一章 放射學(xué)

1、第一篇 醫(yī)學(xué)影像學(xué)概論 第一章 放射學(xué)第四節(jié) 磁共振成像一、概述：磁共振成像（Magnetic resonance Imaging， MRI）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)。二、MR發(fā)展簡(jiǎn)史1946年 發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象 Purcell和Bloch1973年 兩個(gè)充水試管的MR圖像 Lauterbur1974年 活鼠的MR圖像 Lauterbur1976年 人胸部的MR圖像 Damadian1980年 MR設(shè)備商品化第一節(jié) MRI成像基本原理與設(shè)備一、MRI成像基本原理和設(shè)備向患者發(fā)射短促的無線電波，稱之為射頻脈沖radiofrequency(RF) pulse 。質(zhì)子吸

2、收RF脈沖的能量，由低能級(jí)（指向上）躍遷到高能級(jí)（指向下）。氫原子核吸收射頻能量并產(chǎn)生能級(jí)躍遷，能級(jí)躍遷即為核磁共振過程。向患者發(fā)射RF脈沖，如RF脈沖與質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率相同，就能把其能量傳給質(zhì)子，出現(xiàn)共振。中止RF脈沖，則由RF脈沖引起的變化很快恢復(fù)的原來的平衡狀態(tài)，即發(fā)生了弛豫(relaxation)。兩種弛豫：縱向磁化恢復(fù)，其過程為縱向弛豫，橫向磁化消失，其過程為橫向弛豫。人體不同器官的正常組織與病理組織的T1、 T2是相對(duì)恒定的，而且它們之間有一定的差別。這種組織間弛豫時(shí)間上的差別，是MRI的成像基礎(chǔ)。獲得選定層面中各種組織的T1、T2值，就可獲得該層面中各種組織影像的圖像。用信號(hào)接收器收

3、集信息，數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)處理，將獲得的每個(gè)體素的T值進(jìn)行空間編碼，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器將每個(gè)T值轉(zhuǎn)為模擬灰度而重建圖像。 TR（repetition time）為重復(fù)時(shí)間，即兩個(gè)激勵(lì)脈沖的間隔時(shí)間；TR的長(zhǎng)短決定著能否顯示組織間的T1的差別。 TR<500ms為短TR； TR>1500ms為長(zhǎng)TR。 TE (echo time)為回波時(shí)間: 即90脈沖與 產(chǎn)生回波之間的時(shí)間。TE<30ms為短TE; TE>80ms為長(zhǎng)TE。如何獲得不同的MR圖像，這要取決于所獲得的層面中各種組織的T1、T2或Pd的差別。T1WI: 由T1差別形成的圖像為T1加權(quán)像。T1信號(hào)及圖像由TR決定。

4、T1WI選用短TR（<500ms）；短TE（15-25ms）T2WI: 由T2差別形成的圖像為T2加權(quán)像。T2信號(hào)及圖像由TE決定。 T2WI選用長(zhǎng)TR（1500-2500ms）長(zhǎng)TE（90-120ms）。PdWI: 由質(zhì)子密度差別形成的圖像為質(zhì)子密度加權(quán)像。質(zhì)子密度信號(hào)及圖像由TR決定。PdWI選用長(zhǎng)TR（1500-2500ms）；短TE（15-25ms）。MR成像的操作步驟：將患者擺入強(qiáng)的外磁場(chǎng)中；發(fā)射無線電波，瞬間即關(guān)掉無線電波；接收由患者體內(nèi)發(fā)出的磁共振信號(hào)；利用磁共振信號(hào)重建圖像。MR設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集、處理和圖像顯示，除圖像重建用傅利葉變換代替了反投影以外，與CT設(shè)備相似。近年

5、來，MR的硬件與軟件發(fā)展很快，不斷在改進(jìn)與完善。MRI設(shè)備主磁體、梯度線圈、射頻發(fā)射器及MR信號(hào)接收器，這些負(fù)責(zé)MR信號(hào)的產(chǎn)生、探測(cè)與編碼； 模擬轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、磁盤、磁帶機(jī) 等負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、圖像重建、顯示與存儲(chǔ)。主磁體非常重要，磁場(chǎng)強(qiáng)度（場(chǎng)強(qiáng)單位為T或G，1T=10000G） 、磁場(chǎng)均勻性和穩(wěn)定性影響MR圖像的質(zhì)量。通常用主磁體的類型來說明MR設(shè)備的類型。三種主磁體有：永久磁體：永久帶有磁性，運(yùn)作時(shí)不耗能，但是熱穩(wěn)定性差，場(chǎng)強(qiáng)低，一般低于0.3T，重量大。阻抗磁體：也稱常導(dǎo)體。當(dāng)電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，故又稱電磁體。 耗電能，須冷卻，場(chǎng)強(qiáng)一般也不高。超導(dǎo)磁體：主線圈用超導(dǎo)材料制成，當(dāng)它冷卻到

