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文檔簡介

1、醫(yī)學影像成像原理醫(yī)學影像成像原理醫(yī)學影像成像原理醫(yī)學影像成像原理醫(yī)學影像成像原理醫(yī)學影像成像原理第七章磁共振成像第七章磁共振成像雍國富雍國富 遵義醫(yī)藥高等??茖W校遵義醫(yī)藥高等??茖W校韓韓 立立 天津醫(yī)科大學天津醫(yī)科大學第一節(jié)磁共振成像工作流程第一節(jié)磁共振成像工作流程 第二節(jié)磁共振成像原理第二節(jié)磁共振成像原理 第三節(jié)磁共振成像序列第三節(jié)磁共振成像序列 第四節(jié)第四節(jié)血流的磁共振信號特點血流的磁共振信號特點 第五節(jié)第五節(jié)磁共振圖像質(zhì)量磁共振圖像質(zhì)量 第六節(jié)第六節(jié)磁共振成像新技術(shù)磁共振成像新技術(shù)學習目標學習目標1.1.掌握掌握磁共振成像的物理基礎;磁共振成像的物理基礎;圖像信息的產(chǎn)生;圖像信息的產(chǎn)生;

2、圖像的空間定位。圖像的空間定位。 2.2.熟悉熟悉磁共振成像的概念、特點;磁共振成像的概念、特點;磁共振的血流信號特點。磁共振的血流信號特點。 3.3.了解了解了解脈沖序列的構(gòu)成及其特點;了解脈沖序列的構(gòu)成及其特點;影響磁共振圖像質(zhì)量和信號強度的因素。影響磁共振圖像質(zhì)量和信號強度的因素。第一節(jié)磁共振成像工作流程第一節(jié)磁共振成像工作流程一、磁共振成像定義及特點一、磁共振成像定義及特點 磁共振成像定義磁共振成像定義磁共振成像是利用特定頻率的射頻磁共振成像是利用特定頻率的射頻 (RF) (RF) 脈沖對置于磁場中含有自旋不為零的原子核脈沖對置于磁場中含有自旋不為零的原子核的物質(zhì)進行激發(fā),而產(chǎn)生核磁共

3、振現(xiàn)象,用的物質(zhì)進行激發(fā),而產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象,用感應線圈采集磁共振信號,按一定數(shù)學方法感應線圈采集磁共振信號,按一定數(shù)學方法進行處理而建立數(shù)字圖像的成像方法。進行處理而建立數(shù)字圖像的成像方法。 磁共振成像的特點磁共振成像的特點以射頻脈沖作為成像的能量源,對人以射頻脈沖作為成像的能量源,對人體安全、無創(chuàng);體安全、無創(chuàng);圖像對腦和軟組織分辨力極佳,解剖圖像對腦和軟組織分辨力極佳,解剖結(jié)構(gòu)和病變形態(tài)顯示清楚、逼真;結(jié)構(gòu)和病變形態(tài)顯示清楚、逼真;多方位成像;多方位成像;多參數(shù)成像,多序列成像;多參數(shù)成像,多序列成像;選擇性成像,通過參數(shù)、成像序列的選擇性成像,通過參數(shù)、成像序列的選擇或應用特殊成像技術(shù)

4、,可以選擇或抑制選擇或應用特殊成像技術(shù),可以選擇或抑制人體組織的磁共振信號,進行選擇性成像;人體組織的磁共振信號,進行選擇性成像;除了能進行形態(tài)學研究外,還能進行除了能進行形態(tài)學研究外,還能進行功能、組織化學和生物化學方面的研究。功能、組織化學和生物化學方面的研究。 磁共振成像的局限性磁共振成像的局限性 空間分辨力低,細小病變不易顯示,空間分辨力低,細小病變不易顯示,不適宜對微小病變的觀察。不適宜對微小病變的觀察。成像速度慢,不利于對危重患者及不成像速度慢,不利于對危重患者及不合作患者檢查。合作患者檢查。禁忌證多,裝有心臟起搏器、動脈瘤禁忌證多,裝有心臟起搏器、動脈瘤夾、金屬假肢等患者不宜進行

5、磁共振檢查。夾、金屬假肢等患者不宜進行磁共振檢查。不能進行定量分析。不能進行定量分析。多種偽影因素,多種偽影因素,磁共振成像設備價格相對昂貴。磁共振成像設備價格相對昂貴。 二、磁共振成像基本硬件二、磁共振成像基本硬件 主磁體主磁體梯度線圈梯度線圈脈沖線圈脈沖線圈計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)其他輔助設備其他輔助設備三、磁共振成像工作流程三、磁共振成像工作流程 掃描前準備掃描前準備初使掃描初使掃描選用預先設定的協(xié)議進行掃描選用預先設定的協(xié)議進行掃描原始數(shù)據(jù)應用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件處理原始數(shù)據(jù)應用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件處理診斷所需圖像診斷所需圖像第二節(jié)磁共振成像原理第二節(jié)磁共振成像原理 一、發(fā)生一、發(fā)生MRMR現(xiàn)象的

