6章醫(yī)學(xué)磁共振成像MRI設(shè)備與應(yīng)用課件

第6章

醫(yī)學(xué)磁共振成像（MRI）設(shè)備與應(yīng)用

第6章

醫(yī)學(xué)磁共振成像（MRI）設(shè)備與應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)：熟悉MRI主要的部件以及其作用與功能

；掌握MRI圖像的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)以及在全身各系統(tǒng)疾病檢查和診斷中的應(yīng)用價(jià)值與選擇原則

；了解主要的MRI新技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用

。教學(xué)目標(biāo)：本章目錄：6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.2MRI檢查的臨床應(yīng)用6.3MRI成像檢查的優(yōu)缺點(diǎn)6.4MRI影像設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展本章目錄：6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介

6.1.1MRI影像設(shè)備發(fā)展概況

6.1.2MRI影像設(shè)備功能

6.1.3MRI影像設(shè)備主要性能指標(biāo)6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.1.1MRI影像設(shè)備發(fā)展概況磁共振成像技術(shù)是在磁共振波譜學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。磁共振成像自出現(xiàn)以來(lái)曾被稱(chēng)為：核磁共振成像、自旋體層成像、核磁共振體層成像、核磁共振CT等。1945年由美國(guó)加州斯坦福大學(xué)的布洛克（Bloch）和麻省哈佛大學(xué)的普塞爾（Purcell）教授同時(shí)發(fā)現(xiàn)了磁共振的物理現(xiàn)象，即處在某一靜磁場(chǎng)中的原子核受到相應(yīng)頻率的電磁波作用時(shí)，在它們的核能級(jí)之間發(fā)生共振躍遷現(xiàn)象。因此兩位教授共同獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。磁共振的物理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以后，很快形成一門(mén)新興的醫(yī)學(xué)影像學(xué)科—磁共振波譜學(xué)。6.1.1MRI影像設(shè)備發(fā)展概況1971年紐約州立大學(xué)的達(dá)曼迪恩（Damadian）教授在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為“核磁共振（NMR）信號(hào)可檢測(cè)疾病”和“癌組織中氫的T1時(shí)間延長(zhǎng)”等論文，1973年曼斯菲德(Mansfields)研制出脈沖梯度法選擇成像斷層。1974年英國(guó)科學(xué)家研制成功組織內(nèi)磁共振光譜儀。1975年恩斯托（Ernst）研制出相位編碼成像方法。1976年，得到了第一張人體MR圖像（活體手指）。1977年磁共振成像技術(shù)進(jìn)入體層攝影實(shí)驗(yàn)階段。幾十年期間，有關(guān)磁共振的研究曾在三個(gè)領(lǐng)域（物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了六次諾貝爾獎(jiǎng)。1971年紐約州立大學(xué)的達(dá)曼迪恩（Damadian）教授在《6.1.2MRI影像設(shè)備功能

現(xiàn)代磁共振成像系統(tǒng)大體結(jié)構(gòu)都很相似，基本上由四個(gè)系統(tǒng)組成：即磁體系統(tǒng)、梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。磁體梯度線圈射頻線圈梯度控制梯度驅(qū)動(dòng)接受通道發(fā)射通道脈沖程序計(jì)算機(jī)顯示器存儲(chǔ)器6.1.2MRI影像設(shè)備功能

現(xiàn)代磁共振成像系統(tǒng)大體結(jié)構(gòu)1．磁體系統(tǒng)磁體系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)最重要、成本最高的部件，是磁共振系統(tǒng)中最強(qiáng)大的磁場(chǎng)，平時(shí)我們?cè)u(píng)論磁共振設(shè)備的大小就是指靜磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值，單位用特斯拉（Tesla，簡(jiǎn)稱(chēng)T）或高斯（Gauss）表示，1T=1萬(wàn)高斯。臨床上磁共振成像要求磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.05～3T范圍內(nèi)。一般將≤0.3T稱(chēng)為低場(chǎng)，0.3T～1.0T稱(chēng)為中場(chǎng)，＞1.0T稱(chēng)為高場(chǎng)。磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，信噪比越高，圖像質(zhì)量越好。但磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高也帶來(lái)一些不利的因素。為了獲得不同場(chǎng)強(qiáng)的磁體，生產(chǎn)廠商制造出了不同類(lèi)型的磁體，常見(jiàn)的磁體有永久磁體、常導(dǎo)磁體和超導(dǎo)磁體。

1．磁體系統(tǒng)（1）永久磁體

永久磁體是由永久磁鐵（如鐵氧體或銣鐵）的磁磚拼砌而成。它的結(jié)構(gòu)主要有兩種，即環(huán)型和軛型。優(yōu)點(diǎn)是：造價(jià)低，場(chǎng)強(qiáng)可以達(dá)到0.3T，能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)圖像，需要功率極小，維護(hù)費(fèi)用低，可裝在一個(gè)相對(duì)小的房間里。缺點(diǎn)是：磁場(chǎng)強(qiáng)度較低，磁場(chǎng)的均勻度和強(qiáng)度欠穩(wěn)定，易受外界因素的影響（尤其是溫度），不能滿足臨床波譜研究的需要。（1）永久磁體（2）常導(dǎo)磁體

常導(dǎo)磁體是根據(jù)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)電流通過(guò)圓形線圈時(shí)，在導(dǎo)線的周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。常導(dǎo)磁體的線圈是由高導(dǎo)電性的金屬導(dǎo)線或薄片繞制而成。它的結(jié)構(gòu)主要由各種線圈組成。優(yōu)點(diǎn)是：造價(jià)較低，不用時(shí)可以停電，在0.2T以下可以獲得較好的臨床圖像。

缺點(diǎn)是：磁場(chǎng)的不穩(wěn)定性因素主要是受供電電源電壓波動(dòng)的影響，均勻度差。另外易受環(huán)境因素（如溫度、線圈繞組的位置或尺寸）的影響.（2）常導(dǎo)磁體

（3）超導(dǎo)磁體荷蘭科學(xué)家昂尼斯（KamerlinghOnnes）在1911年首先發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)的電阻在超低溫下急劇下降為零的超導(dǎo)性質(zhì)，電阻的突然消失意味著物質(zhì)已轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N新的狀態(tài)，這些物質(zhì)稱(chēng)為超導(dǎo)體?？茖W(xué)家昂尼斯獲得了1913年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。優(yōu)點(diǎn)是：場(chǎng)強(qiáng)高，穩(wěn)定性和均勻度好，因此可開(kāi)發(fā)更多的臨床應(yīng)用功能。

缺點(diǎn)是：技術(shù)復(fù)雜和成本高。（3）超導(dǎo)磁體2．梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)

梯度磁場(chǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)梯度場(chǎng)，梯度是指磁場(chǎng)強(qiáng)度按其磁場(chǎng)的位置（距離）的變化而改變，它的產(chǎn)生是由梯度線圈完成的，一般在主磁體空間沿著X、Y、Z三個(gè)方向放置。梯度線圈有三組即GX、GY、GZ，疊加在靜磁場(chǎng)的磁體內(nèi)，當(dāng)線圈通電時(shí)可在靜磁場(chǎng)中形成梯度改變。2．梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)3．射頻系統(tǒng)射頻脈沖磁場(chǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)射頻脈沖（radiofrequency，RF）是一種以正弦波震蕩的射頻電波。磁共振系統(tǒng)中應(yīng)用的頻率較低，相當(dāng)于調(diào)頻廣播FM波段，根據(jù)靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度不同其RF頻率也不同。射頻系統(tǒng)作用：用來(lái)發(fā)射射頻磁場(chǎng)，激發(fā)樣品的磁化強(qiáng)度產(chǎn)生磁共振，同時(shí)，接收樣品磁共振發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，通過(guò)一系列的處理，得到數(shù)字化原始數(shù)據(jù)，送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像重建。它是由發(fā)射射頻磁場(chǎng)部分和接收射頻信號(hào)部分組成。3．射頻系統(tǒng)4．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在MRI設(shè)備中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、微處理器等，構(gòu)成了MRI設(shè)備的控制網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)處理系統(tǒng)可采用高檔次微型機(jī)負(fù)責(zé)信號(hào)預(yù)處理、快速傅立葉變換和卷積反投影運(yùn)算。微機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息調(diào)度（如人機(jī)交互等）與系統(tǒng)控制（如控制梯度磁場(chǎng)、射頻脈沖）。4．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（1）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其功能

