醫(yī)學(xué)影像學(xué) 第三章 磁共振成像(MRI)

1、第三章 磁共振成像(MRI)12第一節(jié) 磁共振成像（MRI）的基本原理The basic principle of MRI 34567磁共振成像顯示的是物質(zhì)的化學(xué)成分和分子的結(jié)構(gòu)及狀態(tài)，而不是顯示物質(zhì)的密度磁共振是利用電磁波成像，而不是利用電離輻射（如X線、射線）或機(jī)械波（超聲波）8NMR：Nuclear Magnetic Resonance（核磁共振）NMRI：Nuclear Magnetic Resonance Imaging （核磁共振成像） NMRI=MRI9MRI：利用原子核在磁場(chǎng)內(nèi)發(fā)生NMR所產(chǎn)生的MR信號(hào)經(jīng)圖像重建獲得圖像的一種成像技術(shù)，物理學(xué)基礎(chǔ)是NMR現(xiàn)象 10NMR現(xiàn)象：

2、1946年 Bloch（斯坦福大學(xué)） Purcell（哈佛大學(xué)） 1952年：諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)Bloch（19051983）Purcell（1912）111950s NMR已成為研究物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要的化學(xué)分析技術(shù)1960s 用于生物組織化學(xué)分析，檢測(cè)生物體內(nèi)H、P、N的NMR信號(hào)1970s NMR + medical diagnosis1976 Hinshaw got the first NMR image of human hand1980s first commercial NMR equipment NMR MRI1990s used extensively12NS質(zhì)子進(jìn)入外磁場(chǎng)后的

3、排列狀態(tài)圖1圖2進(jìn)入外磁場(chǎng)前（圖1）質(zhì)子排列雜亂無(wú)章，外加外磁場(chǎng)后質(zhì)子呈有序排列（圖2），低能態(tài)的質(zhì)子比高能態(tài)的略多原理1314第二節(jié) MRI的基本設(shè)備The basic equipment of MRI15第二節(jié) MRI的基本設(shè)備主磁體據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生的方式分為永久磁體、阻抗磁體和超導(dǎo)磁體三種MR信號(hào)產(chǎn)生、探測(cè)與編碼梯度線圈、射頻發(fā)射器及MR信號(hào)接收器數(shù)據(jù)處理、圖像重建、顯示與存儲(chǔ)模擬轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、磁盤、存儲(chǔ)設(shè)備16數(shù)據(jù)處理電源操作與顯示掃描孔主線圈射頻線圈梯度線圈MRI設(shè)備示意圖171、主磁體（main magnet)作用：產(chǎn)生高、穩(wěn)定、均勻的磁場(chǎng)1819按磁場(chǎng)產(chǎn)生的方式可分為：A. 永磁體(

4、permanent magnet)0.5T, 磁場(chǎng)均勻度不夠好, 制造、運(yùn)行成本較低B. 常導(dǎo)電磁體(resistive magnet) 0.5T, 磁場(chǎng)均勻度也不夠好, 運(yùn)行中耗電并須冷卻C.超導(dǎo)電磁體(superconductive magnet)0.35-7.0T, 磁場(chǎng)均勻度好, 制造成本高, 運(yùn)行中消耗液氦20線圈(coil)作用: 發(fā)送射頻無(wú)線電波和接收磁共振信號(hào)212223附屬設(shè)備(affiliated equipment)電磁波屏蔽和磁屏蔽Shield off RF and magnetic field24第三節(jié) 影響信號(hào)強(qiáng)度的因素The factors effecting s

5、ignal intensity25X線、CT圖像的黑白、明暗的對(duì)比取決于不同組織的密度；而MR圖像的黑白、明暗的差別取決于不同組織的信號(hào)強(qiáng)度26影響磁共振圖像信號(hào)強(qiáng)度的因素有：1. 質(zhì)子密度(proton density)pWIProton density weighted imaging27流動(dòng)效應(yīng)(flow avoid effect)2829血流900脈沖激勵(lì)層面（900）垂直于激勵(lì)層面的快速流動(dòng)的血液團(tuán)不能在SE序列時(shí)接受900、1800兩個(gè)脈沖激勵(lì)產(chǎn)生回波，因此，流動(dòng)的血液無(wú)信號(hào)（流空效應(yīng)）血流1800脈沖激勵(lì)層面（1800）303. 縱向馳豫時(shí)間(longitudinal relax

