磁共振成像的原理及臨床應(yīng)用1

磁共振成像的原理及臨床應(yīng)用1第1頁/共40頁五、偽影MR與CT比較其優(yōu)點之一是偽影少。骨骼、大的鈣化、高密度造影物質(zhì)MR都不形成偽影。人體內(nèi)非鐵磁性金屬物體僅導致圖像輕微變形。按偽影形成的原因，偽影可分為三類。第2頁/共40頁（一）人體體內(nèi)因素形成的偽影１．運動形成的偽影

MR信號采集時間比人體內(nèi)某些器官的生理運動，如心臟搏動、呼吸動和腸蠕動周期長，因而胸部和上腹部的圖像易受這些器官運動的影響。心臟和呼吸運動產(chǎn)生的偽影可以用心電圖門控及呼吸門控減少。第3頁/共40頁（一）人體體內(nèi)因素形成的偽影１．運動形成的偽影

第4頁/共40頁（一）人體體內(nèi)因素形成的偽影２．血液和腦脊液流動偽影動靜脈內(nèi)的血流均可產(chǎn)生偽影，前者為血管搏動引起；后者因血流緩慢形成。腦脊液在不同部位流速不同，產(chǎn)生不同信號的偽影。腦脊液的流動可造成相位編碼方向上的運動偽影。

第5頁/共40頁（二）體外因素形成的偽影１．金屬物體非鐵磁性金屬物體產(chǎn)生和其形態(tài)相似的周圍繞以高信號的低信號區(qū)。鐵磁性物質(zhì)引起局部低信號區(qū)和圖像變形，偽影和正常圖像分界不清。此種偽影是金屬物質(zhì)受射頻磁場作用產(chǎn)生渦旋電流所致。第6頁/共40頁（二）體外因素形成的偽影２．靜電

靜電產(chǎn)生的偽影為互相交錯的帶狀高低信號帶，影響全部圖像。多見于為了保暖給病人蓋毛毯和尼龍類織物引起。為此，病人用的床單、衣服、保暖物品等必須用棉織品。第7頁/共40頁（三）MRI系統(tǒng)形成的偽影１．化學位移偽影

此種偽影出現(xiàn)于脂肪和非脂肪（主要是含水的）器官之間。產(chǎn)生原因為水分子的質(zhì)子進動頻率比脂肪質(zhì)子進動頻率快。梯度磁場使這兩種物質(zhì)產(chǎn)生不同的進動頻率，并且編碼使鄰近兩種像素信號重疊。結(jié)果在一側(cè)脂肪-水界面出現(xiàn)高信號帶，而另一側(cè)水-脂肪界面出現(xiàn)低信號帶。常見于腎-脂肪，膀胱-脂肪交界面。第8頁/共40頁（三）MRI系統(tǒng)形成的偽影１．化學位移偽影

A腎橫軸位，T2加權(quán)像，腎和周圍脂肪組織分界雖然清楚，但在梯度磁場的高、低側(cè)分別可見白色和黑色的條狀偽影。Ｂ為化學位移和梯度磁場關(guān)系的線條圖。C膀胱周圍的化學位移偽影。第9頁/共40頁（三）MRI系統(tǒng)形成的偽影２．折疊偽影

此種偽影為被檢物體的一部分處于成像范圍外的時候。偽影的特點為偽影重疊于其圖像的對側(cè)，其解剖方位和信號強度完全同真正掃描物體影像相似，并和相位編碼方向一致。

第10頁/共40頁（三）MRI系統(tǒng)形成的偽影３．低信號偽影

偽影和真正的物體圖像相同，只是信號低和圖像方向相反，出現(xiàn)于掃描物體圖像的一側(cè)。產(chǎn)生原因為質(zhì)子共振頻率的正負端被錯誤采集或者是X、Ｙ軸磁化矢量錯誤放大。第11頁/共40頁

七、MRI對比劑（一）概述MRI具有很強的組織分辨能力。故在投入臨床應(yīng)用初期曾被認為是一種不需要使用對比劑的“非創(chuàng)傷性”檢查方法。未經(jīng)增強的MRI平掃尚有一些缺陷。在某些情況下，不能滿足人們對診斷疾病高敏感性和特異性的要求。第12頁/共40頁七、MRI對比劑（一）概述MRI平掃在檢查組織功能活動方面亦有一定局限性。利用對比劑來獲得更完整的診斷信息開始受到重視。臨床常用的是以GD-DTPA為代表的釓（gadolinum，Gd）類順磁性對比劑。此類對比劑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)現(xiàn)和定性診斷方面顯示出重要價值。