功能：主要是控制用戶與磁共振各系統(tǒng)之間的通信，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行進(jìn)行控制，使整個(gè)成像過(guò)程各部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，產(chǎn)生所需的高質(zhì)量圖像。并通過(guò)運(yùn)行掃描軟件來(lái)滿足用戶的所有應(yīng)用要求，如掃描控制（控制梯度磁場(chǎng)、射頻脈沖）、病人數(shù)據(jù)管理、歸檔圖像、控制圖像的重建和顯示等、評(píng)價(jià)圖像以及機(jī)器檢測(cè)（包括自檢）等。

組成：主機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器、控制臺(tái)、主圖像顯示器（主診斷臺(tái)）、輔助圖像顯示器（輔診斷臺(tái)或工作站）、圖像硬拷貝輸出設(shè)備（多幅相機(jī)、激光相機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)適配器、測(cè)量系統(tǒng)的接口部件等。主圖像顯示器又是控制臺(tái)的一部分，用于監(jiān)視掃描和機(jī)器的運(yùn)行狀況。（1）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其功能（2）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件

整個(gè)MRI系統(tǒng)從物理的觀點(diǎn)來(lái)看可分為用戶層、計(jì)算機(jī)層、接口層和測(cè)量系統(tǒng)等四層。從控制的觀點(diǎn)來(lái)看，又可分為軟件和硬件兩層。應(yīng)用軟件通過(guò)操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件與主計(jì)算機(jī)發(fā)生聯(lián)系，從而控制整個(gè)MRI設(shè)備的運(yùn)行。如圖所示。應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)硬件接口及掃描控制器測(cè)量設(shè)備用戶層計(jì)算機(jī)層接口測(cè)量系統(tǒng)層軟件硬件（2）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)硬件接1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件用于計(jì)算機(jī)自身的管理、維護(hù)、控制和運(yùn)行，以及計(jì)算機(jī)程序的翻譯、裝載和維護(hù)的程序組。系統(tǒng)軟件分為操作系統(tǒng)（系統(tǒng)軟件的核心）、語(yǔ)言處理系統(tǒng)和常用例行服務(wù)程序等三個(gè)模塊。2）應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是指為某一應(yīng)用目的而特殊設(shè)計(jì)的程序組。在MRI系統(tǒng)中，運(yùn)行的應(yīng)用軟件就是磁共振成像的軟件包。軟件包中的模塊通常有病人信息管理、圖像管理、掃描及掃描控制(應(yīng)用軟件的核心)、系統(tǒng)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理、主控程序等。3）應(yīng)用軟件的信息交換應(yīng)用軟件從用戶那里直接得到需求信息，將用戶的請(qǐng)求轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂茢?shù)據(jù)發(fā)往測(cè)量、控制設(shè)備，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的需求輸出圖像。1）系統(tǒng)軟件（3）圖像重建圖像的重建是一個(gè)極其復(fù)雜的信號(hào)處理過(guò)程，必須在復(fù)雜且嚴(yán)格的程序軟件控制下進(jìn)行。圖像重建的本質(zhì)是對(duì)原始數(shù)據(jù)的高速數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括累加平均去噪聲、相位校正、傅立葉變換等）。圖像重建既可用軟件完成也可用硬件完成，軟件重建的速度要慢于硬件。（3）圖像重建（4）圖像顯示

圖像重建結(jié)束后，得到的是表示圖像各點(diǎn)不同亮度的一組數(shù)據(jù)，這些圖像數(shù)據(jù)立即被送入主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的海量存儲(chǔ)器或硬盤(pán)中，并以圖像的形式輸出才能讓人眼看到。最成熟、最受歡迎的顯示方法是電子視頻顯示系統(tǒng)，目前比較流行的是液晶顯示器。圖像的顯示不僅限于當(dāng)前的病人，在會(huì)診或進(jìn)行回顧性研究時(shí)還需要調(diào)出以往病人的圖像。（4）圖像顯示6.1.3MRI影像設(shè)備主要性能指標(biāo)

本節(jié)介紹了MRI影像設(shè)備的主要性能指標(biāo)，包括主磁體、梯度磁場(chǎng)、射頻線圈的主要性能指標(biāo)。6.1.3MRI影像設(shè)備主要性能指標(biāo)

（1）磁場(chǎng)強(qiáng)度磁共振設(shè)備磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小就是指靜磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值大小，單位用特斯拉（Tesla，簡(jiǎn)稱(chēng)T）或高斯（Gauss）來(lái)表示，1T=1萬(wàn)高斯。（2）磁場(chǎng)均勻度所謂磁場(chǎng)均勻度是指在特定容積（常取球形空間）限度內(nèi)磁場(chǎng)的同一性程度，即穿過(guò)單位面積的磁感應(yīng)線是否相同。（1）磁場(chǎng)強(qiáng)度（3）磁場(chǎng)穩(wěn)定度

磁場(chǎng)的穩(wěn)定度分時(shí)間穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度兩種。

時(shí)間穩(wěn)定度是指磁場(chǎng)隨時(shí)間而變化的程度。磁場(chǎng)隨時(shí)間變化會(huì)產(chǎn)生相位差，導(dǎo)致圖像偽影。

熱穩(wěn)定度是指磁場(chǎng)值隨環(huán)境溫度變化而漂移的程度。永磁體和常導(dǎo)磁體的熱穩(wěn)定度較差，超導(dǎo)磁體的時(shí)間穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度都能滿足要求。（3）磁場(chǎng)穩(wěn)定度（4）有效孔徑

有效孔徑是指梯度線圈、勻場(chǎng)線圈、射頻體線圈和內(nèi)護(hù)板等部件均安裝完畢后所得到的空間）。全身MRI設(shè)備，磁體有效孔徑須足以容納人體為宜，一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)徑應(yīng)大于65厘米?？讖捷^小可使病人產(chǎn)生幽閉恐懼感。年來(lái)出現(xiàn)的開(kāi)放式磁體使病人躺在半敞開(kāi)的檢查床上，不會(huì)產(chǎn)生幽閉恐懼感，并能開(kāi)展磁共振介入治療項(xiàng)目。（4）有效孔徑（5）磁場(chǎng)的逸散度強(qiáng)大的主磁體周?chē)纬傻囊萆⒋艌?chǎng)，其逸散程度稱(chēng)為逸散度。它的危害是對(duì)附近的鐵磁性物體產(chǎn)生很強(qiáng)的吸引力，對(duì)人體健康、醫(yī)療儀器設(shè)備受到不同程度的損害、干擾和破壞。逸散程度的措施是對(duì)磁體采取各種有效的屏蔽。（5）磁場(chǎng)的逸散度2．梯度磁場(chǎng)的性能指標(biāo)（1）有效容積（梯度場(chǎng)的均勻容積）