6、基本條件現(xiàn)象的基本條件磁共振信號的產(chǎn)生必須滿足三個條件:磁共振信號的產(chǎn)生必須滿足三個條件:具有磁矩的自旋原子核;具有磁矩的自旋原子核;穩(wěn)定的靜磁場;穩(wěn)定的靜磁場;特定頻率的射頻脈沖。特定頻率的射頻脈沖。 (一)原子核的自旋與磁矩(一)原子核的自旋與磁矩1.1.原子核的自旋和電磁場原子核的自旋和電磁場自旋:自旋:原子核總以一定的頻率繞著自己的軸進原子核總以一定的頻率繞著自己的軸進行高速旋轉(zhuǎn)。行高速旋轉(zhuǎn)。帶有正電荷的原子核自旋產(chǎn)生的磁場稱為核磁。帶有正電荷的原子核自旋產(chǎn)生的磁場稱為核磁。 自旋運動能夠產(chǎn)生核磁的原子核稱為磁性原子自旋運動能夠產(chǎn)生核磁的原子核稱為磁性原子核。核。磁性原子核需要符合以下

7、條件:磁性原子核需要符合以下條件:(1 1)中子和質(zhì)子均為奇數(shù);)中子和質(zhì)子均為奇數(shù);(2 2)中子為奇數(shù),質(zhì)子為偶數(shù);)中子為奇數(shù),質(zhì)子為偶數(shù);(3 3)中子為偶數(shù),質(zhì)子為奇數(shù)。)中子為偶數(shù),質(zhì)子為奇數(shù)。 帶有正電荷的質(zhì)帶有正電荷的質(zhì)子自旋產(chǎn)生一個與自子自旋產(chǎn)生一個與自旋同軸的電磁場,具旋同軸的電磁場,具有大小和方向。有大小和方向。磁場的方向可由磁場的方向可由環(huán)形電流的法拉第右環(huán)形電流的法拉第右手螺旋法則確定。手螺旋法則確定。2.2.原子核的磁矩原子核的磁矩 磁矩是一個矢量,有大小和方向。磁矩是一個矢量,有大小和方向。 只有具備磁矩不為零的原子核才能在一定的條只有具備磁矩不為零的原子核才能在

8、一定的條件下發(fā)生磁共振現(xiàn)象。件下發(fā)生磁共振現(xiàn)象。 任何存在奇數(shù)質(zhì)子、中子或者質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)任何存在奇數(shù)質(zhì)子、中子或者質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和為奇數(shù)的原子核均存在磁矩。之和為奇數(shù)的原子核均存在磁矩。 氫(氫(1 1H H)原子核內(nèi)只有一個質(zhì)子,因而氫原子核)原子核內(nèi)只有一個質(zhì)子,因而氫原子核具有磁矩。具有磁矩。 人體含有豐富的氫原子,人體的磁共振成像又人體含有豐富的氫原子,人體的磁共振成像又稱為質(zhì)子成像。稱為質(zhì)子成像。 (二)靜磁場(二)靜磁場1.1.靜磁場的作用靜磁場的作用把人體放入一個強大的靜磁場把人體放入一個強大的靜磁場(B(B0 0) )中將會中將會出現(xiàn)下述現(xiàn)象:出現(xiàn)下述現(xiàn)象:質(zhì)子將沿著質(zhì)子將

9、沿著B B0 0的方向排列,產(chǎn)生凈磁化的方向排列,產(chǎn)生凈磁化矢量;矢量;質(zhì)子在自旋的同時,以質(zhì)子在自旋的同時,以B B0 0的磁力線為軸的磁力線為軸進行進行“進動進動”或稱為或稱為“旋進旋進”。 2.2.靜磁場的類型靜磁場的類型(1 1)根據(jù)磁體的設計分類)根據(jù)磁體的設計分類常導型磁體;超導型磁體;永磁型磁體常導型磁體;超導型磁體;永磁型磁體(2 2)根據(jù)磁體的場強分類)根據(jù)磁體的場強分類 超高場超高場(4.0(4.07.OT)7.OT);高場;高場(1.5(1.53.0T)3.0T);中場(中場(0.50.51.4T)1.4T);低場;低場(0.2(0.20.4T)0.4T);超低場超低場(

