《磁共振成像课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁共振成像课件.pptx（118页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2023/2/171MR现象的发现现象的发现n n1.MR1.MR现象是现象是19461946年分别由美年分别由美国斯坦福大学物理系国斯坦福大学物理系BlochBloch教教授和哈佛大学的授和哈佛大学的PurcellPurcell教授教授领导的小组同时独立发现的。领导的小组同时独立发现的。n n2.2.由于这一发现在物理、化由于这一发现在物理、化学上具有重大意义，学上具有重大意义，BlochBloch和和PurcellPurcell共同获得了共同获得了19521952年的年的诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。核磁共振现象发现者帕塞尔(Edward Purcell)核磁共振现象发现者 布洛赫(Fe
2、lix Bloch)第1页/共118页2023/2/172MR基本原理基本原理n n当处于磁场中的物质受到射当处于磁场中的物质受到射频（频（radio frequencyradio frequency，RFRF）电）电磁波的激励时，如果磁波的激励时，如果RFRF电磁电磁波的频率与磁场强度的关系波的频率与磁场强度的关系满足拉莫尔方程，则组成物满足拉莫尔方程，则组成物质的一些原子核会发生共振，质的一些原子核会发生共振，即所谓的即所谓的MRMR。n n原子核接收了原子核接收了RFRF电磁波的能电磁波的能量，原子核就会发生偏转量，原子核就会发生偏转,当当RFRF电磁波停止激励时，吸收电磁波停止激励时，
3、吸收了能量的原子核又会把这部了能量的原子核又会把这部分能量释放出来，即发射分能量释放出来，即发射MRMR信号。通过测量和分析此信号。通过测量和分析此MRMR信号，可得到物质结构中的信号，可得到物质结构中的许多物理和化学信息。许多物理和化学信息。RFMR信号第2页/共118页2023/2/173磁共振成像原理磁共振成像原理n n自然界中原子核内部均含有质子和中子，统自然界中原子核内部均含有质子和中子，统称为核子，带有正电荷。但具有偶数核子的称为核子，带有正电荷。但具有偶数核子的许多原子核其自旋磁场相互抵消，不能产生许多原子核其自旋磁场相互抵消，不能产生磁共振现象。只有那些含奇数核子的原子核磁共振
4、现象。只有那些含奇数核子的原子核在自旋过程中才能产生磁矩或磁场，在自旋过程中才能产生磁矩或磁场，如如1 1HH(氢氢)、1313C C（碳（碳)、1919F(F(氟氟)、3131P(P(磷磷)等。等。n n以人体内广泛存在的氢原子核为例，其原子以人体内广泛存在的氢原子核为例，其原子核中只含有一个质子而不含中子，最不稳定，核中只含有一个质子而不含中子，最不稳定，且带正电荷并可产生磁矩，有如一个小磁体，且带正电荷并可产生磁矩，有如一个小磁体，易受外加磁场的影响而发生核磁共振现象。易受外加磁场的影响而发生核磁共振现象。在自然状态下在自然状态下 氢质子有沿自身轴旋转的自氢质子有沿自身轴旋转的自旋运动旋
5、运动(Spin)(Spin)，小磁体自旋轴的排列无一定，小磁体自旋轴的排列无一定规律。规律。n n质子距原子核中心有一段距离，因此质子自质子距原子核中心有一段距离，因此质子自旋就相当于正电荷在环形线圈中流动，在其旋就相当于正电荷在环形线圈中流动，在其周围形成磁场，称为核磁。周围形成磁场，称为核磁。n n人体内无数的氢原子核杂乱无章的运动，漫人体内无数的氢原子核杂乱无章的运动，漫无方向的排列，使其磁场相互抵消，整个人无方向的排列，使其磁场相互抵消，整个人体不显磁性。体不显磁性。MRI原理第3页/共118页2023/2/174磁共振成像原理磁共振成像原理n n如果在均匀的强磁场中如果在均匀的强磁场
6、中(又又称主磁场或静磁场称主磁场或静磁场)，小磁，小磁体的自旋轴将按磁场磁力线体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新有序排列。但有的方向重新有序排列。但有序排列的质子并不是静止的，序排列的质子并不是静止的，而是作快速的锥形旋转运动，而是作快速的锥形旋转运动，即原子核在绕着自身轴旋转即原子核在绕着自身轴旋转的同时，又沿着主磁场方向的同时，又沿着主磁场方向做圆周运动，我们把质子磁做圆周运动，我们把质子磁矩的这种运动称之为进动或矩的这种运动称之为进动或旋进。旋进。n n进动速度用进动频率表示，进动速度用进动频率表示，即每秒进动的次数。进动频即每秒进动的次数。进动频率决定于质子所处的外磁场率决定于质子所处