有效容積是指線圈所包容的、其梯度場(chǎng)能夠滿足一定線性要求的空間區(qū)域。（2）梯度場(chǎng)的線性

梯度場(chǎng)的線性是衡量梯度場(chǎng)平穩(wěn)度的指標(biāo)。線性越好，表明梯度場(chǎng)越精確，圖像的質(zhì)量就越好。2．梯度磁場(chǎng)的性能指標(biāo)（3）梯度場(chǎng)的強(qiáng)度梯度場(chǎng)強(qiáng)度是指梯度場(chǎng)能夠達(dá)到的最大值。與主磁場(chǎng)相比梯度磁場(chǎng)是相當(dāng)微弱的。梯度場(chǎng)強(qiáng)度大，磁場(chǎng)梯度就可以更大些，可進(jìn)行超薄層面的掃描。（4）梯度場(chǎng)變化率和梯度上升時(shí)間梯度場(chǎng)變化率是指單位時(shí)間內(nèi)梯度場(chǎng)變化的程度，即最大梯度與上升時(shí)間的比率，亦稱(chēng)梯度切換率。梯度上升時(shí)間是指梯度場(chǎng)達(dá)到某一預(yù)定值所需的時(shí)間。梯度上升性能的提高，可開(kāi)發(fā)更快速的成像序列.（3）梯度場(chǎng)的強(qiáng)度（5）梯度場(chǎng)工作周期梯度場(chǎng)工作周期是指在一個(gè)成像周期的時(shí)間內(nèi)梯度場(chǎng)工作時(shí)間所占的百分?jǐn)?shù)。成像周期是指MRI設(shè)備采集一次數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，即一個(gè)脈沖序列執(zhí)行一遍所需的時(shí)間。梯度場(chǎng)工作周期與成像層數(shù)有關(guān)，成像層數(shù)越多，梯度場(chǎng)的工作周期百分?jǐn)?shù)越高。（5）梯度場(chǎng)工作周期6.2MRI檢查的臨床應(yīng)用6.2.1中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查6.2.2頸部檢查6.2.3胸部檢查6.2.4腹部檢查6.2.5盆腔檢查6.2.6骨骼肌肉與關(guān)節(jié)檢查6.2MRI檢查的臨床應(yīng)用6.2.1中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查

T1和T2：

T1和T2是組織在一定時(shí)間間隔內(nèi)接受一系列脈沖后的物理變化特性，不同組織有不同的T1和T2，它取決于組織內(nèi)氫質(zhì)子對(duì)磁場(chǎng)施加的射頻脈沖的反應(yīng)。

TR和TE：

TR是重復(fù)時(shí)間即射頻脈沖的間隔時(shí)間,TE是回波時(shí)間即從施加射頻脈沖到接受到信號(hào)問(wèn)的時(shí)間，TR和TE的單位均為毫秒（ms），可以做出分別代表組織Tl或T2特性的圖像（T1加權(quán)像或T2加權(quán)像;通過(guò)成像參數(shù)的設(shè)定也可以做出既有Tl特性又有T2特性的圖像，稱(chēng)為質(zhì)子密度加權(quán)像。

T1和T2：

T1和T2是組織在一定T1加權(quán)像和T2加權(quán)像：觀察圖像的TE和TR值可區(qū)分，TE短可為20ms，長(zhǎng)可為80ms，TR短可為600ms，長(zhǎng)可為3000＋ms。短TE短TR為T(mén)1加權(quán)像，而TE、TR均長(zhǎng)的為T(mén)2加權(quán)像，短TE長(zhǎng)TR者為質(zhì)子密度加權(quán)像。觀察液體結(jié)構(gòu)如腦室、膀胱或腦脊液，若液體是亮的，很可能為T(mén)2加權(quán)像，若液體是暗的，則可能為T(mén)1加權(quán)像。T1加權(quán)像和T2加權(quán)像：

磁共振成像檢查常用的成像序列和檢查方法：

磁共振圖象是通過(guò)采用特定的成像序列掃描而獲得的。目前，臨床上最常用的是自旋－回波序列（SE序列）。通過(guò)改變序列中的TR（射頻重復(fù)時(shí)間）和TE（回波時(shí)間）兩個(gè)參數(shù)，可分別獲得質(zhì)子密度β、T1和T2的加權(quán)圖像，三種不同成像參數(shù)的加權(quán)圖像，各分別代表了組織的三種不同的磁共振特性，借以分辨正常組織并識(shí)別病變。磁共振成像檢查常用的成像序列和檢查方法：

MRI造影劑的種類(lèi)及適應(yīng)癥：

（一）、種類(lèi)：

1、順磁性陽(yáng)性造影劑。常用的有Gd-DTPA（馬根維顯；磁顯葡胺）等。其作用主要使T1縮短，在T1加權(quán)像上呈高信號(hào)。

2、超順磁性物質(zhì)。常用的有納米氧化鐵顆粒（SPIO）等。其作用主要使T2縮短，在T2加權(quán)像上是低信號(hào)。

（二）、適應(yīng)癥：

1、某些腫瘤的鑒別診斷。

2、確定血腦屏障是否被破壞。

3、提高病變的發(fā)現(xiàn)率。

MRI造影劑的種類(lèi)及適應(yīng)癥：

（一）、種類(lèi)：

1

對(duì)病人進(jìn)行磁共振成像檢查時(shí)：要避免帶有含鐵等順磁性物質(zhì)的物品，如手表、金屬項(xiàng)鏈、假牙、金屬鈕扣、金屬避孕環(huán)等進(jìn)入檢查室，因?yàn)檫@些帶有順磁性物質(zhì)的物品，可使圖像中產(chǎn)生大片的無(wú)信號(hào)偽影，不利于病灶的顯示。帶有心臟起搏器的病人，嚴(yán)禁做磁共振成像檢查。對(duì)體內(nèi)有金屬?gòu)椘媪?、術(shù)后有銀夾殘留，金屬性?xún)?nèi)固定板、假關(guān)節(jié)等的病人，磁共振成像檢查要持慎重態(tài)度，必需檢查時(shí)要嚴(yán)密觀察，病人如有局部不適，應(yīng)立即中止檢查，防止彈片、銀夾等在高磁場(chǎng)中移動(dòng)，以致?lián)p傷鄰近大血管和重要組織。對(duì)病人進(jìn)行磁共振成像檢查時(shí)：MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有磁易感性物質(zhì)或裝置，這些結(jié)構(gòu)的移動(dòng)或功能喪失會(huì)引起不良后果。如：

1.心臟起搏器；

2.耳蝸移植體；

3.某些人工心臟瓣膜；

4.骨骼生長(zhǎng)刺激器和神經(jīng)刺激器（TENs）；

5.動(dòng)脈夾或圈；

6.金屬結(jié)構(gòu)（框周）；

7.某些假體。

MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有磁易感性物質(zhì)或裝置，這些結(jié)構(gòu)的移動(dòng)或功能喪失會(huì)引起不良后果。如：

1.心臟起搏器；

2.耳蝸移植體；

3.某些人工心臟瓣膜；

4.骨骼生長(zhǎng)刺激器和神經(jīng)刺激器（TENs）；

5.動(dòng)脈夾或圈；

6.金屬結(jié)構(gòu)（框周）；

7.某些假體。

MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有1．MRI檢查在腦和頭顱疾病中應(yīng)用對(duì)腦腫瘤、腦炎性病變、腦白質(zhì)病變、腦梗塞、腦先天性異常等的診斷比CT更為敏感，可發(fā)現(xiàn)早期病變，定位也更加準(zhǔn)確。對(duì)顱底及腦干的病變因無(wú)偽影可顯示得更清楚。MRI可不用造影劑顯示腦血管，發(fā)現(xiàn)有無(wú)動(dòng)脈瘤和動(dòng)靜脈畸形。