10、0.2T)(0.2T)。(三)射頻脈沖(三)射頻脈沖射頻脈沖射頻脈沖(RF)(RF) 屬于電磁波譜內(nèi)無線電波的屬于電磁波譜內(nèi)無線電波的頻率范圍,它在磁共振中僅做短暫的發(fā)射。頻率范圍,它在磁共振中僅做短暫的發(fā)射。1.1.射頻脈沖的作用射頻脈沖的作用(1 1)翻轉(zhuǎn)縱向磁化矢量)翻轉(zhuǎn)縱向磁化矢量(2 2)形成橫向磁化矢量)形成橫向磁化矢量2.2.射頻脈沖的特征射頻脈沖的特征(1 1)頻率使進動頻率與)頻率使進動頻率與RFRF脈沖頻率相同脈沖頻率相同的質(zhì)子發(fā)生磁共振。的質(zhì)子發(fā)生磁共振。(2 2)帶寬頻率的范圍,決定掃描時的層)帶寬頻率的范圍,決定掃描時的層面厚度及預飽和。面厚度及預飽和。(3 3)強度

11、和作用時間決定)強度和作用時間決定MzMz的翻轉(zhuǎn)角度。的翻轉(zhuǎn)角度。人體置于靜磁場人體置于靜磁場(B(B0 0) )中,體內(nèi)的氫質(zhì)子將會沿中,體內(nèi)的氫質(zhì)子將會沿B B0 0的方向排列,且繞的方向排列,且繞B B0 0軸進行進動產(chǎn)生縱向磁化矢量軸進行進動產(chǎn)生縱向磁化矢量MzMz。如果向人體發(fā)射一個如果向人體發(fā)射一個9090射頻脈沖,射頻脈沖,MzMz被翻轉(zhuǎn)到被翻轉(zhuǎn)到XYXY平平面,形成面,形成M MXYXY。如果我們在。如果我們在XYXY平面內(nèi)設置一個線圈,進平面內(nèi)設置一個線圈,進動的動的M MXYXY將在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流,這就是磁共振信號將在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流,這就是磁共振信號二、磁共振信號的產(chǎn)生二、

12、磁共振信號的產(chǎn)生(一)相位的概念(一)相位的概念1.1.相位相位:平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的矢量與某一參照軸的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的矢量與某一參照軸的夾角稱為相位。夾角稱為相位。多個矢量在空間的方向一致時稱同相位;多個矢量在空間的方向一致時稱同相位;多個矢量在空間的方向不一致時稱離相位;多個矢量在空間的方向不一致時稱離相位;由不同相位達到同相位的過程稱聚相位;由不同相位達到同相位的過程稱聚相位;由同相位變成不同相位的過程稱失相位由同相位變成不同相位的過程稱失相位2.2.磁場中自旋之間的相位磁場中自旋之間的相位自旋質(zhì)子的磁矩在自旋質(zhì)子的磁矩在Z Z軸的矢量將始終指向同軸的矢量將始終指向同一方向(即同相位)。一方向(即同

13、相位)。自旋質(zhì)子的磁矩在自旋質(zhì)子的磁矩在XYXY平面內(nèi)的矢量隨機分布平面內(nèi)的矢量隨機分布處于不同的方向(即離相位)。處于不同的方向(即離相位)。(二)自旋質(zhì)子弛豫(二)自旋質(zhì)子弛豫1.1.弛豫的概念弛豫的概念指自旋質(zhì)子的能級由激發(fā)態(tài)恢復到它們穩(wěn)定態(tài)指自旋質(zhì)子的能級由激發(fā)態(tài)恢復到它們穩(wěn)定態(tài)(平衡態(tài),平衡態(tài)定義為可能達到的最低狀態(tài))的(平衡態(tài),平衡態(tài)定義為可能達到的最低狀態(tài))的過程。過程。弛豫過程:弛豫過程:縱向弛豫,即縱向磁化矢量縱向弛豫,即縱向磁化矢量MzMz逐步恢復的過逐步恢復的過程;程;橫向弛豫,即橫向磁化矢量橫向弛豫,即橫向磁化矢量M MXYXY逐步消失的過逐步消失的過程。程。 2.2.

14、縱向弛豫縱向弛豫(1 1)縱向弛豫機制)縱向弛豫機制(2 2)縱向弛豫時間)縱向弛豫時間T T1 1縱向磁化矢量從最小恢復到平衡態(tài)磁化矢縱向磁化矢量從最小恢復到平衡態(tài)磁化矢量量6363的時間的時間不同組織的不同組織的T T1 1值是不同的。靜磁場值是不同的。靜磁場(B(B0 0) )強度不強度不同,同一組織的同,同一組織的T T1 1值也不同。值也不同。B B0 0場強越大,組織的場強越大,組織的T T1 1值越大。值越大。3.3.橫向弛豫橫向弛豫(1 1)橫向弛豫機制)橫向弛豫機制(2 2)橫向弛豫時間)橫向弛豫時間 T T2 2橫向磁化矢量衰減至最大值橫向磁化矢量衰減至最大值37%37%的