7、的外磁场场强。外磁场场强越强进动场强。外磁场场强越强进动频率越高。频率越高。磁性核在磁场中的进动第4页/共118页2023/2/175MRI发展简史发展简史n n19671967年，约翰斯等人首先利用年，约翰斯等人首先利用活体动物进行实验，成功地检活体动物进行实验，成功地检出动物体内分布的氢、磷、和出动物体内分布的氢、磷、和氮的氮的MRMR信号。信号。n n19701970年，美国纽约州立大学的年，美国纽约州立大学的达马迪安对已植入恶性肿瘤细达马迪安对已植入恶性肿瘤细胞的老鼠进行了胞的老鼠进行了MRMR实验，发实验，发现正常组织与恶性肿瘤组织的现正常组织与恶性肿瘤组织的MRMR信号明显不同，而
8、且受刺信号明显不同，而且受刺激组织的偏转磁矩回复至稳定激组织的偏转磁矩回复至稳定状态的过程中，会发出两类不状态的过程中，会发出两类不同信号：同信号：T1T1、T2T2弛豫信号。弛豫信号。全身核磁共振装置创始人达马迪安(Raymond Damadian)第5页/共118页2023/2/176MRI发展简史发展简史n n19721972年，美国纽约州立大学的劳年，美国纽约州立大学的劳特伯（特伯（Paul LauterburPaul Lauterbur）进一步指）进一步指出，用出，用MRMR信号完全可以重建图像信号完全可以重建图像，他提出了，他提出了MRIMRI的方法，即把的方法，即把MRMR原理与
9、空间编码技术结合，用一原理与空间编码技术结合，用一定方法使空间各点磁场强度有规定方法使空间各点磁场强度有规律地变化，律地变化，MRMR中的不同频率分量中的不同频率分量即可同一定的空间位置对应，通即可同一定的空间位置对应，通过一定的数学变换即可实现过一定的数学变换即可实现MRIMRI。n n19771977年达马迪安等人建成了人类年达马迪安等人建成了人类历史上第一台全身历史上第一台全身MRIMRI设备，并设备，并于于19771977年年7 7月月3 3日取得第一幅横断日取得第一幅横断面质子密度图像（用时长达面质子密度图像（用时长达4 4小小时时4545分钟）。分钟）。核磁共振空间定位方法开拓者(
10、Paul Lauterbur)第6页/共118页2023/2/177MRI设备发展回顾设备发展回顾n n近年来，近年来，MRIMRI技术飞技术飞速发展，高性能梯度速发展，高性能梯度磁场、开放型磁体、磁场、开放型磁体、软线圈、相控阵线圈软线圈、相控阵线圈以及计算机网络的应以及计算机网络的应用，显示出用，显示出MRIMRI设备设备的硬件发展趋势。的硬件发展趋势。n n超高磁场超高磁场MRIMRI设备发设备发展十分迅速，展十分迅速，3T3T全身全身MRIMRI设备已用于临床。设备已用于临床。GE 7T 磁共振成像新技术第7页/共118页2023/2/178MRI设备发展回顾设备发展回顾n n低场强低
11、场强MRIMRI设备，不论是设备，不论是永磁型、常导型或超导型永磁型、常导型或超导型都已采用开放型，其性能都已采用开放型，其性能大幅提高，图像质量、成大幅提高，图像质量、成像功能也有很大改善，成像功能也有很大改善，成像时间亦有所缩短，且病像时间亦有所缩短，且病人舒适、减少了幽闭恐怖人舒适、减少了幽闭恐怖感，又便于操作和检查，感，又便于操作和检查，而且还便于介入治疗。而且还便于介入治疗。n n中场强开放式中场强开放式MRIMRI设备也设备也已应用。已应用。永磁开放式磁共振系统磁共振导航介入治疗系统第8页/共118页2023/2/179MRI设备发展回顾设备发展回顾n n在梯度磁场方面，为了提高梯
12、度磁场强度，已开在梯度磁场方面，为了提高梯度磁场强度，已开发出双梯度系统（发出双梯度系统（twin gradienttwin gradient），最大梯度磁场），最大梯度磁场强可达强可达80mT/m80mT/m，其切换率可达，其切换率可达150mT/m/ms150mT/m/ms，提，提高了成像速度。高了成像速度。n n在在RFRF系统方面，多元阵列式全景线圈的发展十分系统方面，多元阵列式全景线圈的发展十分迅速，支持并行扫描的线圈技术得到快速发展，迅速，支持并行扫描的线圈技术得到快速发展，目前已能支持最优化的目前已能支持最优化的4 4、8 8、1616、3232、6464个接收个接收通道的配置，