MRI還可直接顯示一些顱神經(jīng)，可發(fā)現(xiàn)發(fā)生在這些神經(jīng)上的早期病變。1．MRI檢查在腦和頭顱疾病中應(yīng)用對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的先天性病變MRI是最好的影像學(xué)檢查方法。

對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的先天性病變MRI是最好的影像學(xué)檢查方法。

腦膜瘤破壞顱骨左側(cè)聽(tīng)神經(jīng)瘤腦膜瘤破壞顱骨左側(cè)聽(tīng)神經(jīng)瘤

圖6.10（A～E）AB為左頂動(dòng)靜脈畸形；CD為左大腦后動(dòng)脈動(dòng)脈瘤；ABCD圖6.10（A～E）AB為左頂動(dòng)靜脈畸形；CD為左大腦后2．MRI檢查在脊柱和脊髓中應(yīng)用

（1）檢查技術(shù)：MRI技術(shù)的應(yīng)用，①M(fèi)RI沒(méi)有骨骼偽影，顯示脊髓、椎管效果特別好；②MRI的直接矢狀位和冠狀位成像，對(duì)于脊髓和椎管的整體顯示有優(yōu)勢(shì)；③MRI可以多種成像方法同時(shí)使用，對(duì)于脊髓變性、腫瘤等病變的顯示敏感。掃描平面一般為矢狀面和橫斷面，必要時(shí)可以加做冠狀面，層厚一般采用4～5mm或更薄。2．MRI檢查在脊柱和脊髓中應(yīng)用（1）檢查技術(shù)：MRI技術(shù)圖6.12（A～C）脊髓星形細(xì)胞瘤。A為T(mén)1WI，B為T(mén)2WI，C為Gd-DTPA增強(qiáng)T1WI示腫瘤強(qiáng)化ABC圖6.12（A～C）脊髓星形細(xì)胞瘤。A為T(mén)1WI，B為T(mén)2WMRI對(duì)眼耳鼻咽喉部的腫瘤性病變顯示好，如鼻咽癌對(duì)顱底、顱神經(jīng)的侵犯，MRI顯示比CT更清晰更準(zhǔn)確。

MRI還可做頸部的血管造影，顯示血管異常。對(duì)頸部的腫塊，MRI也可顯示其范圍及其特征，以幫助定性。6.2.2頸部檢查MRI對(duì)眼耳鼻咽喉部的腫瘤性病變顯示好，如鼻咽癌對(duì)顱6.2.3胸部檢查

肺臟的MRI圖像均呈黑色低信號(hào)，因此在顯示肺內(nèi)微細(xì)結(jié)構(gòu)以及肺內(nèi)病灶的細(xì)節(jié)等方面明顯劣于CT，故多不用于肺臟疾病的診斷。但MRI在顯示縱隔和肺門(mén)的病變、胸壁的病變、臂叢神經(jīng)病變以及肺動(dòng)脈栓塞的診斷方面也具有較重要的價(jià)值。由于縱隔內(nèi)血管的流空效應(yīng)及脂肪的高信號(hào)特點(diǎn)，因此不必注射對(duì)比劑即可清晰顯示縱隔內(nèi)腫瘤的位置及與周?chē)Y(jié)構(gòu)的關(guān)系或增大的淋巴結(jié)，如圖6.13。6.2.3胸部檢查肺臟的MRI圖像均呈黑色低信號(hào)，左上肺鱗癌主動(dòng)脈夾層左上肺鱗癌主動(dòng)脈夾層MRI檢查已經(jīng)成為肝臟局灶性病變最好的影像方法，明顯提高了術(shù)前診斷的正確率，例如肝癌、肝血管瘤、轉(zhuǎn)移瘤、結(jié)節(jié)狀增生及肝腺瘤等均有相應(yīng)的MRI表現(xiàn)特征。常規(guī)MRI檢查并不適于膽道病變的診斷，目前主要是利用MRCP（磁共振胰膽管成像）無(wú)創(chuàng)地顯示肝內(nèi)外膽管擴(kuò)張以及梗阻的部位與形態(tài)，對(duì)膽道梗阻的良、惡性病變的鑒別診斷提供必要的證據(jù)。膽囊癌表現(xiàn)為正常膽囊形態(tài)消失，膽囊區(qū)出現(xiàn)腫塊影，T1WI呈低信號(hào)、T2WI呈高信號(hào)，腫瘤常直接侵犯周?chē)闻K組織及肝門(mén)區(qū)域。6.2.4腹部檢查MRI檢查已經(jīng)成為肝臟局灶性病變最好的圖6.16A為膽總管內(nèi)多發(fā)結(jié)石呈低信號(hào)影；B為肝門(mén)區(qū)膽管癌引起膽道高位梗阻。AB圖6.16A為膽總管內(nèi)多發(fā)結(jié)石呈低信號(hào)影；B為肝門(mén)區(qū)膽管6.2.5盆腔檢查MRI可顯示子宮、卵巢、膀胱、前列腺、精囊等器官的病變?？芍苯涌吹阶訉m內(nèi)膜、肌層，對(duì)早期診斷子宮腫瘤性病變有很大的幫助。對(duì)卵巢、膀胱、前列腺等處病變的定位定性診斷也有很大價(jià)值。6.2.5盆腔檢查MRI可顯示子宮、卵巢、膀胱、前列腺、精

AB圖6.18A顯示雙側(cè)腎盂輸尿管擴(kuò)張積水；B顯示左輸尿管下段腫瘤（↙）。

6.2.6骨骼肌肉與關(guān)節(jié)檢查MRI對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)的軟骨盤(pán)、肌腱、韌帶的損傷，顯示率比CT高。由于對(duì)骨髓的變化較敏感，能早期發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移、骨髓炎、無(wú)菌性壞死、白血病骨髓浸潤(rùn)等。對(duì)骨腫瘤的軟組織塊顯示清楚。對(duì)軟組織損傷也有一定的診斷價(jià)值。6.2.6骨骼肌肉與關(guān)節(jié)檢查MRI對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)的軟骨盤(pán)、肌腱、

圖6.19A為正常膝關(guān)節(jié)T1WI顯示韌帶（←）；B為脛骨上段骨肉瘤破壞骨質(zhì)。AB圖6.19A為正常膝關(guān)節(jié)T1WI顯示韌帶（←）；B為脛

6.3MRI成像檢查的優(yōu)缺點(diǎn)MRI優(yōu)于CT:1.沒(méi)有電離輻射；2.多方位成像（橫斷面、冠狀面、矢狀面和斜面）；3.解剖結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)顯示較好；4.對(duì)組織結(jié)構(gòu)的細(xì)微病理變化更敏感（如骨髓的浸潤(rùn)，腦水腫）；5.由信號(hào)強(qiáng)度可以確定組織的類(lèi)型（如脂肪，血液和水）；6.組織對(duì)比優(yōu)于CT。6.3MRI成像檢查的優(yōu)缺點(diǎn)MRI優(yōu)于C

6.3MRI成像檢查的優(yōu)缺點(diǎn)磁共振成像術(shù)的主要不足:

在于它掃描所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因而對(duì)一些不配合的病人的檢查常感困難，對(duì)運(yùn)動(dòng)性器官，例如胃腸道因缺乏合適的對(duì)比劑，常常顯示不清楚；對(duì)于肺部，由于呼吸運(yùn)動(dòng)以及肺泡內(nèi)氫質(zhì)子密度很低等原因，成像效果也不滿意。磁共振成像對(duì)鈣化灶和骨骼病灶的顯示，也不如CT準(zhǔn)確和敏感。磁共振成像術(shù)的空間分辨力，也有待進(jìn)一步提高。