6、-269 時(shí)，導(dǎo)電材料失去對(duì)電流的阻力。只要通電一次，電流就持久地在線圈內(nèi)流動(dòng)，并產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)。其優(yōu)點(diǎn)為場(chǎng)強(qiáng)高且均勻。場(chǎng)強(qiáng)在0.35-1.5T。高場(chǎng)強(qiáng)MR機(jī)空間分辨率好，但造價(jià)及冷卻劑昂貴。三種線圈：梯度線圈：改變主磁體的磁場(chǎng)，產(chǎn)生梯度場(chǎng)，用作選層和信息的空間定位。因?yàn)槭侨S空間，故需要三套相應(yīng)的梯度線圈。體積線圈：完全包繞需要成像的部位，大小與掃描部位的大小相仿。作為發(fā)射RF脈沖之用，也作為接收線圈。表面線圈：直接放在興趣區(qū)部分，形狀與受檢部位相適應(yīng)，專用作接收線圈，接收來自附近結(jié)構(gòu)的信號(hào)，對(duì)深部結(jié)構(gòu)的信號(hào)接收能力差。射頻發(fā)射器與MR信號(hào)接收器為射頻系統(tǒng)，主要由線圈組成。射頻發(fā)射器是為

7、了產(chǎn)生不同的脈沖序列，以激發(fā)體內(nèi)的氫原子核，產(chǎn)生信號(hào)。射頻發(fā)射器很像一個(gè)短波發(fā)射臺(tái)及發(fā)射天線，向人體發(fā)射脈沖。人體內(nèi)的氫原子核相當(dāng)于一臺(tái)收音機(jī)接收脈沖。脈沖停止發(fā)射后，人體氫原子核變成一個(gè)短波發(fā)射臺(tái)，而MR信號(hào)接收器則成為一臺(tái)收音機(jī)接收MR信號(hào)。第二節(jié) MR圖像的特點(diǎn)一、多參數(shù)成像一個(gè)層面可有T1WI、T2WI、PdWI三種 MR圖像。在T1WI顯示解剖結(jié)構(gòu)較好，在T2WI顯示的病變影像較好。雖然MR與CT圖像一樣是以不同的灰度顯示，CT圖像的灰度是反映組織密度；而MR圖像的灰度是反映組織的信號(hào)強(qiáng)度。二、多方位成像MR可獲得人體橫斷面、冠狀面、矢狀面及任何方向斷面的圖像，有利于病變的三維定位。

8、三、流動(dòng)效應(yīng)在SE序列，對(duì)一個(gè)層面施加90 脈沖時(shí)，該層面內(nèi)的質(zhì)子，如流動(dòng)血液或腦脊液的質(zhì)子，均受到脈沖的激發(fā)，中止脈沖后，接受該層面的信號(hào)時(shí)，血管內(nèi)血液被激發(fā)的質(zhì)子已流動(dòng)離開受檢層面，接收不到信號(hào)，這一現(xiàn)象稱之為流空現(xiàn)象。流空的血管腔呈黑影。四、對(duì)比增強(qiáng)五、質(zhì)子弛豫增強(qiáng)效應(yīng)MR的成像優(yōu)勢(shì)：1、多參數(shù)成像（T1、T2、Pd等）；2、多方位成像；3、軟組織對(duì)比分辨率高，無骨偽影干擾；4、流動(dòng)效應(yīng)，即血流成像；5、質(zhì)子弛豫增強(qiáng)效應(yīng)和對(duì)比增強(qiáng)；6、顯示病變敏感、確定病變位置與定量診斷準(zhǔn)確。MR信號(hào)強(qiáng)度的決定因素：1. T1值2. T2值3.質(zhì)子密度4.血液流動(dòng)效應(yīng)第三節(jié) MRI檢查技術(shù)一、脈沖序列（

9、一）自旋回波脈沖序列（ spin echo SE）SE序列有兩個(gè)掃描參數(shù)，即TR與TE，改變TR與TE可以改變組織T1、T2或質(zhì)子密度對(duì)影像灰度或亮度的影響和組織間的信號(hào)對(duì)比。 選擇不同的TR與TE可分別獲得T1WI、T2WI和PdWI?？焖賁E和GRE序列同樣可顯著提高采樣速度，縮短成像時(shí)間。（二）梯度回波序列梯度回波序列（gradient echo sequence,GRE）是常用的快速成像脈沖序列。GRE序列既保持了圖像較好的信噪比，又顯著地縮短了檢查時(shí)間。它可獲得準(zhǔn)T1WI、準(zhǔn)T2WI和準(zhǔn)PdWI。即縮短時(shí)間，但圖像質(zhì)量基本不下降。主要用于心臟血管成像、與流動(dòng)液體相關(guān)的成像、骨關(guān)節(jié)成像