15、的時間時間(3 3)T T2 2弛豫:弛豫: T T2 2稱為準稱為準T T2 2或有效弛豫時間。指在不均勻或有效弛豫時間。指在不均勻的的B B0 0中的橫向弛豫稱為中的橫向弛豫稱為T T2 2弛豫。弛豫。(三)自由感應衰減信號(三)自由感應衰減信號三、磁共振信號的空間定位三、磁共振信號的空間定位(一)梯度磁場的概念(一)梯度磁場的概念梯度磁場是個隨位置并以線性方式變化的磁梯度磁場是個隨位置并以線性方式變化的磁場,與靜磁場場,與靜磁場(B(B0 0) )疊加后,可以暫時造成磁場的疊加后,可以暫時造成磁場的不均勻,使沿梯度方向的自旋質(zhì)子具有不同的磁不均勻,使沿梯度方向的自旋質(zhì)子具有不同的磁場強度

16、,產(chǎn)生不同的共振頻率,因此獲得關于位場強度,產(chǎn)生不同的共振頻率,因此獲得關于位置的信息。置的信息。梯度磁場是由置于磁體內(nèi)的額外線圈所產(chǎn)生的,梯度磁場是由置于磁體內(nèi)的額外線圈所產(chǎn)生的,這種線圈叫做梯度線圈。這種線圈叫做梯度線圈。位于磁體內(nèi)的梯度線圈一般為成對線圈。每對位于磁體內(nèi)的梯度線圈一般為成對線圈。每對線圈內(nèi)的電流大小相等,但極性相反。一對線圈在線圈內(nèi)的電流大小相等,但極性相反。一對線圈在一個方向上產(chǎn)生一個強度呈線性變化的梯度磁場。一個方向上產(chǎn)生一個強度呈線性變化的梯度磁場。在在X X、Y Y、Z Z方向上分別施加一個梯度稱為:層方向上分別施加一個梯度稱為:層面選擇梯度面選擇梯度(G(GZ

17、Z) );頻率編碼或讀出梯度;頻率編碼或讀出梯度(G(GX X) );相位編碼梯度相位編碼梯度(G(GY Y) )。習慣上取層面選擇方向為。習慣上取層面選擇方向為Z Z,頻,頻率編碼方向為率編碼方向為X X,相位編碼方向為,相位編碼方向為Y Y。對于不同的成。對于不同的成像平面,像平面,X X、Y Y、Z Z的取向是不同的。的取向是不同的。(二)層面選擇(二)層面選擇1.1.層面位置選擇層面位置選擇通過改變射頻脈沖的中心頻率,可以按需要通過改變射頻脈沖的中心頻率,可以按需要的順序激發(fā)不同的層面。的順序激發(fā)不同的層面。2.2.層面厚度選擇層面厚度選擇改變射頻脈沖的帶寬或梯度磁場的斜率,可改變射頻

18、脈沖的帶寬或梯度磁場的斜率,可以選擇不同層面的厚度。以選擇不同層面的厚度。(三)空間編碼(三)空間編碼1.1.頻率編碼頻率編碼頻率編碼的目的就是為了區(qū)分信號來自于掃頻率編碼的目的就是為了區(qū)分信號來自于掃描矩陣中的那一列。描矩陣中的那一列。使沿使沿X X軸的空間位置信號具有頻率特征而被軸的空間位置信號具有頻率特征而被編碼,最終產(chǎn)生與空間位置相關的不同頻率的信編碼,最終產(chǎn)生與空間位置相關的不同頻率的信號。號。2.2.相位編碼相位編碼在在Y Y方向上施加一個梯度,對信號進行編碼,方向上施加一個梯度,對信號進行編碼,以確定信號來自二維空間的行的位置。這個梯度以確定信號來自二維空間的行的位置。這個梯度稱

19、為相位編碼梯度。相位編碼梯度應用于層面激稱為相位編碼梯度。相位編碼梯度應用于層面激發(fā)之后,頻率編碼讀出信號之前。發(fā)之后,頻率編碼讀出信號之前。由于對二維空間的信號進行了相位編碼和頻由于對二維空間的信號進行了相位編碼和頻率編碼,在信號讀出時,每個像素產(chǎn)生的信號就率編碼,在信號讀出時,每個像素產(chǎn)生的信號就具有唯一的一個相位和頻率的組合。具有唯一的一個相位和頻率的組合。MRMR系統(tǒng)對相位的識別有限,每次激發(fā)只能識系統(tǒng)對相位的識別有限,每次激發(fā)只能識別一種相位,所以要完成多行的數(shù)據(jù)采集,必須別一種相位,所以要完成多行的數(shù)據(jù)采集,必須對同一個層面重復進行多次激發(fā)和相位編碼,這對同一個層面重復進行多次激發(fā)