6.3MRI成像檢查的優(yōu)缺點(diǎn)磁共振成像術(shù)6.4MRI影像設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展目前,磁共振影像設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，一是向0.5T的低場(chǎng)MRI機(jī)型發(fā)展以適應(yīng)中小醫(yī)院的需求；二是向1.5T雙梯度和3.0T以上的高場(chǎng)MRI機(jī)型發(fā)展，以滿足大型綜合型醫(yī)院的醫(yī)療、科研和教學(xué)的需要。MRI的進(jìn)步集中反應(yīng)在設(shè)備硬件發(fā)展基礎(chǔ)上成像速度的提高以及成像方式的改進(jìn)和擴(kuò)展，成像速度從以前的每層以分鐘計(jì)算到目前的每層以秒或亞秒計(jì)算，從而可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像顯示層面影像，甚至可以實(shí)現(xiàn)3D、4D等后處理影像及MRI透視等。6.4MRI影像設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展目前,磁共振影像設(shè)備的發(fā)展

本章小結(jié)

磁共振成像的原理與CT成像有本質(zhì)的區(qū)別，因此MRI的影像設(shè)備結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，其中磁體是非常重要的部件，磁場(chǎng)的強(qiáng)度從一個(gè)側(cè)面反映MRI性能的高低，目前已經(jīng)向超高場(chǎng)和低場(chǎng)兩個(gè)方向發(fā)展，中場(chǎng)如0.5T、1.0T基本處于淘汰的趨勢(shì)。梯度場(chǎng)的主要作用是使被磁化組織的質(zhì)子群都處于不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度中，以完成層面選擇和質(zhì)子的空間頻率編碼。射頻系統(tǒng)作用是用來(lái)發(fā)射射頻磁場(chǎng)，激發(fā)樣品的磁化強(qiáng)度產(chǎn)生磁共振，同時(shí)接收樣品磁共振發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，通過(guò)一系列的處理，得到數(shù)字化原始數(shù)據(jù)，送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像重建。主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次和水平直接影響MRI成像的速度以及發(fā)揮MRI功能的平臺(tái)，尤其是主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的應(yīng)用軟件在臨床疾病診斷和科學(xué)研究方面具有十分重要的地位。

目前，MRI技術(shù)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快和最有潛力的現(xiàn)代高科技成像設(shè)備之一，許多新的功能正在進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)之中，由于其無(wú)輻射損傷和高分辨力等諸多優(yōu)點(diǎn)，該影像技術(shù)已經(jīng)在包括胃腸道疾病在內(nèi)的幾乎全身各部位發(fā)揮了重要的作用，尤其有望在心臟大血管、骨關(guān)節(jié)與肌肉、全身體檢成像、腦功能成像及分子影像學(xué)等方面發(fā)揮更大的作用。讓我們拭目以待，MRI的應(yīng)用與發(fā)展前景將更加廣闊和美好。希望通過(guò)本章的學(xué)習(xí)能夠熟悉MRI主要的部件以及其作用或功能，掌握MRI圖像的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)以及在全身各系統(tǒng)疾病檢查和診斷中的應(yīng)用價(jià)值與選擇原則，并了解主要的MRI新技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用。目前，MRI技術(shù)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快和最有潛力的現(xiàn)代高科第6章

醫(yī)學(xué)磁共振成像（MRI）設(shè)備與應(yīng)用

第6章

醫(yī)學(xué)磁共振成像（MRI）設(shè)備與應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)：熟悉MRI主要的部件以及其作用與功能

；掌握MRI圖像的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)以及在全身各系統(tǒng)疾病檢查和診斷中的應(yīng)用價(jià)值與選擇原則

；了解主要的MRI新技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用

。教學(xué)目標(biāo)：本章目錄：6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.2MRI檢查的臨床應(yīng)用6.3MRI成像檢查的優(yōu)缺點(diǎn)6.4MRI影像設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展本章目錄：6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介

6.1.1MRI影像設(shè)備發(fā)展概況

6.1.2MRI影像設(shè)備功能

6.1.3MRI影像設(shè)備主要性能指標(biāo)6.1MRI成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.1.1MRI影像設(shè)備發(fā)展概況磁共振成像技術(shù)是在磁共振波譜學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。磁共振成像自出現(xiàn)以來(lái)曾被稱(chēng)為：核磁共振成像、自旋體層成像、核磁共振體層成像、核磁共振CT等。1945年由美國(guó)加州斯坦福大學(xué)的布洛克（Bloch）和麻省哈佛大學(xué)的普塞爾（Purcell）教授同時(shí)發(fā)現(xiàn)了磁共振的物理現(xiàn)象，即處在某一靜磁場(chǎng)中的原子核受到相應(yīng)頻率的電磁波作用時(shí)，在它們的核能級(jí)之間發(fā)生共振躍遷現(xiàn)象。因此兩位教授共同獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。磁共振的物理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以后，很快形成一門(mén)新興的醫(yī)學(xué)影像學(xué)科—磁共振波譜學(xué)。6.1.1MRI影像設(shè)備發(fā)展概況1971年紐約州立大學(xué)的達(dá)曼迪恩（Damadian）教授在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為“核磁共振（NMR）信號(hào)可檢測(cè)疾病”和“癌組織中氫的T1時(shí)間延長(zhǎng)”等論文，1973年曼斯菲德(Mansfields)研制出脈沖梯度法選擇成像斷層。1974年英國(guó)科學(xué)家研制成功組織內(nèi)磁共振光譜儀。1975年恩斯托（Ernst）研制出相位編碼成像方法。1976年，得到了第一張人體MR圖像（活體手指）。1977年磁共振成像技術(shù)進(jìn)入體層攝影實(shí)驗(yàn)階段。幾十年期間，有關(guān)磁共振的研究曾在三個(gè)領(lǐng)域（物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了六次諾貝爾獎(jiǎng)。1971年紐約州立大學(xué)的達(dá)曼迪恩（Damadian）教授在《6.1.2MRI影像設(shè)備功能

現(xiàn)代磁共振成像系統(tǒng)大體結(jié)構(gòu)都很相似，基本上由四個(gè)系統(tǒng)組成：即磁體系統(tǒng)、梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。磁體梯度線圈射頻線圈梯度控制梯度驅(qū)動(dòng)接受通道發(fā)射通道脈沖程序計(jì)算機(jī)顯示器存儲(chǔ)器6.1.2MRI影像設(shè)備功能

現(xiàn)代磁共振成像系統(tǒng)大體結(jié)構(gòu)1．磁體系統(tǒng)磁體系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)最重要、成本最高的部件，是磁共振系統(tǒng)中最強(qiáng)大的磁場(chǎng)，平時(shí)我們?cè)u(píng)論磁共振設(shè)備的大小就是指靜磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值，單位用特斯拉（Tesla，簡(jiǎn)稱(chēng)T）或高斯（Gauss）表示，1T=1萬(wàn)高斯。臨床上磁共振成像要求磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.05～3T范圍內(nèi)。一般將≤0.3T稱(chēng)為低場(chǎng)，0.3T～1.0T稱(chēng)為中場(chǎng)，＞1.0T稱(chēng)為高場(chǎng)。磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，信噪比越高，圖像質(zhì)量越好。但磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高也帶來(lái)一些不利的因素。為了獲得不同場(chǎng)強(qiáng)的磁體，生產(chǎn)廠商制造出了不同類(lèi)型的磁體，常見(jiàn)的磁體有永久磁體、常導(dǎo)磁體和超導(dǎo)磁體。

