成像原理生物醫(yī)學影像物理實驗課件

1、MRI成像原理,生物醫(yī)學工程教研室,MRI成像過程與原理的理解4個層次： 1.核主要是什么核？磁有哪些磁？核、磁如何共振并成像的？ 2.何為弛豫過程、為何分成縱向和橫向、其宏觀、微觀解釋？MR信號在哪個平面采集，原因何在？ 3.90和180脈沖的作用是什么？理解翻轉角的概念？它們常見的組合及對應序列成像特點（3種加權圖像）？ 4.理解斷層選擇（編碼）、頻率編碼、相位編碼（ 因=，故一個脈沖序列只能一次）、K空間概念、圖像重建。,MR信號與下列因素有關： 質子密度 T1、T2值 上述每個因素對MR信號的貢獻受RF脈沖的調節(jié)、所用的梯度以及信號采集時刻的控制。,MR成像過程中，RF脈沖、梯度、信號

2、采集時刻的設置參數(shù)的組合稱為脈沖序列（Pulse Sequence）,縱向弛豫,也稱為T1弛豫，是指90度脈沖關閉后，在主磁場的作用下，縱向磁化矢量開始恢復，直至恢復到平衡狀態(tài)的過程。一般用T1值來反映組織T1弛豫的快慢。,橫向弛豫,也稱為T2弛豫，簡單地說，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過程。常常用T2值來描述組織T2弛豫的快慢,T1和T2的差別是成像的基礎,T1 T2 高信號 （白） 短 長 低信號 （黑） 長 短,正常人體組織的T1 T2值（ms）,組織 T1（1.5T）T1（0.5T） T2 肝 490 323 43 腎 650 449 58 脾 780 554 62 脂肪 260 2

3、15 84 腦灰質 920 656 101 腦白質 790 539 92 腦脊液 4000 4000 2000 骨骼肌 870 600 47,T1和T2的差別是成像的基礎,組織的T1和T2值各有不同 縱向磁化恢復快 T1短，為高信號 恢復慢 T1長，為低信號 橫向磁化消失快 T2短，為低信號 消失慢 T2長，為高信號,常見的幾種檢查圖像,調節(jié)TR和TE可以得到組織特征的圖像 質子密度（PD）反映組織質子密度的差別 T2加權像（T2WI）反映組織T2弛豫的差別 T1加權像（T1WI）反映組織T1弛豫的差別,加權像（Weighted Image,WI）,TR TE WI 長 短 PD-WI 長 長

4、 T2-WI 短 短 T1-WI,T1加權成像(T1WI),T1值越小 縱向磁化矢量恢復越快 MR信號強度越高（白） T1值越大 縱向磁化矢量恢復越慢 MR信號強度越低（黑） 脂肪的T1值約為250毫秒 MR信號高（白） 水的T1值約為3000毫秒 ，MR信號低（黑）,T2加權成像（T2WI),T2值小 橫向磁化矢量減少快 MR信號低（黑） T2值大 橫向磁化矢量減少慢 MR信號高（白） 水T2值約為3000毫秒 MR信號高 腦T2值約為100毫秒 MR信號低,人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應的正常組織大，在T1WI上比正常組織“黑”，在T2WI上比正常組織“白”。,正常人體組織的T1

5、T2值（ms）,組織 T1（1.5T）T1（0.5T） T2 肝 490 323 43 腎 650 449 58 脾 780 554 62 脂肪 260 215 84 腦灰質 920 656 101 腦白質 790 539 92 腦脊液 4000 4000 2000 骨骼肌 870 600 47,如何區(qū)分T1WI、T2WI,如何區(qū)分T1WI、T2WI,看TR、TE T2WI： 長TR（大于2000毫秒) 長TE（大于50毫秒） T1WI ： 短TR （400-800毫秒） 短TE（小于20毫秒）,T2WI,T1WI,如何區(qū)分T1WI、T2WI,看水和脂肪 T1WI：水（如腦脊液、尿液）呈低信號

6、（黑）脂肪呈很高信號（很白） T2WI：水呈很高信號（很白），脂肪信號降低（灰白）。,如何區(qū)分T1WI、T2WI,看其他結構 腦組織： T1WI:白質比灰質信號高 T2WI:白質比灰質信號低 腹部： T1WI:肝臟比脾臟信號高 T2WI:肝臟比脾臟信號低,脈沖序列（Pulse Sequence）,自旋回波（Spin Echo, SE）；FSE; 部分飽和（Partial Saturation Recovery, SR）； 反轉恢復（Inversion Recovery, IR）； 梯度回波（Gradient Echo, GE/GRE）； 回波平面成像（ Echo Planar Imaging

7、, EPI ).,自旋回波SE Spin echo,最基本的序列： 90180 信號 90RF激發(fā)產生橫向磁化 Mxy，由于磁場不均勻，致同步的質子群變?yōu)楫惒?，相位分散?180 RF使質子群離散的相位重聚，使Mxy在TE時間達到最大值，并產生回波。,快速自旋回波 ( FSE)序列,SE 256128矩陣需128次 RF激發(fā)和頻率、相位編碼 一個TR內只能得到一個信號填充一個K空間 掃描時間=TR128NEXms FSE 90 RF 后給連續(xù)的180 RF 一個TR可得到多個信號填充在同一個K空間內。 掃描時間=TR128NEX/ETLms ETL 回波鏈,快速自旋回波的意義,常規(guī)上可以極大的

8、縮短檢查時間； 對比上有較大選擇性，如有效的時間； 是進行水成像的基礎如： 脊髓造影、及腦室造影等；,成像速度更快 常規(guī)SE 、T2WI序列 15分鐘 快速超快速梯度回波 1秒以內 EPI 100毫秒以內,3分秒,秒,反轉恢復（ IR）序列,18090180信號 第一個 180使磁化矢量M由+Z到-Z軸上 RF停止后，M值沿+Z軸增長 給予90M倒向xy平面第二個180使相位聚 IR序列圖象具有較純的T1加權特性 180至90 之間的時間為反轉時間(TI ),反轉恢復（ IR）,STIR序列：短TI時的反轉恢復（IR） 這種short TI的IR稱STIR序列，用于脂肪抑制。 FLAIR（Fluid-Attenuated Inversion Recovery）序列：用于抑制自由水。,梯度回波 (GE/ GRE )序列