磁共振成像(MRI)诊断学

磁共振成像（MRI）诊断学陈燕萍第一军医大学南方医院影像中心第一章总论第一节磁共振成像基本原理第二节磁共振成像技术第三节磁共振成像机结构第四节磁共振成像图像特点第五节磁共振成像临床应用第六节磁共振成像进展第一章总论发展概况：1946年美国斯坦福大学Bloch与哈佛大学Purcell同时发现核磁共振现象（NMR）1952年获诺贝尔物理学奖1952~研究物质分子结构的化学分析技术70年代~NMR与医学诊断联系起来1976年首先实现人体手部成像1980年第一台MRI机问世1985年第一军医大学南方医院引进第一台MRI机1989年国内开始生产MRI机并投入临床应用第一章总论名词：核磁共振：NMRnuclearmagneticresonance磁共振成像：MRImagneticresonanceimaging第一节磁共振成像基本原理定义：利用人体内固有的原子核，在外加磁场作用下产生共振现象，吸收能量并释放MR信号，将其采集并作为成像源，经计算机处理，形成人体MR图像。第一节磁共振成像基本原理成像条件：人体内原子核—氢质子（H）外加磁场—主磁场（B0）梯度磁场（GyGxGz）交变磁场（RF）中心控制系统—计算机第一节磁共振成像基本原理自旋质子：任何一个原子核，只要其所含质子或中子任何一个为奇数时，原子核带有“净电荷”，有绕着自旋轴自旋的特性，具备磁性，1H只有一个质子，没有中子，称为自旋质子。第一节磁共振成像基本原理氢原子磁矩进动学说（经典力学理论）一、氢原子核磁矩平时状态----杂乱无章二、氢原子置于磁场的状态----磁矩按磁力线方向排列三、施加射频脉冲----原子核获得能量四、射频脉冲停止后----产生MR信号原子核的能级跃迁学说（量子力学理论）第一节磁共振成像基本原理弛豫过程：射频脉冲去除后，在静磁场作用下，质子从高能量状态（与磁场垂直位置）到低能量状态（与磁场平行位置）的恢复过程弛豫时间：射频脉冲去除后，有静磁场作用下，质子恢复到平衡位置所需时间为弛豫时间。第一节磁共振成像基本原理一、纵向弛豫：90°射频脉冲停止后，磁化分量Mz逐渐增大到最初值，呈指数规律缓慢增长，由于是在Z轴上恢复，称为纵向弛豫。T1弛豫时间（纵向弛豫时间）规定为Mz达到其最终平衡状态63%的时间二、横向弛豫：90°射频脉冲停止后，磁化分量Mxy很快衰减到零，呈指数规律衰减，称为横向弛豫。T2弛豫时间（横向弛豫时间）是指磁化分量Mxy衰减到原来值的37%的时间。第一节磁共振成像基本原理决定成像因素1组织内质子密度2T1值3T2值4流空效应第一节磁共振成像基本原理信号强度与成像因素的关系与组织内质子密度成正比与T1值成反比与T2值成正比MR信号空间定位１、ＭＲ空间定位靠的是梯度磁场通过梯度磁场达到选层目的，称选层梯度（Ｇs）２、为了完成同一层面内不同区域质子信号的空间定位，需借助于与选层梯度垂直的另外两个梯度：频率编码梯度：Ｇf相位编码梯度：Ｇp第二节MRI的基本结构第三节MRI的基本结构一、磁体系统主磁体：产生静磁场永磁磁体—永久带有磁体，造价低场强较低常导磁体—制造简单，耗电量大，场强稍高超导磁体—场强高稳定，费用高，消耗液氮梯度系统：扫描层面的空间定位射频系统：发射射频脉冲，产生MR信号并接收二、谱仪系统:包括梯度场、射频场的发生和控制，MR信号接收和控制等部分三、计算计图像处理系统第三节磁共振成像技术扫描序列自旋回波序列（快速自旋回波序列）SpinEchoSequence,SE（TSE，FSE）梯度回波序列GradientEchoSequence,GREFISP,FAST,GRASS,SSFP,FLASH,反转恢复序列InversionRecoverySequence,IRSTIR第三节磁共振成像技术磁共振成像参数选择(SE序列）TR—重复时间RepetitionTime,TR两个90°脉冲之间的时间为重复时间TE—回波时间EchoTime,TE90°脉冲至测量回波时间称回波时间第三节磁共振成像技术T1WI:T1加权像T1WeightedImaging在MRI成像中，两种组织间信号强度的差别主要取决于T1弛豫时间的不同，所得图像为T1WI。