1．磁體系統(tǒng)（1）永久磁體

永久磁體是由永久磁鐵（如鐵氧體或銣鐵）的磁磚拼砌而成。它的結(jié)構(gòu)主要有兩種，即環(huán)型和軛型。優(yōu)點(diǎn)是：造價(jià)低，場(chǎng)強(qiáng)可以達(dá)到0.3T，能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)圖像，需要功率極小，維護(hù)費(fèi)用低，可裝在一個(gè)相對(duì)小的房間里。缺點(diǎn)是：磁場(chǎng)強(qiáng)度較低，磁場(chǎng)的均勻度和強(qiáng)度欠穩(wěn)定，易受外界因素的影響（尤其是溫度），不能滿足臨床波譜研究的需要。（1）永久磁體（2）常導(dǎo)磁體

常導(dǎo)磁體是根據(jù)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)電流通過(guò)圓形線圈時(shí)，在導(dǎo)線的周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。常導(dǎo)磁體的線圈是由高導(dǎo)電性的金屬導(dǎo)線或薄片繞制而成。它的結(jié)構(gòu)主要由各種線圈組成。優(yōu)點(diǎn)是：造價(jià)較低，不用時(shí)可以停電，在0.2T以下可以獲得較好的臨床圖像。

缺點(diǎn)是：磁場(chǎng)的不穩(wěn)定性因素主要是受供電電源電壓波動(dòng)的影響，均勻度差。另外易受環(huán)境因素（如溫度、線圈繞組的位置或尺寸）的影響.（2）常導(dǎo)磁體

（3）超導(dǎo)磁體荷蘭科學(xué)家昂尼斯（KamerlinghOnnes）在1911年首先發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)的電阻在超低溫下急劇下降為零的超導(dǎo)性質(zhì)，電阻的突然消失意味著物質(zhì)已轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N新的狀態(tài)，這些物質(zhì)稱(chēng)為超導(dǎo)體?？茖W(xué)家昂尼斯獲得了1913年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。優(yōu)點(diǎn)是：場(chǎng)強(qiáng)高，穩(wěn)定性和均勻度好，因此可開(kāi)發(fā)更多的臨床應(yīng)用功能。

缺點(diǎn)是：技術(shù)復(fù)雜和成本高。（3）超導(dǎo)磁體2．梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)

梯度磁場(chǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)梯度場(chǎng)，梯度是指磁場(chǎng)強(qiáng)度按其磁場(chǎng)的位置（距離）的變化而改變，它的產(chǎn)生是由梯度線圈完成的，一般在主磁體空間沿著X、Y、Z三個(gè)方向放置。梯度線圈有三組即GX、GY、GZ，疊加在靜磁場(chǎng)的磁體內(nèi)，當(dāng)線圈通電時(shí)可在靜磁場(chǎng)中形成梯度改變。2．梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)3．射頻系統(tǒng)射頻脈沖磁場(chǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)射頻脈沖（radiofrequency，RF）是一種以正弦波震蕩的射頻電波。磁共振系統(tǒng)中應(yīng)用的頻率較低，相當(dāng)于調(diào)頻廣播FM波段，根據(jù)靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度不同其RF頻率也不同。射頻系統(tǒng)作用：用來(lái)發(fā)射射頻磁場(chǎng)，激發(fā)樣品的磁化強(qiáng)度產(chǎn)生磁共振，同時(shí)，接收樣品磁共振發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，通過(guò)一系列的處理，得到數(shù)字化原始數(shù)據(jù)，送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像重建。它是由發(fā)射射頻磁場(chǎng)部分和接收射頻信號(hào)部分組成。3．射頻系統(tǒng)4．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在MRI設(shè)備中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、微處理器等，構(gòu)成了MRI設(shè)備的控制網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)處理系統(tǒng)可采用高檔次微型機(jī)負(fù)責(zé)信號(hào)預(yù)處理、快速傅立葉變換和卷積反投影運(yùn)算。微機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息調(diào)度（如人機(jī)交互等）與系統(tǒng)控制（如控制梯度磁場(chǎng)、射頻脈沖）。4．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（1）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其功能

功能：主要是控制用戶與磁共振各系統(tǒng)之間的通信，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行進(jìn)行控制，使整個(gè)成像過(guò)程各部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，產(chǎn)生所需的高質(zhì)量圖像。并通過(guò)運(yùn)行掃描軟件來(lái)滿足用戶的所有應(yīng)用要求，如掃描控制（控制梯度磁場(chǎng)、射頻脈沖）、病人數(shù)據(jù)管理、歸檔圖像、控制圖像的重建和顯示等、評(píng)價(jià)圖像以及機(jī)器檢測(cè)（包括自檢）等。

組成：主機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器、控制臺(tái)、主圖像顯示器（主診斷臺(tái)）、輔助圖像顯示器（輔診斷臺(tái)或工作站）、圖像硬拷貝輸出設(shè)備（多幅相機(jī)、激光相機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)適配器、測(cè)量系統(tǒng)的接口部件等。主圖像顯示器又是控制臺(tái)的一部分，用于監(jiān)視掃描和機(jī)器的運(yùn)行狀況。（1）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其功能（2）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件

整個(gè)MRI系統(tǒng)從物理的觀點(diǎn)來(lái)看可分為用戶層、計(jì)算機(jī)層、接口層和測(cè)量系統(tǒng)等四層。從控制的觀點(diǎn)來(lái)看，又可分為軟件和硬件兩層。應(yīng)用軟件通過(guò)操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件與主計(jì)算機(jī)發(fā)生聯(lián)系，從而控制整個(gè)MRI設(shè)備的運(yùn)行。如圖所示。應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)硬件接口及掃描控制器測(cè)量設(shè)備用戶層計(jì)算機(jī)層接口測(cè)量系統(tǒng)層軟件硬件（2）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)硬件接1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件用于計(jì)算機(jī)自身的管理、維護(hù)、控制和運(yùn)行，以及計(jì)算機(jī)程序的翻譯、裝載和維護(hù)的程序組。系統(tǒng)軟件分為操作系統(tǒng)（系統(tǒng)軟件的核心）、語(yǔ)言處理系統(tǒng)和常用例行服務(wù)程序等三個(gè)模塊。2）應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是指為某一應(yīng)用目的而特殊設(shè)計(jì)的程序組。在MRI系統(tǒng)中，運(yùn)行的應(yīng)用軟件就是磁共振成像的軟件包。軟件包中的模塊通常有病人信息管理、圖像管理、掃描及掃描控制(應(yīng)用軟件的核心)、系統(tǒng)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理、主控程序等。3）應(yīng)用軟件的信息交換應(yīng)用軟件從用戶那里直接得到需求信息，將用戶的請(qǐng)求轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂茢?shù)據(jù)發(fā)往測(cè)量、控制設(shè)備，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的需求輸出圖像。1）系統(tǒng)軟件（3）圖像重建圖像的重建是一個(gè)極其復(fù)雜的信號(hào)處理過(guò)程，必須在復(fù)雜且嚴(yán)格的程序軟件控制下進(jìn)行。圖像重建的本質(zhì)是對(duì)原始數(shù)據(jù)的高速數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括累加平均去噪聲、相位校正、傅立葉變換等）。圖像重建既可用軟件完成也可用硬件完成，軟件重建的速度要慢于硬件。（3）圖像重建（4）圖像顯示

圖像重建結(jié)束后，得到的是表示圖像各點(diǎn)不同亮度的一組數(shù)據(jù)，這些圖像數(shù)據(jù)立即被送入主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的海量存儲(chǔ)器或硬盤(pán)中，并以圖像的形式輸出才能讓人眼看到。最成熟、最受歡迎的顯示方法是電子視頻顯示系統(tǒng)，目前比較流行的是液晶顯示器。圖像的顯示不僅限于當(dāng)前的病人，在會(huì)診或進(jìn)行回顧性研究時(shí)還需要調(diào)出以往病人的圖像。（4）圖像顯示6.1.3MRI影像設(shè)備主要性能指標(biāo)