10、和腦實(shí)質(zhì)成像等。（三）回波平面成像回波平面成像（echo planar imaging, EPI）是新開發(fā)的快速成像技術(shù)，其特點(diǎn)是通過一次RF激發(fā)，即可獲得整個(gè)層面成像的原始數(shù)據(jù)，從而縮短成像時(shí)間，其成像時(shí)間可以縮短到20ms。這樣，可以不用門控技術(shù)，對(duì)于進(jìn)行功能性MR成像是非常必要的。二、水成像水成像又稱液體成像，它是采用長(zhǎng)TE技術(shù)，獲得重T2WI，突出水的信號(hào)，合用脂肪抑制技術(shù)，使含水器官清晰顯影。MR水成像技術(shù)無痛苦、無創(chuàng)傷、方便、實(shí)用價(jià)值較大。MR胰膽管造影（MR cholangiopancreatography, MRCP），可顯示肝內(nèi)外膽管及胰管，是梗阻性黃疸的首選的影像學(xué)方法，可

11、明確梗阻部位并分析病因。MR尿路造影（MR urography, MRU）, MR脊髓造影（MRM）、MR內(nèi)耳成像，MR涎腺成像等都有一定的價(jià)值。三、脂肪抑制序列脂肪抑制序列是將圖像上的由脂肪成分形成的高信號(hào)抑制下去，使其信號(hào)強(qiáng)度減低，而非脂肪成分的高信號(hào)不被抑制，保持不變，用以驗(yàn)證高信號(hào)是否是脂肪組織。如高信號(hào)被抑制則是脂肪組織，而顯示高信號(hào)的正鐵血紅蛋白、順磁性物質(zhì)、如含鐵血黃素顆粒的黑色素瘤及順磁性對(duì)比劑強(qiáng)化的病灶不被抑制，保持不變。這樣就有助于出血、腫瘤和炎癥等疾病的鑒別。四、MRI對(duì)比增強(qiáng)檢查是靜脈內(nèi)注入能使質(zhì)子弛豫時(shí)間縮短的順磁性物質(zhì)作對(duì)比劑，行MRI對(duì)比增強(qiáng)?，F(xiàn)用的對(duì)比劑為釓-二

12、乙三胺五醋酸（Gadolinium-DTPA,Gd-DTPA）這種對(duì)比劑不能通過血腦屏障，不被胃粘膜吸收，完全在細(xì)胞外間隙內(nèi)，又無特殊的靶器官分布，有利于鑒別疾病的性質(zhì)。病灶強(qiáng)化與否及強(qiáng)化程度同病灶血供的多少和血腦屏障形成不良或破壞的程度密切相關(guān)五、MR血管造影MRI檢查技術(shù)小結(jié)1、掃描技術(shù)一般為T1WI、T2WI、PdWI。2、掃描序列常用（1）SE、（2）梯度回波脈沖序列（3）EPI（回波平面成像）3、特殊技術(shù)：MRA（磁共振血管造影）、MRCP（磁共振胰膽管造影）MRUP（磁共振尿路造影）、MRM等水成像技術(shù)，以及DWI及PWI和 功能成像等。4、造影增強(qiáng)：釓噴酸葡胺、菲力磁。MR的成像

13、的注意事項(xiàng)1.手機(jī)、傳呼機(jī)、手表等勿帶入機(jī)房；2.各種磁卡如儲(chǔ)蓄卡、IP卡、就餐卡等勿帶入機(jī)房；3.假牙、避孕環(huán)須摘除；4.各種金屬首飾、皮帶、帶拉鏈的衣服勿帶入 機(jī)房；6.克服幽閉恐懼感。MR的成像禁忌：1.體內(nèi)有金屬?gòu)椘?、人工關(guān)節(jié)、動(dòng)脈瘤手術(shù)金屬夾、心臟起搏器等，不能進(jìn)行MR檢查。2.危重患者需使用生命監(jiān)護(hù)和生命維護(hù)系統(tǒng)的患者也不能進(jìn)行這種檢查。3.孕婦，尤其早期妊娠時(shí)應(yīng)慎用；4.高熱或散熱功能障礙患者慎用。第四節(jié) MRI分析與診斷首先要了解MRI設(shè)備的類型、磁場(chǎng)強(qiáng)度和掃描技術(shù)條件，例如使用的脈沖序列，如TR與TE的長(zhǎng)短，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊憟D像的對(duì)比，并有助于分辨T1WI、T2WI和PdWI。MRI顯示解剖結(jié)構(gòu)