13、支持通道的配置，支持3 34 4倍的图像采集速度。倍的图像采集速度。n n在图像重建方面，非笛卡尔的重建、不完整数据在图像重建方面，非笛卡尔的重建、不完整数据的采集、与并行成像技术有关的重建方法都是当的采集、与并行成像技术有关的重建方法都是当前十分活跃的领域。前十分活跃的领域。第9页/共118页2023/2/1710并行成像技术简介并行成像技术简介n n并行成像技术，又称为灵敏度编并行成像技术，又称为灵敏度编码技术（码技术（SENSTSENST）或阵列转换处）或阵列转换处理技术（理技术（ASSETASSET），能大幅度缩），能大幅度缩短短MRIMRI扫描时间。采集速度是传扫描时间。采集速度是传
14、统方法的统方法的4 49 9倍，可达到倍，可达到5050层层/(10/(1020s20s，是一种能显著提高，是一种能显著提高MRIMRI速度的技术。速度的技术。n n实现方法：利用多元阵列线圈同实现方法：利用多元阵列线圈同时采集信号，经过多个接收通道时采集信号，经过多个接收通道按适当的方法编码步数，在不降按适当的方法编码步数，在不降低低MRIMRI图像的空间分辨力的情况图像的空间分辨力的情况下能大大缩短扫描时间。下能大大缩短扫描时间。n nSENSTSENST技术优点：技术优点：提高成像的提高成像的时间分辨率；时间分辨率；在扫描时间不变在扫描时间不变时提高空间分辨力；时提高空间分辨力；减少运动
15、减少运动及敏感性伪影。及敏感性伪影。GE 磁共振的XV极限成像技术在并行成像基础上融入独特的“填零”算法，实现了扫描速度与图像质量的同时提高。第10页/共118页2023/2/1711弛弛 豫豫 时时 间间n n在静磁场中当磁化强度受到满足共振条件的射频磁场的作用时，它就会偏离热平衡状态，当该射频磁场作用停止后，磁场强度会从偏离热平衡状态逐渐恢复到平衡状态，这个过程称为磁化强度的弛豫过程，其经历的弛豫过程称为弛豫时间。n n弛豫时间分为纵向弛豫时间和横向弛豫时间。第11页/共118页2023/2/1712纵纵 向向 弛弛 豫豫 时时 间间n nT T1 1为纵向弛豫过程，其实际上是原子核与周围
16、环境（晶格）相互作用，为纵向弛豫过程，其实际上是原子核与周围环境（晶格）相互作用，使得高低能级上原子核数目逐渐恢复到热平衡状态的过程，因此称使得高低能级上原子核数目逐渐恢复到热平衡状态的过程，因此称为自旋为自旋晶格弛豫过程。晶格弛豫过程。T T1 1亦称为自旋亦称为自旋晶格弛豫时间常数。晶格弛豫时间常数。n n影响自旋晶格弛豫过程的因素很多，因此不同物质的影响自旋晶格弛豫过程的因素很多，因此不同物质的T1T1值不同。值不同。对于液体，比如水，分子可自由运动，与原子核碰撞机会大，对于液体，比如水，分子可自由运动，与原子核碰撞机会大，T T1 1较较短，为短，为0.10.110s10s；对于固体，
17、分子运动受到限制，与原子核碰撞机会小，对于固体，分子运动受到限制，与原子核碰撞机会小，T T1 1长，从长，从几分钟到几小时。几分钟到几小时。n n样品中若有顺磁性物质存在，将使样品中若有顺磁性物质存在，将使T T1 1大大减小。因为顺磁性物质带有大大减小。因为顺磁性物质带有未成对电子，电子磁矩比核磁矩大未成对电子，电子磁矩比核磁矩大3 3个数量级，所以其对样品原子核个数量级，所以其对样品原子核弛豫的作用很大，用造影剂增强磁共振成像组织对比度就是利用了弛豫的作用很大，用造影剂增强磁共振成像组织对比度就是利用了这一性质。这一性质。第12页/共118页2023/2/1713横横 向向 弛弛 豫豫
18、时时 间间n nT T2 2为横向弛豫时间，横向弛豫过程原因有二：一是为横向弛豫时间，横向弛豫过程原因有二：一是组成磁化强度的原子核，彼此之间的相互作用，即组成磁化强度的原子核，彼此之间的相互作用，即自旋自旋自旋相互作用；二是非均匀的静磁场作用，自旋相互作用；二是非均匀的静磁场作用，使得各原子核受到的磁场作用不同，因此磁共振频使得各原子核受到的磁场作用不同，因此磁共振频率不同并产生了相位差。该相位差随时间而增加，率不同并产生了相位差。该相位差随时间而增加，使得众核磁矩的水平分量相互抵消，磁化强度的水使得众核磁矩的水平分量相互抵消，磁化强度的水平分量为零。所以横向弛豫过程是自旋平分量为零。所以横