20、和相位編碼,這就是就是MRMR成像需要較長時間的原因。成像需要較長時間的原因。相位編碼和頻率編碼的方向是可以變換的,相位編碼和頻率編碼的方向是可以變換的,一般取圖像矩陣中數(shù)值小的方向作為相位編碼方一般取圖像矩陣中數(shù)值小的方向作為相位編碼方向。向。四、磁共振的加權(quán)成像四、磁共振的加權(quán)成像(一)(一)“加權(quán)加權(quán)”的含義的含義加權(quán)是指重點突出某方面特性,通過調(diào)整成像加權(quán)是指重點突出某方面特性,通過調(diào)整成像參數(shù),使圖像主要反映組織某方面特性,而盡量抑參數(shù),使圖像主要反映組織某方面特性,而盡量抑制組織其他特性對磁共振信號的影響。制組織其他特性對磁共振信號的影響。T1T1加權(quán)成像(加權(quán)成像(T1WIT1W

21、I)重點突出組織縱向弛豫差)重點突出組織縱向弛豫差別;別;T2T2加權(quán)成像(加權(quán)成像(T2WIT2WI)重點突出組織的橫向弛豫)重點突出組織的橫向弛豫差別;差別;質(zhì)子密度加權(quán)成像(質(zhì)子密度加權(quán)成像(PDWIPDWI)則主要反映組織的)則主要反映組織的質(zhì)子密度的差異。質(zhì)子密度的差異。(二)(二)T T1 1加權(quán)成像加權(quán)成像在在T1WIT1WI上,組織的上,組織的T1T1值越小,其磁共振信值越小,其磁共振信號強度越大。號強度越大。(三)(三)T T2 2加權(quán)成像加權(quán)成像在在T2WIT2WI上,組織的上,組織的T2T2值越大,其磁共振信值越大,其磁共振信號強度越大。號強度越大。(四)質(zhì)子密度加權(quán)成像

22、(四)質(zhì)子密度加權(quán)成像質(zhì)子密度越高,磁共振信號強度越大。質(zhì)子密度越高,磁共振信號強度越大。五、五、K K空間的基本概念空間的基本概念(一)(一)K K空間的基本概念空間的基本概念K K空間也稱傅里葉空間,是帶有空間定位編碼信空間也稱傅里葉空間,是帶有空間定位編碼信息的磁共振信號原始數(shù)據(jù)的填充空間。每一幅磁共息的磁共振信號原始數(shù)據(jù)的填充空間。每一幅磁共振圖像都有其相應的振圖像都有其相應的K K空間數(shù)據(jù)??臻g數(shù)據(jù)。(二)(二)K K空間的基本特性空間的基本特性(1 1)K K空間中的點陣與圖像的點陣不是一一對空間中的點陣與圖像的點陣不是一一對應的,應的,K K空間中每一點包含有掃描層面的全層信息;

23、空間中每一點包含有掃描層面的全層信息;(2 2)K K空間在空間在KxKx和和KyKy方向上都呈現(xiàn)鏡像對稱的方向上都呈現(xiàn)鏡像對稱的特性;特性;(3 3)填充)填充K K空間中央?yún)^(qū)域的磁共振信號(空間中央?yún)^(qū)域的磁共振信號(K K空間空間線)主要決定圖像的對比,填充線)主要決定圖像的對比,填充K K空間周邊區(qū)域的磁空間周邊區(qū)域的磁共振信號(共振信號(K K空間線)主要決定圖像的解剖細節(jié)??臻g線)主要決定圖像的解剖細節(jié)。(三)(三)K K空間的填充方式空間的填充方式常規(guī)磁共振成像序列中,常規(guī)磁共振成像序列中,K K空間最常采用的填充空間最常采用的填充方式為循序?qū)ΨQ填充。方式為循序?qū)ΨQ填充。第三節(jié)磁共

24、振成像序列第三節(jié)磁共振成像序列 一、脈沖序列一、脈沖序列脈沖序列:脈沖序列:指具有一定帶寬、一定幅度的射頻脈指具有一定帶寬、一定幅度的射頻脈沖與梯度脈沖組成的脈沖程序。沖與梯度脈沖組成的脈沖程序。一般脈沖序列由五個部分構(gòu)成,即射頻脈沖、層一般脈沖序列由五個部分構(gòu)成,即射頻脈沖、層面選擇梯度場、相位編碼梯度場、頻率編碼梯面選擇梯度場、相位編碼梯度場、頻率編碼梯度場及磁共振信號。度場及磁共振信號。(一)時間相關的概念(一)時間相關的概念1.1.重復時間重復時間 兩個激發(fā)脈沖間的間隔時間。兩個激發(fā)脈沖間的間隔時間。2.2.回波時間回波時間 激發(fā)脈沖與產(chǎn)生回波(即讀出信激發(fā)脈沖與產(chǎn)生回波(即讀出信號)