第13頁/共40頁七、MRI對比劑MR對比劑的功用與傳統(tǒng)X線對比劑，如碘制劑類似；其作用機制原理卻不同。X線對比劑直接影響X線的吸收和穿透，增強效應(yīng)與局部對比劑的濃度成線性關(guān)系。絕大多數(shù)MR對比劑所選的元素就是根據(jù)它們所具有的縮短組織T1和T2時間的能力。一般說來，MR對比劑總是同時影響T1和T2，但程度卻不一定相同。在某一特定劑量范圍內(nèi)往往以一種影響占主導地位。第14頁/共40頁七、MRI對比劑（二）MR對比劑的分類和作用機制MR對比劑有幾種分類方法，其中較常用的有按MR圖像信號的改變劃分為陽性、陰性對比劑；根據(jù)MR特性區(qū)分為順磁性、鐵磁性和超順磁性對比劑；還有依據(jù)對比劑主要影響T1或T2，簡單分為T1增強劑和T2增強劑。第15頁/共40頁七、MRI對比劑1．陽性對比劑構(gòu)成及作用原理陽性對比劑又可稱為順磁性或T1對比劑。由一些金屬元素，如錳（Mn），鐵（Fe）和釓（Gd）所組成。Gd含有７個不成對的核外電子。由于不成對核外電子的存在，使這些元素具有很強的順磁性。在外加磁場中，這些元素將干擾鄰近質(zhì)子的弛豫，導致T1和T2時間縮短。在順磁性物質(zhì)濃度較低時，T1縮短的效應(yīng)占主導地位，引起MR信號增加。第16頁/共40頁七、MRI對比劑1．陽性對比劑Gd類細胞外對比劑最主要應(yīng)用在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的MR成像。在正常情況下，顱內(nèi)無血腦屏障的結(jié)構(gòu)，如垂體、靜脈竇及其它顱內(nèi)血管顯示增強。在病理情況下，例如腫瘤、梗塞、感染、以及急性脫髓鞘病變等，血腦屏障遭到破壞。此時，對比劑即可穿過不完整的血腦屏障進入細胞外間隙，引起局部增強效應(yīng)。第17頁/共40頁七、MRI對比劑陽性對比劑腦膜瘤注射GD-DTPA前后對照第18頁/共40頁七、MRI對比劑1．陽性對比劑椎管內(nèi)腫瘤及腰椎結(jié)核注射GD-DTPA前后對照第19頁/共40頁七、MRI對比劑1．陽性對比劑

Gd類對比劑引起的不良反應(yīng)很少，發(fā)生率約1％。此類藥物無絕對禁忌證，但嚴重腎功能不良者應(yīng)慎用。第20頁/共40頁七、MRI對比劑２．陰性對比劑

包括口服對比劑、單核－巨噬細胞系統(tǒng)對比劑等。陰性對比劑又稱為鐵磁性／超順磁性對比劑。用于口服對比劑的主要是氧化亞鐵，用來區(qū)分胃腸道和與其鄰近的腹腔或盆腔臟器的解剖結(jié)構(gòu)或病變。對于胃腸道本身的病變，使用口服對比劑還利于顯示胃腸道壁的情況。第21頁/共40頁七、MRI對比劑２．陰性對比劑單核－巨噬細胞系統(tǒng)對比劑主要集中在肝、脾、骨髓和淋巴系統(tǒng)。主要用于肝臟成像。MR成像選用T2加權(quán)序列，在圖像上正常肝組織的信號顯著降低，腫瘤組織則由于缺乏單核巨噬細胞（Kupffer細胞）而不受對比劑影響，呈相對高信號。單核－巨噬細胞系統(tǒng)對比劑突出的優(yōu)點是易于鑒別肝臟腫塊的良惡性。第22頁/共40頁七、MRI對比劑２．陰性對比劑男性，55歲，結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移A、平掃時，病灶很難識別B、超順磁氧化鐵增強后，正常肝組織信號明顯下降，病灶顯示清楚。第23頁/共40頁第五節(jié)MRI的設(shè)備磁共振成像系統(tǒng)主要由磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)組成見。第24頁/共40頁

