成像原理生物医学影像物理实验课件

MRI成像原理生物医学工程教研室MRI成像过程与原理的理解4个层次：1.核主要是什么核？磁有哪些磁？核、磁如何共振并成像的？2.何为弛豫过程、为何分成纵向和横向、其宏观、微观解释？MR信号在哪个平面采集，原因何在？3.90°和180°脉冲的作用是什么？理解翻转角的概念？它们常见的组合及对应序列成像特点（3种加权图像）？4.理解断层选择（编码）、频率编码、相位编码（因φ=ωτ，故一个脉冲序列只能一次）、K空间概念、图像重建。MR信号与下列因素有关：质子密度T1、T2值上述每个因素对MR信号的贡献受RF脉冲的调节、所用的梯度以及信号采集时刻的控制。MR成像过程中，RF脉冲、梯度、信号采集时刻的设置参数的组合称为脉冲序列（PulseSequence）纵向弛豫•也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。一般用T1值来反映组织T1弛豫的快慢。横向弛豫•也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。常常用T2值来描述组织T2弛豫的快慢T1和T2的差别是成像的基础T1T2高信号（白）短长低信号（黑）长短正常人体组织的T1T2值（ms）组织T1（1.5T）T1（0.5T）T2肝49032343肾65044958脾78055462脂肪26021584脑灰质920656101脑白质79053992脑脊液400040002000骨骼肌87060047T1和T2的差别是成像的基础•组织的T1和T2值各有不同•纵向磁化恢复快T1短，为高信号恢复慢T1长，为低信号•横向磁化消失快T2短，为低信号消失慢T2长，为高信号常见的几种检查图像调节TR和TE可以得到组织特征的图像质子密度（PD）反映组织质子密度的差别T2加权像（T2WI）反映组织T2弛豫的差别T1加权像（T1WI）反映组织T1弛豫的差别加权像（WeightedImage,WI）TRTEWI长短PD-WI长长T2-WI短短T1-WIT1加权成像(T1WI)•T1值越小纵向磁化矢量恢复越快MR信号强度越高（白）•T1值越大纵向磁化矢量恢复越慢MR信号强度越低（黑）•脂肪的T1值约为250毫秒MR信号高（白）•水的T1值约为3000毫秒，MR信号低（黑）T2加权成像（T2WI)•T2值小横向磁化矢量减少快MR信号低（黑）•T2值大横向磁化矢量减少慢MR信号高（白）•水T2值约为3000毫秒MR信号高•脑T2值约为100毫秒MR信号低•人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。正常人体组织的T1T2值（ms）组织T1（1.5T）T1（0.5T）T2肝49032343肾65044958脾78055462脂肪26021584脑灰质920656101脑白质79053992脑脊液400040002000骨骼肌87060047如何区分T1WI、T2WI如何区分T1WI、T2WI看TR、TET2WI：长TR（大于2000毫秒)长TE（大于50毫秒）T1WI：短TR（400-800毫秒）短TE（小于20毫秒）T2WIT1WI如何区分T1WI、T2WI•看水和脂肪•T1WI：水（如脑脊液、尿液）呈低信号（黑）脂肪呈很高信号（很白）•T2WI：水呈很高信号（很白），脂肪信号降低（灰白）。如何区分T1WI、T2WI•看其他结构•脑组织：–T1WI:白质比灰质信号高–T2WI:白质比灰质信号低•腹部：–T1WI:肝脏比脾脏信号高–T2WI:肝脏比脾脏信号低脉冲序列（PulseSequence）自旋回波（SpinEcho,SE）；FSE;部分饱和（PartialSaturationRecovery,SR）；反转恢复（InversionRecovery,IR）；梯度回波（GradientEcho,GE/GRE）；回波平面成像（EchoPlanarImaging,EPI).自旋回波SESpinecho最基本的序列：90°——180°——信号•90°RF激发产生横向磁化Mxy，由于磁场不均匀，致同步的质子群变为异步，相位分散；•180°RF使质子群离散的相位重聚，使Mxy在TE时间达到最大值，并产生回波。快速自旋回波(FSE)序列SE256×128矩阵需128次RF激发和频率、相位编码一个TR内只能得到一个信号填充一个K空间扫描时间=TR×128×NEXmsFSE90°RF后给连续的180°RF一个TR可得到多个信号填充在同一个K空间内。扫描时间=TR×128×NEX/ETLmsETL回波链快速自旋回波的意义常规Ｔ２ＷＩ上可以极大的缩短检查时间；Ｔ２对比上有较大选择性，如有效的ＴＥ时间；是进行水成像的基础如：脊髓造影、ＭＲＣＰ、ＭＲＵＰ及脑室造影等；成像速度更快–常规SE、T2WI序列15分钟–快速超快速梯度回波1秒以内–EPI100毫秒以内3分５３秒１秒反转恢复（IR）序列180°—90°—180°—信号•第一个180°使磁化矢量M由+Z到-Z轴上•RF停止后，M值沿+Z轴增长•给予90°M倒向xy平面第二个180°使相位聚•IR序列图象具有较纯的T1加权特性•180°至90°之间的时间为反转时间(TI)反转恢复（IR）STIR序列：短TI时的反转恢复（IR）这种shortTI的IR称STIR序列，用于脂肪抑制。FLAIR（Fluid-AttenuatedInversionRecovery）序列：用于抑制自由水。梯度回波(GE/GRE)序列•使用90°的RF•缩短成像时间•施加一个时间、强度相同,方向相反的梯度磁场代替180°RF•使分散的相位重聚产生回波。SE序列时，垂直激励平面快速流动的血流接受90°和180°RF产生回波已经流出接收平面，为无信号（流空效应）。血流激励层面90°+180°