25、之間的間隔時間。號)之間的間隔時間。3.3.有效回波時間有效回波時間 90900 0脈沖中點到填充脈沖中點到填充K K空間中空間中央的那個回波中點的時間間隔。央的那個回波中點的時間間隔。4.4.回波鏈長度回波鏈長度 指一次指一次90900 0脈沖激發(fā)后所產(chǎn)生脈沖激發(fā)后所產(chǎn)生和采集的回波數(shù)目。和采集的回波數(shù)目。5.5.回波間隙回波間隙 指回波鏈中相鄰兩個回波中點指回波鏈中相鄰兩個回波中點間的時間間隙。間的時間間隙。6.6.反轉(zhuǎn)時間反轉(zhuǎn)時間 把把1801800 0反轉(zhuǎn)預脈沖中點到反轉(zhuǎn)預脈沖中點到90900 0脈脈沖中點的時間間隔稱為沖中點的時間間隔稱為TITI。7. 7. 信號激勵次數(shù)信號激勵次數(shù)

26、信號激勵次數(shù)信號激勵次數(shù)(NEX)(NEX)也稱也稱平均次數(shù)平均次數(shù)(NSA)(NSA)。通過增加采集次數(shù),可對噪聲進。通過增加采集次數(shù),可對噪聲進行平均,降低噪聲對圖像質(zhì)量的影響。行平均,降低噪聲對圖像質(zhì)量的影響。8. 8. 采集時間采集時間 指整個脈沖序列完成信號采集指整個脈沖序列完成信號采集所需要時間。所需要時間。(二)空間分辨力相關的概念(二)空間分辨力相關的概念1.1.層厚層厚 層面越厚,產(chǎn)生的信號越多,信噪比越高,層面越厚,產(chǎn)生的信號越多,信噪比越高,垂直于層面方向的空間分辨力越低垂直于層面方向的空間分辨力越低2. 2. 層間距層間距 指層面之間的間隔。指層面之間的間隔。3. 3.

27、 矩陣矩陣 指磁共振圖像層面內(nèi)行和列的數(shù)目,也就是指磁共振圖像層面內(nèi)行和列的數(shù)目,也就是頻率編碼和相位編碼方向上的像素數(shù)目。頻率編碼和相位編碼方向上的像素數(shù)目。4. 4. 視野視野 由跨越圖像的水平和垂直兩個方向的距離確由跨越圖像的水平和垂直兩個方向的距離確定的。定的。5. 5. 矩形視野矩形視野 前后徑短左右徑長的矩形視野前后徑短左右徑長的矩形視野(三)翻轉(zhuǎn)角(三)翻轉(zhuǎn)角翻轉(zhuǎn)角翻轉(zhuǎn)角是指在射頻脈沖的作用下,組織的宏觀是指在射頻脈沖的作用下,組織的宏觀磁化矢量磁化矢量M M0 0偏離平衡狀態(tài)(偏離平衡狀態(tài)(B B0 0方向)的角度。方向)的角度。二、自旋回波脈沖序列二、自旋回波脈沖序列自旋回波

28、序列簡稱自旋回波序列簡稱SESE序列,是目前磁共振成序列,是目前磁共振成像最基本的脈沖序列。像最基本的脈沖序列。SESE序列采用序列采用9090激發(fā)脈沖和激發(fā)脈沖和180180復相脈沖進復相脈沖進行成像。行成像。SESE序列是磁共振成像的經(jīng)典序列,在臨床上序列是磁共振成像的經(jīng)典序列,在臨床上得到廣泛應用,具有以下優(yōu)點:得到廣泛應用,具有以下優(yōu)點:序列結(jié)構(gòu)比較簡單,信號變化容易解釋;序列結(jié)構(gòu)比較簡單,信號變化容易解釋;圖像具有良好的信噪比;圖像具有良好的信噪比;圖像的組織對比良好;圖像的組織對比良好;對磁場的不均勻敏感性低,因而磁化率對磁場的不均勻敏感性低,因而磁化率偽影很輕微;偽影很輕微;利用

29、利用SESE序列進行序列進行T1WIT1WI,采集時間一般僅,采集時間一般僅需要需要2 25 5分鐘。分鐘。SESE序列也存在著一些缺點:序列也存在著一些缺點:900900脈沖能量較大,縱向弛豫需要的時間較脈沖能量較大,縱向弛豫需要的時間較長,需采用較長的長,需采用較長的TRTR(特別是(特別是T2WIT2WI),且一次激發(fā)),且一次激發(fā)僅采集一個回波,因而序列采集時間較長,僅采集一個回波,因而序列采集時間較長,T2WIT2WI常常需要十幾分鐘以上;需要十幾分鐘以上;由于采集時間長,體部磁共振成像時容易產(chǎn)由于采集時間長,體部磁共振成像時容易產(chǎn)生偽影;生偽影;采集時間長,因而難以進行動態(tài)增強掃描