一、磁體磁共振的磁體（Magnet）的主要作用是產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的靜磁場使組織產(chǎn)生磁化。磁體有三種類型（一）常導型磁體（二）永磁型磁體（三）超導型磁體第25頁/共40頁一、磁體（一）常導型磁體（ResistiveMagnet）常導型磁體的線圈由銅或鋁線繞制的線圈組成，按線圈有無鐵芯可分為鐵芯常導型和空心常導型。常導型磁體制造工藝簡單且成本低，可以做成開放式磁體，磁場可以關(guān)閉。但磁場穩(wěn)定性差，電力消耗大，對電源穩(wěn)定性要求高，運行維護費用高。第26頁/共40頁一、磁體（二）永磁型磁體（PermanentMagnet）永磁型磁體由鐵氧體或釹鐵硼等鐵磁性物質(zhì)及合金組成。該磁體對周圍環(huán)境影響小，屏蔽簡單，可做成開放式磁體，安裝及維護費用低，但場強較低，磁場的穩(wěn)定性和均勻性差，受環(huán)境溫度變化影響大，磁場不能關(guān)閉。第27頁/共40頁一、磁體（二）永磁型磁體第28頁/共40頁一、磁體（三）超導型磁體（SuperconductingMagnet）超導型磁體由某些特殊合金如鈮鈦合金導線（超導溫度8K）繞制成的超導線圈，當放置于超導磁體的液氦（溫度4.2K，-269℃）當中時，其導線的電阻降為0，線圈呈超導狀態(tài)，此時線圈導線中可通過強大的電流而不產(chǎn)生任何能量損耗。勵磁后可將電源斷開，超導線圈內(nèi)的電流恒定不變。超導磁體的磁場強度高，目前臨床應(yīng)用可達到1.9Ｔ，磁場的穩(wěn)定性和均勻性好，磁場可以關(guān)閉。第29頁/共40頁一、磁體（三）超導型磁體示意圖線圈位于鋁制作圓筒外面的溝內(nèi)，圓筒兩端的線圈轉(zhuǎn)入，保持磁場均勻１．鋁制圓筒２．線圈３．鈮鈦合金線圈第30頁/共40頁一、磁體（三）超導型磁體超導磁體設(shè)計制造工藝復雜、成本高、維護費用高，消耗一定量的液氦，消耗的液氦要及時補充，否則達到一定程度時能引起”失超“，消耗大量液氦而造成更大的損失。第31頁/共40頁

二、梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)（gradientsystem）的作用是產(chǎn)生線性變化的梯度磁場，用于組織的空間定位。梯度系統(tǒng)主要由X、Y、Z三組梯度功率放大器及對應(yīng)的X、Y、Z三個方向的梯度線圈組成。第32頁/共40頁二、梯度系統(tǒng)梯度功率放大器對MRI控制器發(fā)出的梯度給定信號進行功率放大后，輸出給梯度系統(tǒng)的X、Y、Z線圈，在主磁場內(nèi)形成X、Y、Z三個方向相互垂直的線性梯度磁場。在磁共振成像中分別用于層面選擇、相位編碼及頻率編碼。第33頁/共40頁

三、射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)（RFsystem）用于發(fā)射射頻脈沖和接收MR信號，射頻系統(tǒng)主要由三部分組成。（一）射頻發(fā)射機（二）射頻接收機

（三）射頻線圈第34頁/共40頁四、計算機系統(tǒng)磁共振的計算機系統(tǒng)（computersystem）可分為硬件和軟件二大部分。（一）硬件部分由主計算機及陣列處理機、MR控制器等組成。其作用是進行系統(tǒng)控制，產(chǎn)生脈沖序列，完成磁共振系統(tǒng)的掃描，圖像采集、重建、顯示和存貯。第35頁/共40頁四、計算機系統(tǒng)（二）軟件系統(tǒng)磁共振計算機軟件可分為以下幾個部分。１．計算機操作系統(tǒng)軟件由計算機公司編制，用于計算機運行管理。２．磁共振應(yīng)用軟件，用于MR系統(tǒng)的運行控制、病人數(shù)據(jù)的錄入、掃描序列的選擇和參數(shù)設(shè)定，病人掃描數(shù)據(jù)采集，存貯和圖像重建，以及各種圖像和數(shù)據(jù)的后處理等。第36頁/共40頁五、射頻屏蔽和磁屏蔽（一）射頻屏蔽由于射頻脈沖的高頻信號可能對周圍的精密儀器產(chǎn)生干擾，影響其正常工作同時又要避免周圍的射頻信號對十分微弱的MR信號的干擾，以獲得良好圖像，所以安裝射頻屏蔽是非常必要的；射頻屏蔽一般安裝在掃描室內(nèi)，由薄銅板焊接成為整體，四壁及屋