19、向弛豫过程是自旋自旋作用自旋作用和静磁场的非均匀性共同引起的。和静磁场的非均匀性共同引起的。n n磁化强度的弛豫时间常数磁化强度的弛豫时间常数T T1 1、T T2 2是物质磁共振的重是物质磁共振的重要参数，对磁共振图像的信号强度、组织对比度有要参数，对磁共振图像的信号强度、组织对比度有直接影响。直接影响。第13页/共118页2023/2/1714磁磁 共共 振振 成成 像像 参参 数数1.时间参数a.重复时间（TR）b.感兴趣区（FOV）c.反转时间（TI）2.分辨率参数a.扫描矩阵（Matrix）b.回波时间（TE）c.层面厚度3.其他参数a.翻转角（Flip Angle）b.信号平均次数
20、（NAQ）E GO第14页/共118页2023/2/1715重复时间（重复时间（TR）n n重复时间是指从第一个重复时间是指从第一个RFRF激励脉冲出现到下一个周激励脉冲出现到下一个周期同一个脉冲出现时所经期同一个脉冲出现时所经历的时间。历的时间。n n在在MRMR扫描中，每个相位编扫描中，每个相位编码步需要一个周期，因此码步需要一个周期，因此在扫描分辨率确定的前提在扫描分辨率确定的前提下，下，TRTR是扫描速度的决定是扫描速度的决定因素。因素。n n此外此外TRTR还是图像对比度的还是图像对比度的主要控制因子。主要控制因子。重复时间的定义D BACK第15页/共118页2023/2/1716
21、回波时间（回波时间（TETE）n n回波时间是指从第一个回波时间是指从第一个9090脉冲到回波信号产生所需脉冲到回波信号产生所需要的时间，如图，在多回要的时间，如图，在多回波序列中，波序列中，9090脉冲到第一脉冲到第一个回波信号出现的时间称个回波信号出现的时间称为为TE1TE1，到第二个回波信，到第二个回波信号出现的时间为号出现的时间为TE2TE2，依，依此类推。此类推。n n在自旋回波和梯度回波序在自旋回波和梯度回波序列中，列中，TETE和和TRTR共同决定图共同决定图像的对比度，因此像的对比度，因此TETE是上是上述两类序列的重要参数之述两类序列的重要参数之一。一。回波时间的定义D BA
22、CK第16页/共118页2023/2/1717反转时间（反转时间（TITI）n n在反转恢复脉冲序列中180反转脉冲与90激励脉冲之间的间隔称为反转时间。n n反转恢复脉冲序列的检测对象主要是组织的T1特性，因此TI长短对最终的信号和图像对比度都有很大影响。D BACK第17页/共118页2023/2/1718扫描矩阵（扫描矩阵（MatrixMatrix）n n脉冲序列中的扫描矩阵具有双重含义。规定了显示图像的行和列，即确定图像的大小；限定扫描层面中体素的个数。n n图像重建后，原始图像的像素与成像体素一一对应，在其他参数不变的情况下，扫描矩阵越大，图像的分辨率越高。D BACK第18页/共1
23、18页2023/2/1719感兴趣区（感兴趣区（FOVFOV）(field of view)(field of view)n nFOV是指实施扫描的解剖区域。n nFOV的大小以所用线圈的有效容积为限，当扫描矩阵固定时，FOV越大，体素的体积就越大，但空间分辨力随之降低。D BACK第19页/共118页2023/2/1720层面厚度层面厚度n n指成像层面在成像空间第三维方向上的尺寸。n n由于它与扫描矩阵和FOV一起决定着体素的大小，因而是信噪比和空间分辨率两个图像质量标准的主要影响因素。n n层面越厚信噪比越高但空间分辨率下降。D BACK第20页/共118页2023/2/1721翻转角（
24、翻转角（Flip AngleFlip Angle）n n在RF脉冲的激励下，宏观磁化矢量M将偏离静磁场B0方向，其偏离的角度称为翻转角。n n在梯度回波等快速成像序列中，经常采用小角度激励技术，此时系统恢复较快，能有效地提高成像速度。D BACK第21页/共118页2023/2/1722信号平均次数（信号平均次数（NAQNAQ）n n又称信号采集次数：它是指每个相位编码步中信号收集的次数。n n当NAQ大于1时，序列采用叠加平均的方法提高图像的信噪比，但相应增加扫描时间。D BACK第22页/共118页2023/2/1723磁共振成像加权图像以及常规扫描序磁共振成像加权图像以及常规扫描序列简介
25、列简介n n1.MRI1.MRI加权图像加权图像 实现方法：在扫描过程中，调节实现方法：在扫描过程中，调节TRTR、TETE、TITI或翻转角或翻转角等脉冲序列参数，达到突出图像中某一对比度的目的，这样等脉冲序列参数，达到突出图像中某一对比度的目的，这样所得到的图像称为加权像（所得到的图像称为加权像（Weighted ImageWeighted Image，WIWI）。常见的）。常见的加权像有三种：加权像有三种：T1T1加权像（加权像（T1WIT1WI）、T2T2加权像（加权像（T2WIT2WI）和和质子密度加权像质子密度加权像。n n2.2.常规成像序列常规成像序列 指在日常磁共振成像中普遍