30、;采集時間長,因而難以進行動態(tài)增強掃描;為減少偽影,為減少偽影,NEXNEX常需要常需要2 2以上,進一步增加以上,進一步增加了采集時間。了采集時間。三、快速自旋回波脈沖序列三、快速自旋回波脈沖序列快速自旋回波(快速自旋回波(FSEFSE或或TSETSE)序列是對多回波)序列是對多回波SESE序列的改良。序列的改良。FSEFSE序列中,每個序列中,每個TRTR時間內(nèi)獲得多個彼此獨立的時間內(nèi)獲得多個彼此獨立的不同的相位編碼數(shù)據(jù),即形成每個回波所要求的相不同的相位編碼數(shù)據(jù),即形成每個回波所要求的相位梯度大小不同,采集的數(shù)據(jù)可填充位梯度大小不同,采集的數(shù)據(jù)可填充K-K-空間的幾行,空間的幾行,最終一

31、組回波結(jié)合形成一幅圖像,從而縮短了掃描最終一組回波結(jié)合形成一幅圖像,從而縮短了掃描時間。時間。FSEFSE序列減少了運動偽影和磁敏感性偽影,能提序列減少了運動偽影和磁敏感性偽影,能提供比較典型的供比較典型的PDWIPDWI和重和重T2WIT2WI。FSEFSE序列影像的主要缺點是,序列影像的主要缺點是,T2WIT2WI的脂肪信號高的脂肪信號高于普通于普通SESE序列的序列的T2WIT2WI。四、反轉(zhuǎn)恢復脈沖序列四、反轉(zhuǎn)恢復脈沖序列反轉(zhuǎn)恢復(反轉(zhuǎn)恢復(IRIR)序列是最早應用的脈沖序列。)序列是最早應用的脈沖序列。目前目前IRIR序列除用于重序列除用于重T1WIT1WI外,主要用于兩種外,主要用

32、于兩種特殊的磁共振成像,即脂肪抑制和水抑制序列。特殊的磁共振成像,即脂肪抑制和水抑制序列。IRIR序列中,每一種組織處于特定的序列中,每一種組織處于特定的TITI時(稱時(稱為轉(zhuǎn)折點),該種組織的信號為零。組織的轉(zhuǎn)折為轉(zhuǎn)折點),該種組織的信號為零。組織的轉(zhuǎn)折點所處的點所處的TITI值依賴于該組織的值依賴于該組織的T1T1值,組織的值,組織的T1T1越越長,該長,該TITI值就越大,即值就越大,即TITI的選擇要滿足在的選擇要滿足在9090脈脈沖發(fā)射時,該組織在負沖發(fā)射時,該組織在負Z Z軸的磁化矢量恰好恢復到軸的磁化矢量恰好恢復到值,因此也沒有橫向磁化矢量,圖像中該組織值,因此也沒有橫向磁化矢

33、量,圖像中該組織的信號完全被抑制。的信號完全被抑制。 五、梯度回波脈沖序列五、梯度回波脈沖序列梯度回波(梯度回波(GREGRE)序列也稱為場回波序列()序列也稱為場回波序列(FEFE)。)。GREGRE序列是目前磁共振快速掃描序列中最為成熟的方序列是目前磁共振快速掃描序列中最為成熟的方法,不僅可縮短掃描時間,而且圖像的空間分辨力和法,不僅可縮短掃描時間,而且圖像的空間分辨力和SNRSNR均無明顯下降。均無明顯下降。六、回波平面成像序列六、回波平面成像序列回波平面成像(回波平面成像(EPIEPI)序列是一種快速成像序列,)序列是一種快速成像序列,它代表了目前臨床上掃描速度最快的磁共振成像技術(shù),它

34、代表了目前臨床上掃描速度最快的磁共振成像技術(shù),它可以在大約它可以在大約3030100ms100ms內(nèi)讀出并收集一幅磁共振圖內(nèi)讀出并收集一幅磁共振圖像所需要的所有數(shù)據(jù)。像所需要的所有數(shù)據(jù)。第四節(jié)第四節(jié)血流的血流的MRMR信號特點信號特點磁共振血管成像(磁共振血管成像(Magnetic Resonance Magnetic Resonance Angiography, MRAAngiography, MRA) 具有無創(chuàng)傷性、操作簡便、具有無創(chuàng)傷性、操作簡便、成像時間短、無需對比劑等特點,成像時間短、無需對比劑等特點, 因此成為因此成為MRMR檢檢查的常用技術(shù)之一。查的常用技術(shù)之一。MRAMRA不但

35、提供血管的形態(tài)信息,不但提供血管的形態(tài)信息,又提供血流的方向、流速和流量等的定量信息。又提供血流的方向、流速和流量等的定量信息。一、一、 常見的血流形式常見的血流形式1.1.層流(層流(Laminar FlowLaminar Flow):):是指血管內(nèi)流速是指血管內(nèi)流速穩(wěn)定而形式固定的血流狀態(tài),血流質(zhì)子都平行于穩(wěn)定而形式固定的血流狀態(tài),血流質(zhì)子都平行于血管的長軸的直線運動,且在垂直于血管長軸的血管的長軸的直線運動,且在垂直于血管長軸的徑向上無脈動,但運動速度存在差別。徑向上無脈動,但運動速度存在差別。2.2.湍流(湍流(Turbulent FlowTurbulent Flow):):是指血流質(zhì)