6、ation time, T1 )T1WI314. 橫向馳豫時(shí)間(transverse relaxation time, T2)T2WI32脈沖序列(pulse sequence) (獲取MRI圖像的程序, procedure to obtain MRI)SE T1WISE T2WIIR stir33TRTE2TE2TEMR圖像自旋回波脈沖序列（spin echo sequence )90090018001800900脈沖等待TE/21800脈沖等待TE/2記錄信號(hào)，稱為自旋回波序列spin echo (SE) pulse sequenceSE3435梯度回波序列（gradient echo s

7、equence, GRE）是常用的快速成像序列?？臻g分辨力和信噪比均較高，可獲得準(zhǔn)T1WI、準(zhǔn)T2WI及準(zhǔn)PdWI，主要用于腹部、心血管、與流動(dòng)液體相關(guān)成像及骨關(guān)節(jié)成像36脂肪抑制(Fat suppression) 抑制由脂肪引起的高信號(hào)，以區(qū)別其它原因如水腫、腫瘤、出血、黑色素顆粒及對(duì)比增強(qiáng)所致的高信號(hào)37反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列(inversion recovery, IR）是一種特殊的成像序列，其有一個(gè)重要的成像參數(shù)稱反轉(zhuǎn)時(shí)間（time inversion, TI), 主要用于脂肪抑制(如STIR序列）和水抑制（如FLAIR序列）38頭部不同TI的STIR序列圖像39回波平面成像

8、 回波平面成像（echo planar imaging, EPI）是新開(kāi)發(fā)的快速成像技術(shù)，獲得一個(gè)層面可短至20ms，主要用于功能成像40腦部EPI序列彌散加權(quán)成像序列圖像，圖示為新鮮腦梗塞b=50b=500b=100041 水成像 水成像（hydrography）又稱液體成像（liquid imaging） 是采用長(zhǎng)TE技術(shù)，獲得重T2WI，突出水的信號(hào)，并用脂肪抑制技術(shù)，使含水器官清晰顯影。具體有： MR胰膽管造影（MR cholangiopancreatography, MRCP） MR尿路造影（MR urography, MRU） MR脊髓造影（MR myelography, MRM）

9、42膽總管遠(yuǎn)端癌MRCP MRU 436. 磁共振成像的強(qiáng)化(enhancement of MRI)非特異性細(xì)胞外液間隙對(duì)比劑 (no-specific extracellurlar space contrast agent) 目前常用的都是釓螯合物(chelate) Gd-DTPA（維影釓胺）447.磁共振血管成像（MRA）平掃:時(shí)間飛躍（time of flight, TOF）法和相位對(duì)比（phase contrast, PC）法增強(qiáng)MRA45TOF-MRA46CEMRA47第四節(jié) 某些正常和病理組織的MR信號(hào)MR signals of some normal and pathologic

10、al tissues481、體液（body fluit) 包括腦脊液、尿液、水腫液和體腔和囊腫內(nèi)的蛋白質(zhì)含量低的液體T1WI低信號(hào)T2WI高信號(hào)495051522、脂肪（fat)包括含甘油三脂（triglyceride)的脂肪組織、分化好的脂肪組織來(lái)源的腫瘤和含脂肪的黃骨髓T1WI高信號(hào)T2WI高信號(hào)53543、出血（bleeding, hematoma)血管破裂血流出形成血腫出血后血腫內(nèi)的變化：1，鐵離子 Hb+Hb+Hemosiderin2，鐵的分布 在完整的紅細(xì)胞內(nèi)紅細(xì)胞破裂鐵流出，分布不均勻 均勻3，血腫內(nèi)的水 由于紅細(xì)胞破裂、血紅蛋白流出血腫內(nèi)滲壓增高，水分增加55急性血腫（3d）T