26、使用的序列，与其他成像方指在日常磁共振成像中普遍使用的序列，与其他成像方法相比，这类序列具有对机器硬件要求低、图像质量高等优法相比，这类序列具有对机器硬件要求低、图像质量高等优点。点。近年来，随着多层面、多回波和小角度激励等技术的逐近年来，随着多层面、多回波和小角度激励等技术的逐渐成熟，常规成像序列的扫描速度已经大大提高，主要有渐成熟，常规成像序列的扫描速度已经大大提高，主要有自自旋回波（旋回波（SESE）、反转恢复（反转恢复（IRIR）、梯度回波（梯度回波（GREGRE）序列）序列三种。三种。第23页/共118页2023/2/1724T1WIT1WIn n在扫描序列中采用在扫描序列中采用短短
27、TRTR和和短短TETE就可得到所谓的就可得到所谓的T1T1加权像。加权像。取短取短TRTR进行扫描时，由于脂肪等短进行扫描时，由于脂肪等短T1T1组织的进动频率最组织的进动频率最接近于接近于LarmorLarmor频率，因此脂肪质子的弛豫较快；而脑脊液频率，因此脂肪质子的弛豫较快；而脑脊液等长等长T1T1组织在组织在TRTR时间内弛豫程度相对较少。因此在下一时间内弛豫程度相对较少。因此在下一个个RFRF脉冲出现时对能量的吸收程度也就不同。短脉冲出现时对能量的吸收程度也就不同。短T1T1组织因组织因为吸收能量多而显示强信号，长为吸收能量多而显示强信号，长T1T1组织因饱和而不能吸收组织因饱和而
28、不能吸收太多能量而表现出低信号。这种组织间信号强度的差异必太多能量而表现出低信号。这种组织间信号强度的差异必然使图像的然使图像的T1T1对比度增强。对比度增强。n n由于检测信号是在横向进行，采用短由于检测信号是在横向进行，采用短TETE可以最大限度的削可以最大限度的削减减T2T2弛豫造成的横向信号损失从而排除了弛豫造成的横向信号损失从而排除了T2T2的作用。的作用。D BACK第24页/共118页2023/2/1725T2WIT2WIn n通过通过长长TRTR和和长长TETE的扫描序列来取得。在长的扫描序列来取得。在长TRTR情情况下，扫描周期内纵向磁化矢量已经按况下，扫描周期内纵向磁化矢量
29、已经按T1T1时间充时间充分弛豫；采用长分弛豫；采用长TETE后信号中的后信号中的T1T1效应也被进一步效应也被进一步排除。长排除。长TETE的另一个作用是突出液体等横向弛豫的另一个作用是突出液体等横向弛豫较慢的组织信号。较慢的组织信号。n n需要补充的是一般病变部位都会出现大量水的聚需要补充的是一般病变部位都会出现大量水的聚集，用集，用T2T2加权像可以非常满意地显示这些水的分加权像可以非常满意地显示这些水的分布。因此布。因此T2WIT2WI，在确定病变性质方面有重要作用。，在确定病变性质方面有重要作用。D BACK第25页/共118页2023/2/1726质子密度加权像质子密度加权像n n
30、使用使用长长TRTR和和短短TETE的脉冲序列扫描就可获得反映的脉冲序列扫描就可获得反映体内质子密度分布的图像。这里的长体内质子密度分布的图像。这里的长TRTR可以使可以使组织的纵向磁化矢量在下一个激励到来之前充分组织的纵向磁化矢量在下一个激励到来之前充分弛豫，削减弛豫，削减T1T1对信号的影响；短对信号的影响；短TETE作用主要是作用主要是削减削减T2T2对图像的影响。可见这时图像的对比度对图像的影响。可见这时图像的对比度只与质子密度有关。只与质子密度有关。n n值得注意的是无论何种加权，均会包含一定的质值得注意的是无论何种加权，均会包含一定的质子密度和子密度和T1T1、T2T2对比度。因为
31、纵向磁化矢量总对比度。因为纵向磁化矢量总是受质子密度的影响；同时在可供测量的信号出是受质子密度的影响；同时在可供测量的信号出现之前，一定程度的现之前，一定程度的T1T1、T2T2弛豫已经发生。然弛豫已经发生。然而序列参数的选择，能使图像中的某种对比度得而序列参数的选择，能使图像中的某种对比度得以突出，同时使其他对比度的影响大大降低。以突出，同时使其他对比度的影响大大降低。D BACK第26页/共118页2023/2/1727自旋回波脉冲（自旋回波脉冲（SESE）序列）序列 n n自旋回波脉冲序列是指以自旋回波脉冲序列是指以9090射射频脉冲开始，后续以频脉冲开始，后续以180180 相位重聚脉