36、子是指血流質(zhì)子除沿著血管長軸方向流動外,還在其他方向進行除沿著血管長軸方向流動外,還在其他方向進行迅速不規(guī)則的運動,可以形成大小不一的漩渦,迅速不規(guī)則的運動,可以形成大小不一的漩渦,在宏觀上顯示出紊亂地向各個方向作不規(guī)則的運在宏觀上顯示出紊亂地向各個方向作不規(guī)則的運動。動。二、二、 表現(xiàn)為低信號的血流表現(xiàn)為低信號的血流1. 1. 掃描層面內(nèi)質(zhì)子群位置移動造成的信號衰減掃描層面內(nèi)質(zhì)子群位置移動造成的信號衰減, ,流空效應流空效應, ,層流流速差別造成的失相位層流流速差別造成的失相位, ,預飽和技術(shù)預飽和技術(shù), ,層流引起分子旋轉(zhuǎn)造成的失相位層流引起分子旋轉(zhuǎn)造成的失相位, ,血流的長血流的長T T

37、1 1特性特性2.2. 湍流湍流三、三、 表現(xiàn)為高信號的血流表現(xiàn)為高信號的血流流入增強效應流入增強效應流速非常緩慢的血流流速非常緩慢的血流舒張期假門控現(xiàn)象舒張期假門控現(xiàn)象偶回波效應偶回波效應利用超短利用超短TRTR和和TETE的穩(wěn)態(tài)進動梯度回波序列的穩(wěn)態(tài)進動梯度回波序列利用對比劑和超短利用對比劑和超短TRTR和和TETE的梯度回波的梯度回波T1WIT1WI序列序列梯度回波序列梯度回波序列四、四、 MRA成像方法成像方法1.1.時間飛越法時間飛越法MRA (time of flight MRA, MRA (time of flight MRA, TOF-MRA)TOF-MRA)的基礎是靜止組織的

38、磁化飽和與充分磁的基礎是靜止組織的磁化飽和與充分磁化的流人血液之間關系?;牧魅搜褐g關系。2.2.相位對比法相位對比法(phase contrast MRA, PCA)(phase contrast MRA, PCA)是用磁化矢量的相位或相位差作為信號強度以抑是用磁化矢量的相位或相位差作為信號強度以抑制背景信號、突出血管信號的磁共振成像技術(shù)。制背景信號、突出血管信號的磁共振成像技術(shù)。3.3.對比增強對比增強MRA(contrast enhanced MRAMRA(contrast enhanced MRA,CE-MRA)CE-MRA)是利用對比劑使血液的是利用對比劑使血液的T T1 1值明

39、顯縮短,然值明顯縮短,然后使用極短后使用極短TRTR與極短與極短 TETE的快速梯度回波序列。的快速梯度回波序列。第五節(jié)第五節(jié)MRMR圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量一、一、 MR圖像質(zhì)量的評價指標圖像質(zhì)量的評價指標圖像空間分辨力圖像空間分辨力圖像信噪比圖像信噪比圖像對比度和對比噪聲比圖像對比度和對比噪聲比圖像均勻度圖像均勻度二、二、 影響影響MR信號強度的因素信號強度的因素組織本身的特性組織本身的特性設備和成像技術(shù)參數(shù)設備和成像技術(shù)參數(shù)第六節(jié)第六節(jié)MRMR成像新技術(shù)成像新技術(shù)一、一、 MR彌散成像彌散成像1.1.磁共振彌散成像磁共振彌散成像 (Diffusion MRI, dMRI) (Diffusion

40、MRI, dMRI) 又稱為擴散成像,是通過測量活體中水分子的微觀又稱為擴散成像,是通過測量活體中水分子的微觀彌散運動而產(chǎn)生磁共振信號變化來形成彌散運動而產(chǎn)生磁共振信號變化來形成MRMR圖像的成圖像的成像方法。像方法。二、二、 MR灌注成像灌注成像1.1.磁共振灌注加權(quán)成像(磁共振灌注加權(quán)成像(Perfusion-Perfusion-weighted imaging, PWIweighted imaging, PWI)是建立在流動效應基礎是建立在流動效應基礎上一種上一種MRMR成像技術(shù)。它通過觀察分子微觀的動態(tài)運成像技術(shù)。它通過觀察分子微觀的動態(tài)運動從而反映出組織中微觀血流的動力學信息。動從而反映出組織中微觀血流的動力學信息。2.2.常用的方法有常用的方法有對比劑首次經(jīng)過法:利用對比劑首次經(jīng)過法:利用注射順磁性對比劑進行示蹤;動脈自旋標記法:注射順磁性對比劑進行示蹤;動脈自旋標記法:利用自身血流的動脈血流進行血流灌注。利用自身血流的動脈血流進行血流灌注。三、三、 MR功能成像功能成像功能磁共振成像

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