11、1WI 等信號(hào)T2WI 低信號(hào)亞急性（315d）慢性（15d）T1WI 高信號(hào)T2WI 高信號(hào)5657亞急性出血, RBC未破裂58亞急性出血, RBC基本上已完全破裂59腦出血的結(jié)局：腦軟化灶+亞鐵血黃素沉著604、腫瘤（tumor)大多數(shù)腫瘤 T1WI 低信號(hào)T2WI 高信號(hào)原因：腫瘤的含水量高于其起源組織少數(shù)腫瘤T1WI 高信號(hào)T2WI 低信號(hào)原因：腫瘤內(nèi)含特殊物質(zhì)，如黑色素瘤 中的黑色素616263645、心腔、血管腔、動(dòng)脈瘤腔等(The lumen of heart, vessels and aneuirysm) 由于血流的流空效應(yīng)，一般表現(xiàn)為無(wú)信號(hào)或極低信號(hào)，但應(yīng)用順磁性對(duì)比劑或用

12、 特殊序列也可使流動(dòng)的血液表現(xiàn)為高信號(hào)6566+C67 Black blood686、骨、韌帶、鈣化（osseous tissue, ligament and calcification)骨皮質(zhì)、骨小梁和韌帶、肌腱在各序列的圖像上均為低信號(hào)，但小梁常因部分容積效應(yīng)而不能很好顯示鈣化在多數(shù)情況下為低信號(hào)，有時(shí)可表現(xiàn)為高信號(hào)697071Discussion 72MRI的優(yōu)越性(The advantages of MRI)不具已知的生物學(xué)危害多種參數(shù)成像，軟組織分辨率高可作任意方向的切面檢查不用含碘的對(duì)比劑，無(wú)碘過(guò)敏反應(yīng)之慮不用對(duì)比劑能直接顯示心腔和血管腔可進(jìn)行功能成像（灌注、彌散、腦功能定位）可作

13、無(wú)創(chuàng)性的活體化學(xué)分析頻譜分析73MRI的不足之處 (disadvantages of MRI)雖然先進(jìn)的MR設(shè)備掃描速度可以很快，但因?qū)σ粋€(gè)病人要做多個(gè)序列的掃描，所以總檢查時(shí)間仍較長(zhǎng)，日處理病人量不如CT組織內(nèi)的鈣化不易顯示有金屬物體的部位一般不能檢查下列人員不能進(jìn)入掃描室：體內(nèi)外有鐵磁性異物者帶有心臟起博器等由微電腦控制的維持生命的器具者下列人員不宜接受MR檢查：重危病人、精神病患者、有幽閉恐怖癥者妊娠早期(3月)74MRI不全是病人躺著檢查，也有病人站著做檢查的。什么病要站著作檢查？為什么？75第四章 影像學(xué)診斷的基本思維方法 明辨正常，發(fā)現(xiàn)異常分析異常 結(jié)合臨床 綜合診斷 76明辨正常：1，核對(duì)病人信息、評(píng)價(jià)投照技術(shù) 投照位置、層面方向圖像質(zhì)量 ：投照條件、序列和參數(shù)、對(duì)比度、分辨率、窗寬和窗位有無(wú)異物 、偽影核對(duì)病人的姓名、年齡、號(hào)碼、日期772，認(rèn)識(shí)正常及變異胸腺肥大骨島78發(fā)現(xiàn)異常這是第幾肋？這是什么影？右第一肋哪去了？怎么還有軟組織影？MRI？肺上溝瘤79分析病變 病變部位分布 大小、數(shù)目形態(tài) 邊緣 密度、信號(hào) 鄰近器官、組織變化器官功能改變 動(dòng)態(tài)變化 80結(jié)合臨床骨折還有骨破壞病理骨折？原因？問(wèn)病史：鼻塞鼻血