本節(jié)介紹了MRI影像設(shè)備的主要性能指標(biāo)，包括主磁體、梯度磁場(chǎng)、射頻線圈的主要性能指標(biāo)。6.1.3MRI影像設(shè)備主要性能指標(biāo)

（1）磁場(chǎng)強(qiáng)度磁共振設(shè)備磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小就是指靜磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值大小，單位用特斯拉（Tesla，簡(jiǎn)稱(chēng)T）或高斯（Gauss）來(lái)表示，1T=1萬(wàn)高斯。（2）磁場(chǎng)均勻度所謂磁場(chǎng)均勻度是指在特定容積（常取球形空間）限度內(nèi)磁場(chǎng)的同一性程度，即穿過(guò)單位面積的磁感應(yīng)線是否相同。（1）磁場(chǎng)強(qiáng)度（3）磁場(chǎng)穩(wěn)定度

磁場(chǎng)的穩(wěn)定度分時(shí)間穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度兩種。

時(shí)間穩(wěn)定度是指磁場(chǎng)隨時(shí)間而變化的程度。磁場(chǎng)隨時(shí)間變化會(huì)產(chǎn)生相位差，導(dǎo)致圖像偽影。

熱穩(wěn)定度是指磁場(chǎng)值隨環(huán)境溫度變化而漂移的程度。永磁體和常導(dǎo)磁體的熱穩(wěn)定度較差，超導(dǎo)磁體的時(shí)間穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度都能滿足要求。（3）磁場(chǎng)穩(wěn)定度（4）有效孔徑

有效孔徑是指梯度線圈、勻場(chǎng)線圈、射頻體線圈和內(nèi)護(hù)板等部件均安裝完畢后所得到的空間）。全身MRI設(shè)備，磁體有效孔徑須足以容納人體為宜，一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)徑應(yīng)大于65厘米。孔徑較小可使病人產(chǎn)生幽閉恐懼感。年來(lái)出現(xiàn)的開(kāi)放式磁體使病人躺在半敞開(kāi)的檢查床上，不會(huì)產(chǎn)生幽閉恐懼感，并能開(kāi)展磁共振介入治療項(xiàng)目。（4）有效孔徑（5）磁場(chǎng)的逸散度強(qiáng)大的主磁體周?chē)纬傻囊萆⒋艌?chǎng)，其逸散程度稱(chēng)為逸散度。它的危害是對(duì)附近的鐵磁性物體產(chǎn)生很強(qiáng)的吸引力，對(duì)人體健康、醫(yī)療儀器設(shè)備受到不同程度的損害、干擾和破壞。逸散程度的措施是對(duì)磁體采取各種有效的屏蔽。（5）磁場(chǎng)的逸散度2．梯度磁場(chǎng)的性能指標(biāo)（1）有效容積（梯度場(chǎng)的均勻容積）

有效容積是指線圈所包容的、其梯度場(chǎng)能夠滿足一定線性要求的空間區(qū)域。（2）梯度場(chǎng)的線性

梯度場(chǎng)的線性是衡量梯度場(chǎng)平穩(wěn)度的指標(biāo)。線性越好，表明梯度場(chǎng)越精確，圖像的質(zhì)量就越好。2．梯度磁場(chǎng)的性能指標(biāo)（3）梯度場(chǎng)的強(qiáng)度梯度場(chǎng)強(qiáng)度是指梯度場(chǎng)能夠達(dá)到的最大值。與主磁場(chǎng)相比梯度磁場(chǎng)是相當(dāng)微弱的。梯度場(chǎng)強(qiáng)度大，磁場(chǎng)梯度就可以更大些，可進(jìn)行超薄層面的掃描。（4）梯度場(chǎng)變化率和梯度上升時(shí)間梯度場(chǎng)變化率是指單位時(shí)間內(nèi)梯度場(chǎng)變化的程度，即最大梯度與上升時(shí)間的比率，亦稱(chēng)梯度切換率。梯度上升時(shí)間是指梯度場(chǎng)達(dá)到某一預(yù)定值所需的時(shí)間。梯度上升性能的提高，可開(kāi)發(fā)更快速的成像序列.（3）梯度場(chǎng)的強(qiáng)度（5）梯度場(chǎng)工作周期梯度場(chǎng)工作周期是指在一個(gè)成像周期的時(shí)間內(nèi)梯度場(chǎng)工作時(shí)間所占的百分?jǐn)?shù)。成像周期是指MRI設(shè)備采集一次數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，即一個(gè)脈沖序列執(zhí)行一遍所需的時(shí)間。梯度場(chǎng)工作周期與成像層數(shù)有關(guān)，成像層數(shù)越多，梯度場(chǎng)的工作周期百分?jǐn)?shù)越高。（5）梯度場(chǎng)工作周期6.2MRI檢查的臨床應(yīng)用6.2.1中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查6.2.2頸部檢查6.2.3胸部檢查6.2.4腹部檢查6.2.5盆腔檢查6.2.6骨骼肌肉與關(guān)節(jié)檢查6.2MRI檢查的臨床應(yīng)用6.2.1中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查

T1和T2：

T1和T2是組織在一定時(shí)間間隔內(nèi)接受一系列脈沖后的物理變化特性，不同組織有不同的T1和T2，它取決于組織內(nèi)氫質(zhì)子對(duì)磁場(chǎng)施加的射頻脈沖的反應(yīng)。

TR和TE：

TR是重復(fù)時(shí)間即射頻脈沖的間隔時(shí)間,TE是回波時(shí)間即從施加射頻脈沖到接受到信號(hào)問(wèn)的時(shí)間，TR和TE的單位均為毫秒（ms），可以做出分別代表組織Tl或T2特性的圖像（T1加權(quán)像或T2加權(quán)像;通過(guò)成像參數(shù)的設(shè)定也可以做出既有Tl特性又有T2特性的圖像，稱(chēng)為質(zhì)子密度加權(quán)像。

T1和T2：

T1和T2是組織在一定T1加權(quán)像和T2加權(quán)像：觀察圖像的TE和TR值可區(qū)分，TE短可為20ms，長(zhǎng)可為80ms，TR短可為600ms，長(zhǎng)可為3000＋ms。短TE短TR為T(mén)1加權(quán)像，而TE、TR均長(zhǎng)的為T(mén)2加權(quán)像，短TE長(zhǎng)TR者為質(zhì)子密度加權(quán)像。觀察液體結(jié)構(gòu)如腦室、膀胱或腦脊液，若液體是亮的，很可能為T(mén)2加權(quán)像，若液體是暗的，則可能為T(mén)1加權(quán)像。T1加權(quán)像和T2加權(quán)像：

磁共振成像檢查常用的成像序列和檢查方法：

磁共振圖象是通過(guò)采用特定的成像序列掃描而獲得的。目前，臨床上最常用的是自旋－回波序列（SE序列）。通過(guò)改變序列中的TR（射頻重復(fù)時(shí)間）和TE（回波時(shí)間）兩個(gè)參數(shù)，可分別獲得質(zhì)子密度β、T1和T2的加權(quán)圖像，三種不同成像參數(shù)的加權(quán)圖像，各分別代表了組織的三種不同的磁共振特性，借以分辨正常組織并識(shí)別病變。磁共振成像檢查常用的成像序列和檢查方法：