32、冲，以获得有用信相位重聚脉冲，以获得有用信号的脉冲序列。号的脉冲序列。n n一般来说，一般来说，SESE序列的执行过程序列的执行过程可分为激发、编码、相位重聚可分为激发、编码、相位重聚和信号读出四个阶段。和信号读出四个阶段。n n根据根据SESE序列中序列中TRTR、TETE时间的改时间的改变，能反映组织的变，能反映组织的T1WIT1WI、T2WIT2WI和质子密度三个物理特征。和质子密度三个物理特征。n nSESE序列是目前临床磁共振成像序列是目前临床磁共振成像中最基本、最常用的脉冲序列。中最基本、最常用的脉冲序列。自旋回波脉冲序列时序图D BACK第27页/共118页2023/2/1728
33、反转恢复脉冲序列（反转恢复脉冲序列（IRIR）n n反转恢复脉冲序列是在反转恢复脉冲序列是在180180射频脉冲的射频脉冲的激励下，使层面的宏观磁化矢量翻转激励下，使层面的宏观磁化矢量翻转至主磁场至主磁场B0B0的反方向，并在其弛豫过的反方向，并在其弛豫过程中施以程中施以9090射频脉冲，从而检测射频脉冲，从而检测MRMR信信号的脉冲序列。号的脉冲序列。n n如图所示，如图所示，TITI为反转时间，它是为反转时间，它是IRIR序列序列的重要参数。很显然，采用的重要参数。很显然，采用IRIR序列时，序列时，纵向磁化量是从纵向磁化量是从M0M0开始的，因此其开始的，因此其纵向恢复时间较长，也就是说
34、有更大纵向恢复时间较长，也就是说有更大的动态检测范围，对组织的的动态检测范围，对组织的T1T1分辨力分辨力相应增加。相应增加。n nIRIR序列可以测得组织的序列可以测得组织的T1WIT1WI和质子加和质子加权像且对分辨组织的权像且对分辨组织的T1T1值极为敏感；值极为敏感；适当的选择适当的选择TITI时间还可以获得良好的时间还可以获得良好的液体抑制和脂肪抑制图像。液体抑制和脂肪抑制图像。反转恢复脉冲序列（IR）D BACK第28页/共118页2023/2/1729梯度回波脉冲序列（梯度回波脉冲序列（GREGRE）n n梯度回波脉冲序列又称场回波，它是目前梯度回波脉冲序列又称场回波，它是目前M
35、RMR快速扫描序列中最为成熟的方法，它快速扫描序列中最为成熟的方法，它不仅使扫描时间明显缩短而且空间分辨率不仅使扫描时间明显缩短而且空间分辨率和信噪比均无明显下降。和信噪比均无明显下降。n n梯度回波技术的产生主要依赖以下两点：梯度回波技术的产生主要依赖以下两点：一是小角度激励；二是扰相梯度的引入。一是小角度激励；二是扰相梯度的引入。n n 如图所示采用小于如图所示采用小于9090的小翻转角，可将的小翻转角，可将部分磁化矢量翻转到横断面内。部分磁化矢量翻转到横断面内。n n只要很短的时间就可以让纵向磁化矢量完只要很短的时间就可以让纵向磁化矢量完全恢复，然后在进行下一次激发。全恢复，然后在进行下
36、一次激发。n n扰相梯度取代了扰相梯度取代了180180恢复脉冲，不仅有利恢复脉冲，不仅有利于使用短于使用短TRTR实施扫描，更重要的是它有实施扫描，更重要的是它有效地减少了受检者的射频能量沉积。效地减少了受检者的射频能量沉积。n n通过通过GREGRE序列可以获得序列可以获得T1WIT1WI、重、重T2T2加权加权像及质子密度像。但不能获得纯的像及质子密度像。但不能获得纯的T2T2图像。图像。梯度回波脉冲序列（GRE）D BACK第29页/共118页2023/2/1730MRI技术进展技术进展n n平面回波扫描成像（平面回波扫描成像（EPIEPI）使）使MRMR的的成像时间大大缩短，通常每秒
37、可获取成像时间大大缩短，通常每秒可获取2020幅图像，幅图像，30ms30ms内采集完成一幅完内采集完成一幅完整的图像。整的图像。n nEPIEPI特点：特点：瞬时成像；瞬时成像；可去除运可去除运动伪影；动伪影；高时间分辨力便于动态研高时间分辨力便于动态研究。究。n n临床应用：可清晰观察胆囊、呼吸器临床应用：可清晰观察胆囊、呼吸器官等的断层图像，不需要门控即可显官等的断层图像，不需要门控即可显示心脏的动态图像，由于单激发示心脏的动态图像，由于单激发EPIEPI的时间分辨力高和特殊的图像对比度的时间分辨力高和特殊的图像对比度，可进行人体组织功能方面的应用，可进行人体组织功能方面的应用，如颅脑部
