成像原理生物醫(yī)學(xué)影像物理實(shí)驗(yàn)課件

1、MRI成像原理,生物醫(yī)學(xué)工程教研室,MRI成像過(guò)程與原理的理解4個(gè)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(guò)程、為何分成縱向和橫向、其宏觀、微觀解釋?zhuān)縈R信號(hào)在哪個(gè)平面采集，原因何在？ 3.90和180脈沖的作用是什么？理解翻轉(zhuǎn)角的概念？它們常見(jiàn)的組合及對(duì)應(yīng)序列成像特點(diǎn)（3種加權(quán)圖像）？ 4.理解斷層選擇（編碼）、頻率編碼、相位編碼（ 因=，故一個(gè)脈沖序列只能一次）、K空間概念、圖像重建。,MR信號(hào)與下列因素有關(guān)： 質(zhì)子密度 T1、T2值 上述每個(gè)因素對(duì)MR信號(hào)的貢獻(xiàn)受RF脈沖的調(diào)節(jié)、所用的梯度以及信號(hào)采集時(shí)刻的控制。,MR成像過(guò)程中，RF脈沖、梯度、信號(hào)

2、采集時(shí)刻的設(shè)置參數(shù)的組合稱(chēng)為脈沖序列（Pulse Sequence）,縱向弛豫,也稱(chēng)為T(mén)1弛豫，是指90度脈沖關(guān)閉后，在主磁場(chǎng)的作用下，縱向磁化矢量開(kāi)始恢復(fù)，直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過(guò)程。一般用T1值來(lái)反映組織T1弛豫的快慢。,橫向弛豫,也稱(chēng)為T(mén)2弛豫，簡(jiǎn)單地說(shuō)，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過(guò)程。常常用T2值來(lái)描述組織T2弛豫的快慢,T1和T2的差別是成像的基礎(chǔ),T1 T2 高信號(hào) （白） 短 長(zhǎng) 低信號(hào) （黑） 長(zhǎng) 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(zhì) 920 656 101 腦白質(zhì) 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(chǔ),組織的T1和T2值各有不同 縱向磁化恢復(fù)快 T1短，為高信號(hào) 恢復(fù)慢 T1長(zhǎng)，為低信號(hào) 橫向磁化消失快 T2短，為低信號(hào) 消失慢 T2長(zhǎng)，為高信號(hào),常見(jiàn)的幾種檢查圖像,調(diào)節(jié)TR和TE可以得到組織特征的圖像 質(zhì)子密度（PD）反映組織質(zhì)子密度的差別 T2加權(quán)像（T2WI）反映組織T2弛豫的差別 T1加權(quán)像（T1WI）反映組織T1弛豫的差別,加權(quán)像（Weighted Image,WI）,TR TE WI 長(zhǎng) 短 PD-WI 長(zhǎng) 長(zhǎng)

4、 T2-WI 短 短 T1-WI,T1加權(quán)成像(T1WI),T1值越小 縱向磁化矢量恢復(fù)越快 MR信號(hào)強(qiáng)度越高（白） T1值越大 縱向磁化矢量恢復(fù)越慢 MR信號(hào)強(qiáng)度越低（黑） 脂肪的T1值約為250毫秒 MR信號(hào)高（白） 水的T1值約為3000毫秒 ，MR信號(hào)低（黑）,T2加權(quán)成像（T2WI),T2值小 橫向磁化矢量減少快 MR信號(hào)低（黑） T2值大 橫向磁化矢量減少慢 MR信號(hào)高（白） 水T2值約為3000毫秒 MR信號(hào)高 腦T2值約為100毫秒 MR信號(hào)低,人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應(yīng)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(zhì) 920 656 101 腦白質(zhì) 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(zhǎng)TR（大于2000毫秒) 長(zhǎng)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(hào)

6、（黑）脂肪呈很高信號(hào)（很白） T2WI：水呈很高信號(hào)（很白），脂肪信號(hào)降低（灰白）。,如何區(qū)分T1WI、T2WI,看其他結(jié)構(gòu) 腦組織： T1WI:白質(zhì)比灰質(zhì)信號(hào)高 T2WI:白質(zhì)比灰質(zhì)信號(hào)低 腹部： T1WI:肝臟比脾臟信號(hào)高 T2WI:肝臟比脾臟信號(hào)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(zhuǎn)恢復(fù)（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(hào) 90RF激發(fā)產(chǎn)生橫向磁化 Mxy，由于磁場(chǎng)不均勻，致同步的質(zhì)子群變?yōu)楫惒?，相位分散?180 RF使質(zhì)子群離散的相位重聚，使Mxy在TE時(shí)間達(dá)到最大值，并產(chǎn)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(gè)TR內(nèi)只能得到一個(gè)信號(hào)填充一個(gè)K空間 掃描時(shí)間=TR128NEXms FSE 90 RF 后給連續(xù)的180 RF 一個(gè)TR可得到多個(gè)信號(hào)填充在同一個(gè)K空間內(nèi)。 掃描時(shí)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(shí)間； 對(duì)比上有較大選擇性，如有效的時(shí)間； 是進(jìn)行水成像的基礎(chǔ)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?xún)?nèi) EPI 100毫秒以?xún)?nèi),3分秒,秒,反轉(zhuǎn)恢復(fù)（ IR）序列,18090180信號(hào) 第一個(gè) 180使磁化矢量M由+Z到-Z軸上 RF停止后，M值沿+Z軸增長(zhǎng) 給予90M倒向xy平面第二個(gè)180使相位聚 IR序列圖象具有較純的T1加權(quán)特性 180至90 之間的時(shí)間為反轉(zhuǎn)時(shí)間(TI ),反轉(zhuǎn)恢復(fù)（ IR）,STIR序列：短TI時(shí)的反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR） 這種short TI的IR稱(chēng)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