MRI造影劑的種類(lèi)及適應(yīng)癥：

（一）、種類(lèi)：

1、順磁性陽(yáng)性造影劑。常用的有Gd-DTPA（馬根維顯；磁顯葡胺）等。其作用主要使T1縮短，在T1加權(quán)像上呈高信號(hào)。

2、超順磁性物質(zhì)。常用的有納米氧化鐵顆粒（SPIO）等。其作用主要使T2縮短，在T2加權(quán)像上是低信號(hào)。

（二）、適應(yīng)癥：

1、某些腫瘤的鑒別診斷。

2、確定血腦屏障是否被破壞。

3、提高病變的發(fā)現(xiàn)率。

MRI造影劑的種類(lèi)及適應(yīng)癥：

（一）、種類(lèi)：

1

對(duì)病人進(jìn)行磁共振成像檢查時(shí)：要避免帶有含鐵等順磁性物質(zhì)的物品，如手表、金屬項(xiàng)鏈、假牙、金屬鈕扣、金屬避孕環(huán)等進(jìn)入檢查室，因?yàn)檫@些帶有順磁性物質(zhì)的物品，可使圖像中產(chǎn)生大片的無(wú)信號(hào)偽影，不利于病灶的顯示。帶有心臟起搏器的病人，嚴(yán)禁做磁共振成像檢查。對(duì)體內(nèi)有金屬?gòu)椘媪?、術(shù)后有銀夾殘留，金屬性?xún)?nèi)固定板、假關(guān)節(jié)等的病人，磁共振成像檢查要持慎重態(tài)度，必需檢查時(shí)要嚴(yán)密觀察，病人如有局部不適，應(yīng)立即中止檢查，防止彈片、銀夾等在高磁場(chǎng)中移動(dòng)，以致?lián)p傷鄰近大血管和重要組織。對(duì)病人進(jìn)行磁共振成像檢查時(shí)：MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有磁易感性物質(zhì)或裝置，這些結(jié)構(gòu)的移動(dòng)或功能喪失會(huì)引起不良后果。如：

1.心臟起搏器；

2.耳蝸移植體；

3.某些人工心臟瓣膜；

4.骨骼生長(zhǎng)刺激器和神經(jīng)刺激器（TENs）；

5.動(dòng)脈夾或圈；

6.金屬結(jié)構(gòu)（框周）；

7.某些假體。

MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有磁易感性物質(zhì)或裝置，這些結(jié)構(gòu)的移動(dòng)或功能喪失會(huì)引起不良后果。如：

1.心臟起搏器；

2.耳蝸移植體；

3.某些人工心臟瓣膜；

4.骨骼生長(zhǎng)刺激器和神經(jīng)刺激器（TENs）；

5.動(dòng)脈夾或圈；

6.金屬結(jié)構(gòu)（框周）；

7.某些假體。

MRI檢查的禁忌癥：

病人體內(nèi)裝有1．MRI檢查在腦和頭顱疾病中應(yīng)用對(duì)腦腫瘤、腦炎性病變、腦白質(zhì)病變、腦梗塞、腦先天性異常等的診斷比CT更為敏感，可發(fā)現(xiàn)早期病變，定位也更加準(zhǔn)確。對(duì)顱底及腦干的病變因無(wú)偽影可顯示得更清楚。MRI可不用造影劑顯示腦血管，發(fā)現(xiàn)有無(wú)動(dòng)脈瘤和動(dòng)靜脈畸形。

MRI還可直接顯示一些顱神經(jīng)，可發(fā)現(xiàn)發(fā)生在這些神經(jīng)上的早期病變。1．MRI檢查在腦和頭顱疾病中應(yīng)用對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的先天性病變MRI是最好的影像學(xué)檢查方法。

對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的先天性病變MRI是最好的影像學(xué)檢查方法。

腦膜瘤破壞顱骨左側(cè)聽(tīng)神經(jīng)瘤腦膜瘤破壞顱骨左側(cè)聽(tīng)神經(jīng)瘤

圖6.10（A～E）AB為左頂動(dòng)靜脈畸形；CD為左大腦后動(dòng)脈動(dòng)脈瘤；ABCD圖6.10（A～E）AB為左頂動(dòng)靜脈畸形；CD為左大腦后2．MRI檢查在脊柱和脊髓中應(yīng)用

（1）檢查技術(shù)：MRI技術(shù)的應(yīng)用，①M(fèi)RI沒(méi)有骨骼偽影，顯示脊髓、椎管效果特別好；②MRI的直接矢狀位和冠狀位成像，對(duì)于脊髓和椎管的整體顯示有優(yōu)勢(shì)；③MRI可以多種成像方法同時(shí)使用，對(duì)于脊髓變性、腫瘤等病變的顯示敏感。掃描平面一般為矢狀面和橫斷面，必要時(shí)可以加做冠狀面，層厚一般采用4～5mm或更薄。2．MRI檢查在脊柱和脊髓中應(yīng)用（1）檢查技術(shù)：MRI技術(shù)圖6.12（A～C）脊髓星形細(xì)胞瘤。A為T(mén)1WI，B為T(mén)2WI，C為Gd-DTPA增強(qiáng)T1WI示腫瘤強(qiáng)化ABC圖6.12（A～C）脊髓星形細(xì)胞瘤。A為T(mén)1WI，B為T(mén)2WMRI對(duì)眼耳鼻咽喉部的腫瘤性病變顯示好，如鼻咽癌對(duì)顱底、顱神經(jīng)的侵犯，MRI顯示比CT更清晰更準(zhǔn)確。

MRI還可做頸部的血管造影，顯示血管異常。對(duì)頸部的腫塊，MRI也可顯示其范圍及其特征，以幫助定性。6.2.2頸部檢查MRI對(duì)眼耳鼻咽喉部的腫瘤性病變顯示好，如鼻咽癌對(duì)顱6.2.3胸部檢查

肺臟的MRI圖像均呈黑色低信號(hào)，因此在顯示肺內(nèi)微細(xì)結(jié)構(gòu)以及肺內(nèi)病灶的細(xì)節(jié)等方面明顯劣于CT，故多不用于肺臟疾病的診斷。但MRI在顯示縱隔和肺門(mén)的病變、胸壁的病變、臂叢神經(jīng)病變以及肺動(dòng)脈栓塞的診斷方面也具有較重要的價(jià)值。由于縱隔內(nèi)血管的流空效應(yīng)及脂肪的高信號(hào)特點(diǎn)，因此不必注射對(duì)比劑即可清晰顯示縱隔內(nèi)腫瘤的位置及與周?chē)Y(jié)構(gòu)的關(guān)系或增大的淋巴結(jié)，如圖6.13。6.2.3胸部檢查肺臟的MRI圖像均呈黑色低信號(hào)，左上肺鱗癌主動(dòng)脈夾層左上肺鱗癌主動(dòng)脈夾層MRI檢查已經(jīng)成為肝臟局灶性病變最好的影像方法，明顯提高了術(shù)前診斷的正確率，例如肝癌、肝血管瘤、轉(zhuǎn)移瘤、結(jié)節(jié)狀增生及肝腺瘤等均有相應(yīng)的MRI表現(xiàn)特征。常規(guī)MRI檢查并不適于膽道病變的診斷，目前主要是利用MRCP（磁共振胰膽管成像）無(wú)創(chuàng)地顯示肝內(nèi)外膽管擴(kuò)張以及梗阻的部位與形態(tài)，對(duì)膽道梗阻的良、惡性病變的鑒別診斷提供必要的證據(jù)。膽囊癌表現(xiàn)為正常膽囊形態(tài)消失，膽囊區(qū)出現(xiàn)腫塊影，T1WI呈低信號(hào)、T2WI呈高信號(hào)，腫瘤常直接侵犯周?chē)闻K組織及肝門(mén)區(qū)域。6.2.4腹部檢查MR