38、的弥散成像、灌注成像、皮如颅脑部的弥散成像、灌注成像、皮质功能区定位等。质功能区定位等。磁共振弥散张量成像磁共振成像在心脏瓣膜病诊断中的应用第30页/共118页2023/2/1731MRI技术进展技术进展n n近年发展的动态增强近年发展的动态增强MRAMRA（DCE DCE MRAMRA），是一全新的），是一全新的MRAMRA技术。技术。其方法是应用静脉注射顺磁性对比其方法是应用静脉注射顺磁性对比剂，明显缩短了血液成像时间，避剂，明显缩短了血液成像时间，避免了扭曲血管和慢血流所致的信号免了扭曲血管和慢血流所致的信号丧失。丧失。磁共振脑血管成像磁性纳米晶体用作磁共振成像造影剂n n 磁共振血管成
39、像（磁共振血管成像（MRAMRA）：不需）：不需要对比剂即可得到血管造影像。要对比剂即可得到血管造影像。第31页/共118页2023/2/1732MRI技术进展技术进展n nFMRIFMRI技术：指对人体技术：指对人体功能进行研究和检测的功能进行研究和检测的MRIMRI技术，可检查到形技术，可检查到形态未变但功能已改变的态未变但功能已改变的病变，从而达到早期诊病变，从而达到早期诊断的目的。断的目的。n nFMRIFMRI技术包括血氧水技术包括血氧水平依赖对比增强成像技平依赖对比增强成像技术、弥撒加权成像、灌术、弥撒加权成像、灌注加权成像、弥散张量注加权成像、弥散张量成像等。成像等。功能磁共振成
40、像应用在大脑功能磁共振成像应用在大脑皮质功能区定位的研究中皮质功能区定位的研究中第32页/共118页2023/2/1733MRI技术进展技术进展n n消除伪影技术：如空间预饱和技术、梯度磁矩衡消技术和快速成像技术等；n n上述消除伪影的技术可有效消除人体的生理运动如呼吸、血流、脑脊液脉动、心脏跳动、胃肠蠕动等引起的磁共振图像的伪影，提高图像质量，使得诊断结果更为准确、可靠。第33页/共118页2023/2/1734MRI设备的优点设备的优点n n1.1.无电离辐射危害无电离辐射危害n n2.2.多参数成像多参数成像n n3.3.高对比度成像高对比度成像n n4.4.具有任意方向断层的能力具有任
41、意方向断层的能力n n5.5.无需使用对比剂无需使用对比剂n n6.6.无骨伪影的干扰无骨伪影的干扰n n7.7.可进行功能、组织化学和可进行功能、组织化学和生物化学方面的研究生物化学方面的研究Go第34页/共118页2023/2/1735无电离辐射无电离辐射n nMRIMRI设备的激励电源为短设备的激励电源为短波或超短波的电磁波，无波或超短波的电磁波，无电离辐射损伤。从成像所电离辐射损伤。从成像所用的用的RFRF功率看，尽管功率看，尽管MRIMRI设备的峰值功率可达数千设备的峰值功率可达数千瓦，但平均功率仅为数瓦。瓦，但平均功率仅为数瓦。n n经计算，其经计算，其RFRF容积功耗低容积功耗低
42、于推荐的非电离辐射的安于推荐的非电离辐射的安全标准。在一定的场强及全标准。在一定的场强及场强变化率范围之内，静场强变化率范围之内，静磁场和线性梯度磁场也不磁场和线性梯度磁场也不会引起机体的异常反应。会引起机体的异常反应。MRI设备无危害人体的电离辐射存在，是一种安全的检查方法。Back第35页/共118页2023/2/1736多参数成像多参数成像 一般的医学成像技术都使用单一一般的医学成像技术都使用单一的成像参数。如的成像参数。如CTCT的成像参数：的成像参数：X X线吸收系数；超声成像参数：线吸收系数；超声成像参数：组织界面所反射的回波信号。组织界面所反射的回波信号。MRIMRI是一种多参数
43、的成像方法。是一种多参数的成像方法。从理论上讲，它可以是多核种的从理论上讲，它可以是多核种的成像，而每种核多有各自的成像成像，而每种核多有各自的成像参数。参数。目前使用的目前使用的MRIMRI设备主要是用来观测活体组织中氢质子密度的空间分设备主要是用来观测活体组织中氢质子密度的空间分布及其弛豫时间的新型成像工具，用以成像的组织参数至少有氢核密布及其弛豫时间的新型成像工具，用以成像的组织参数至少有氢核密度度NN（HH）、纵向弛豫时间）、纵向弛豫时间T1T1、横向弛豫时间、横向弛豫时间T2T2及体内液体的流速等及体内液体的流速等四个。上述参数即可分别成像，也可相互组合获取对比图像。质子密四个。上述
44、参数即可分别成像，也可相互组合获取对比图像。质子密度度NN（HH）与）与MRMR信号的强度成正比，所以信号的强度成正比，所以NN（HH）成像主要反映欲观察）成像主要反映欲观察平面内组织脏器的大小、范围和位置。平面内组织脏器的大小、范围和位置。T1T1、T2T2参数则含有丰富和敏感参数则含有丰富和敏感的生理、生化信息。选取一定的成像参数，并选用适当的的生理、生化信息。选取一定的成像参数，并选用适当的RFRF脉冲序列脉冲序列进行进行MRIMRI扫描，是临床扫描，是临床MRIMRI诊断医师获取诊断信息应具备的基本技能。诊断医师获取诊断信息应具备的基本技能。Back第36页/共118页2023/2/1