一般T1WI显示解剖结构清楚。短TR(TR500ms)短TE(TE30ms)T1短：纵向磁化恢复快，MR信号强（脂肪）T1长：纵向磁化恢复慢，MR信号弱（CSF）第三节磁共振成像技术T2WI:T2加权像T2WeightedImaging在MRI成像中，两种组织间信号强度的差别主要取决于T2弛豫时间的不同，所得图像称为T2WI。一般T2WI显示病变较敏感。长TR(TR2000ms)长TE(TE90ms)T2长：横向磁化强度衰减慢，信号强（CSF）T2短：横向磁化强度衰减快，信号弱（肌肉）第三节磁共振成像技术质子密度成像：PDWI在MRI中，信号强度的差别主要取决于质子的数量，即质子密度，这种图像称质子密度成像长TR（1500-2500），短TE（15-35）单位体积内质子的数目越多，产生MR信号越弱含质子少的组织和区域（气腔）不产生MR信号或很弱第四节MRI图像特点组织特性T1WIT2WI水长T1、很长T2低信号明亮高脂肪T2短，T2长很高中等高肌肉T1长，T2短低低骨皮质活动质子少黑黑气体无活动质子黑黑流动血液流动效应SE低（无）低（无）GRE（MRA）高高出血T1短，T长高高肿瘤T1、T2延长低高正常颅脑T1加权像（T1WI）正常颅脑T2加权像（T2WI）正常腹部T1WI及T2WI第三节磁共振成像技术特殊序列：♀HASTE（Half-FourierAcquisitionSingle-shotTurboSpin-echo）半傅立叶采集单次激发快速自旋回波♀EPI（EchoPlanarImaging）回波平面成像♀脂肪抑制成像（FatSuppression）第三节磁共振成像技术特殊序列：水抑制序列：液体衰减反转回复（fluidattenuatedinversionrecovery,FLAIR)是将自由水如脑脊液信号抑制为零，又得到T2WI序列对病灶检出敏感的优点，属于重T2WI。主要用于颅脑，亦可用于全身。主要用于：脑梗塞灶，急性蛛网膜下腔出血，多发性硬化，脑肿瘤，脑炎等。水抑制成像（FLAIR）第三节磁共振成像技术特殊序列：♀水成像（hydrography)或液体成像（liquidimaging)是采用长TE技术，获得重T2WI，以突出水的信号，合用脂肪抑制技术，使含水器官清晰显影。常用：MR胰胆管造影（MRCP）MR尿路造影（MRU）MR脊髓造影（MRM）MR内耳成像胆总管癌2肾积水--水成像技术第四节MRI图像特点伪影：图像中的假影像称为伪影与病人有关伪影：生理性伪影：呼吸，心跳等病人躁动图像处理伪影化学位移伪影卷褶伪影与梯度有关的伪影涡流、非线性、几何畸变金属异物伪影第五节临床应用一：适应证1中枢神经系统各种病变（炎症、肿瘤、先天畸形、变性血管性病变），优于CT2五官及颈部软组织病变3纵隔及心脏大血管病变4腹内实质器官及腹膜后血管病变5脊柱及四肢骨关节病变第五节临床应用二：禁忌征1带有心脏起搏器者2危重患者需要抢救者3严重心肺功能不全者4体内有磁性金属异物者5怀孕三个月以内之孕妇6幽闭恐怖症者第五节临床应用MR的优势和限度优势：1成像参数多（T1、T2、质子密度、流空效应），能提供组织的物理和生物化学特性2流空效应，不需造影剂即可观察心脏和血管结构3无需移动病人即可作多方向的扫描4无电离辐射5顺磁性造影剂无毒性反应6无颅底骨伪影第五节临床应用MR的优势和限度限度：1扫描时间较长2危重病人，不能很好合作和配合病人不能检查3磁体扫描膛较小，少数病人会有幽闭恐怖症4带有心脏起博器或体内顺磁性医疗装置病人不能检查5费用较高6钙无信号，对钙化灶为病理特征的病变诊断受影响第六节MR造影剂原理及临床应用一：MR造影剂的分类阳性造影剂：Gd--DTPA顺磁性物质Gd3+含7个不成对电子，为顺磁性很强的金属，能显著缩短组织弛豫时间（尤其是T1时间）。剂量：0.1-0.2mmol/kg方式：静脉快速团注成像序列：T1WI第六节MR造影剂原理及临床应用一：MR造影剂的分类阴性造影剂：超顺磁性和铁磁性粒子类（Fe3O4，SPIO）顺磁性远强于Gd-DTPA，造成磁场的不均匀，改变质子横向磁化的相位，缩短组织的横向弛豫时间（T2值）剂量：0.05mmol/kg方式：静脉滴注成像序列：T2WI+脂肪抑制临床应用：主要用于肝脏及网状内皮系统第七节MRI进展MR血管成像（MRA，MRangiography）MRA是显示血管和血流信号特征的一种技术，不仅可反映血管形态，而且可反应血流方式和速度。第七节MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变一、血流呈低信号1流空效应：快速流动的垂直于扫描层面的血流，氢质子在选定扫描层面内停留时间太短，不形成回波，不产生信号。平行于切层面的血管内血流受90°脉冲激励去相位，不能被180°脉冲翻转产生回波，从而MR信号减弱。第七节MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变一、血流呈低信号2涡流等：水分子不规则运动，特定平面内质子相位一致性丧失，引起相位弥散，不能产生较强的信号第七节MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变一、血流呈高信号1流入性增强效应：在脉冲过程中，充分弛豫的质子群流入切层面代替部分饱和的质子群。前者可接受新的脉冲而出现新的MR信号，而后者信号低。周围静止组织曾受过脉冲激励，不能接受新的脉冲激励，因而信号低。血液流入了充分弛豫的质子群形成了高信号第七节MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变一、血流呈高信号2舒张期伪门控致动脉高信号动脉血流速度在心脏收缩期最快，舒张期最慢，使用心电门控时舒张期动脉血流信号强度增高。不使用心电门控时，如心动周期与TR偶然同步，可产生类似心电门控的结果，称伪门控。此时舒张期扫描层面上的动脉内信号强度增高。第七节MRI进展：MRA血流在MRI的信号改变一、血流呈高信号3偶回波血流呈现高信号在多回波成像时，平行于切层面的血管偶数回波信号比奇数回波信号强，这种现象称为“偶回波相位回归性”信号增强。4梯度回波序列血液呈现高信号此时流动质子群的相位回归不需要180°脉冲，即使质子已离开切层面，所有被激励的质子也形成MR信号。第七节MRI进展：MRAMRA方法一、时间飞越法（TOF，timeofflight)在流动的血流中，在某一时间被射频脉冲激发，而其信号在另一时间被检出，在激发与检出之间的血流位置已有改变，故称为TOF。TOF法的基础是纵向弛豫的作用TOF法又有三维及二维成像第七节MRI进展：MRAMRA方法二、相位对比法（PCA，phasecontrast)PC法的基础是流动质子的相位效应，当流动质子受到梯度脉冲作用而发生相位移位，如果此时再施以宽度相同极性相反的梯度脉冲，由第一次梯度脉冲引出的相位就会被第二次梯度脉冲全部取消，这一剩余相位变化是PC法的基础。PCMRA有2D、3D及电影。第七节MRI进展：MRAMRA临床应用颅脑：已常规应用，可检出颅内动脉瘤、脑血管畸形等，观察肿瘤对血管侵犯情况。可部分替代DSA。胸腹：显示大血管较好，如动脉瘤及夹层动脉瘤。因不受肠气干扰，对门静脉显示清楚。四肢：对较大血管阻塞有一定的诊断价值。正常腹部T1WI及T2WI正常颅脑3DTOF法MRA颅脑2DPC法MRA正常颅脑MRA（TOF）正常颈部MRA正常体部MRA第七节MRI进展MR波谱（MRS，MRspectroscopy）.磁共振波谱学是利用MR中的化学位移来测定分子组成及空间构型的一种检测方法.目前常用原子核有：1H，31P等第七节MRI进展MR波谱（MRS，MRspectroscopy）1HMRS常用来检测体内许多微量代谢物如肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰氨(Gln)、乳酸(Lac)、N-乙酰天门冬氨酸(NAA)等，可根据这些代谢物的多少，分析组织代谢改变，以诊断疾病及判断疗效。常用于颅脑肿瘤及癫痫的诊