45、737高对比度高对比度n n在所有医学影像技术中，在所有医学影像技术中，MRIMRI的软组织对比分辨力最高。的软组织对比分辨力最高。n n人体含有占体重人体含有占体重70%70%以上的水，以上的水，这些水中的氢核是这些水中的氢核是MRMR信号的主信号的主要来源，其余信号来自脂肪、要来源，其余信号来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质蛋白质和其他化合物中的氢质子。子。n n由于氢质子在体内的分布极为由于氢质子在体内的分布极为广泛，故可在人体任意部位成广泛，故可在人体任意部位成像。像。n n另一方面，因水中的氢质子与另一方面，因水中的氢质子与脂肪、蛋白质等组织中氢质子脂肪、蛋白质等组织中氢质子的的M
46、RMR信号强度不同，故信号强度不同，故MRMR图图像必然是高对比度的。像必然是高对比度的。磁共振成像之肝脏检查Back第37页/共118页2023/2/1738任意方向断层任意方向断层n nMRIMRI设备具有任意方向断层的能力设备具有任意方向断层的能力n nMRIMRI设备可获得横断、冠状断、矢状断和不同角度的斜断设备可获得横断、冠状断、矢状断和不同角度的斜断面图像。面图像。n n自线性梯度磁场应用于自线性梯度磁场应用于MRIMRI设备后，人们不再用旋转样品设备后，人们不再用旋转样品或移动病人的方法来获得扫描层面，而是用或移动病人的方法来获得扫描层面，而是用GxGx、GyGy和和GzGz三个
47、梯度或者三者的任意组合来确定层面，即实现了选择三个梯度或者三者的任意组合来确定层面，即实现了选择性激励。在进行标准横轴位、矢状位或冠状位成像时，上性激励。在进行标准横轴位、矢状位或冠状位成像时，上述梯度磁场之一将被确定为选层梯度，其余两者在分别进述梯度磁场之一将被确定为选层梯度，其余两者在分别进行相位编码和频率编码后提供信号的位置信息。在进行任行相位编码和频率编码后提供信号的位置信息。在进行任意层面检查时，选层信息由两个以上的梯度共同决定。意层面检查时，选层信息由两个以上的梯度共同决定。整整个个MRIMRI检查中没有任何形式的机械运动。检查中没有任何形式的机械运动。n nMRIMRI设备的任意
48、断层的特点，从不同角度直观地从三维空设备的任意断层的特点，从不同角度直观地从三维空间上观察分析组织结构及其病变。间上观察分析组织结构及其病变。Back第38页/共118页2023/2/1739无需使用对比剂无需使用对比剂n n可直接显示心脏和血管结构；n n与传统的血管造影法相比，它的最大优点是无创伤（不需注射对比剂）。磁共振腹部血管成像Back第39页/共118页2023/2/1740无骨伪影干扰无骨伪影干扰n n后颅凹病变清晰可辨，没有后颅凹病变清晰可辨，没有骨伪影影响诊断；骨伪影影响诊断；n n各种投射性成像技术往往因各种投射性成像技术往往因气体和骨骼的重叠而形成伪气体和骨骼的重叠而形成
49、伪影，给某些部位的病变诊断影，给某些部位的病变诊断带来困难，而带来困难，而MRIMRI无此类骨无此类骨伪影，在这一方面应用价值伪影，在这一方面应用价值优于优于CTCT。磁共振颅脑成像Back第40页/共118页2023/2/1741MRI在功能、组织化学和生物化学在功能、组织化学和生物化学方面的应用方面的应用n n任何生物组织在发生结构变化任何生物组织在发生结构变化之前，首先要经过复杂的化学之前，首先要经过复杂的化学变化，然后才发生功能改变和变化，然后才发生功能改变和组织学异常。组织学异常。n n以往的成像方法一般只提供单以往的成像方法一般只提供单一的解剖学资料，没有组织特一的解剖学资料，没有
50、组织特征和功能信息可利用。征和功能信息可利用。n nFMRIFMRI的出现填补了上述两项空的出现填补了上述两项空白，使疾病的诊断深入到分子白，使疾病的诊断深入到分子生物学和组织学的水平。生物学和组织学的水平。人体分子功能的晴雨表3.0T磁共振成像磁共振功能成像Back第41页/共118页2023/2/1742MRI临床应用临床应用n nMRIMRI的特点决定了它特别使用于中枢神的特点决定了它特别使用于中枢神经系统、心脏大血管、头颈部、肌肉关经系统、心脏大血管、头颈部、肌肉关节系统检查，也适用于纵隔、腹腔、盆节系统检查，也适用于纵隔、腹腔、盆腔实质器官及乳腺的检查腔实质器官及乳腺的检查n n对于