《mri診斷學(xué)》PPT課件.ppt

1、MRI診斷學(xué),MRI原理 中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常MRI表現(xiàn) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病MRI診斷,MRI原理,1、核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging,NMRI-MRI）基本原理 人體置于強(qiáng)磁場中-體外發(fā)射無線電波-瞬間關(guān)掉無線電波-接受人體內(nèi)發(fā)出的磁共振信號-用磁共振信號重建圖像,MRI原理,1)物理學(xué)基礎(chǔ) A、物質(zhì)的磁性所有物質(zhì)均有磁性。永磁鐵、鎳、釓等為永磁體。 電磁電流通過環(huán)形線圈形成磁場。 核磁氫質(zhì)子自旋，相當(dāng)于正電荷在環(huán)形線圈中流動，產(chǎn)生的磁場。中子也可。 原子核中的含有奇數(shù)質(zhì)子/中子方有磁性。,MRI原理,用氫（H）質(zhì)子成像的原由： 為磁化最高的原子

2、核 占活體組織原子數(shù)量的2/3，形成MRI的氫原子大部分位于生物組織的水和脂肪中。,MRI原理,各種磁體,磁和非磁同位素,MRI原理,以磁矩M表示核磁磁場,MRI原理,各個質(zhì)子的M為任意取向（M=0）,B0,MRI原理,質(zhì)子群宏觀磁化矢量的旋進(jìn),質(zhì)子和陀螺旋進(jìn)的比較,旋進(jìn),自旋,旋進(jìn)頻率,B0為主磁場強(qiáng)度，用T為單位。 R為磁旋磁比，F(xiàn)磁矩進(jìn)動頻率。,MRI原理,核磁共振,共振現(xiàn)象,90度脈沖對宏觀磁矢量M的作用,90射頻脈沖,MRI原理,90度脈沖后在XY平面M值最大,180度脈沖后Mz為負(fù)值,MRI原理,1、縱向磁化 2、縱向磁化減小與橫向磁化 射頻脈沖RF，RF與質(zhì)子進(jìn)動頻率相同出現(xiàn)共振

3、。質(zhì)子吸受能量磁矢量方向改變橫向磁化。 3、馳豫與馳豫時間 RF中止馳豫（relaxation）,MRI原理,縱向馳豫縱向磁化恢復(fù)（T1恢復(fù)63%的時間） 橫向馳豫橫向磁化減少（T2減少到37%的時間）,MRI原理,核磁馳豫,90脈沖停止后宏觀磁化矢量M的變化,縱向馳豫時間,100%,63%,縱向馳豫,MRI原理,分子的布朗（Brown）運(yùn)動,橫向馳豫時間,橫向馳豫,MRI原理,磁共振的量子物理學(xué),低能態(tài)取向的氫原子核,波動必須為Larmor頻率， 并且要作用于XY平面,T1,T2,各種頻率的波動，在各個方向均可起作用,MRI原理,馳豫與生物組織某些物理、化學(xué)因素的關(guān)系,溫度、粘度對磁波動頻率

4、的影響,蛋白質(zhì)分子使水的T1縮短,MRI原理,信號參數(shù) 1、核磁共振信號,自由感應(yīng)衰減（FID）,傅立葉變換使FID形成MR波譜,MRI原理,自旋回波脈沖序列 自旋回波（spin echo ,SE）序列為MR最基本、最常用的脈沖序列。,90脈沖后，間隔時間（Ti） 再發(fā)射180脈沖， 測量回波信號。 重復(fù)這一過程。,TE（回波時間）90脈沖至測量回波的時間,TR（重復(fù)時間）2個90脈沖之間的時間,MRI原理,D為180脈沖使這些磁矢量繞X軸轉(zhuǎn)180。 E為經(jīng)過TE/2時間，Mxy又達(dá)最大值。 F為Mxy趨于零。,A、B為90脈沖使縱向磁化矢量M0轉(zhuǎn)到XY平面。,C為Mxy喪失聚合。,MRI原理

5、,SE序列時質(zhì)子群信號強(qiáng)度的變化與T2和T2的關(guān)系,MRI原理,SE序列時質(zhì)子群信號強(qiáng)度的變化與T2和T2的關(guān)系,MRI原理,T2和SE序列測量所得T2值之間的關(guān)系,180脈沖使FID產(chǎn)生回波,MRI原理,質(zhì)子密度加權(quán)像 TR選用比受檢組織長的TR（1500-2500ms）,TE選用比受檢組織T2短的TE（15-25ms），則回波信號幅度與質(zhì)子密度有關(guān)。,MRI原理,T1加權(quán)像 各種組織T1約500ms. TR定為500ms,TE選為15-25ms,回波信號反映的是組織不同T1信號強(qiáng)度的差別。,MRI原理,T2加權(quán)像 TR用比T1顯著長的時間1500-2500ms。 TE選用與組織T2相近的時

6、間90-120ms. 則兩個不同T2組織的信號強(qiáng)度的差別明顯。為T2加權(quán)像。,MRI原理,(五)對比逆轉(zhuǎn) 選用不同參數(shù)可使2種生物組織的MR信號對比發(fā)生逆轉(zhuǎn)。 SE序列 TR500ms TE短 TE長 脂肪 白色 黑色 尿液 黑色 白色,MRI原理,(六)多回波序列 90脈沖后,連續(xù)加180脈沖,使Mxy在XY平面產(chǎn)生多次回波，隨著TE的延長，T2W作用顯著，長T2組織信號強(qiáng)（如腦脊液）。周圍灰白質(zhì)對比消失，信噪比,MRI原理,（七）圖像亮度與T1、T2、N（H）、f(V)、TR、TE的關(guān)系 N（H） 信號 （質(zhì)子密度） f(V)掃描層流動質(zhì)子的函數(shù)。信號高或低 T1：越短，信號越強(qiáng)。T1長，

7、信號弱。 T2：越長，信號越強(qiáng)。T2越短，信號弱。 TR：大于T1時，亮度與T2W、質(zhì)子密度加權(quán)有關(guān)。 TE：小于T2時，亮度與T1W、質(zhì)子密度加權(quán)有關(guān)。,MRI原理,三、部分飽和脈沖序列（SR） 90脈沖后，在Mz未達(dá)最大飽和值，于TR期加第二個90脈沖。測量MxyFID信號。信號強(qiáng)度取決于T1和N（H）。TR短，偏T1。TR過長，信號強(qiáng)度取決于 N（H）。,MRI原理,部分飽和脈沖序列（SR）,8種不同TR掃描時腦組織和腦脊液信號強(qiáng)度的差別,MRI原理,四、反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列（IR） 先-180RF，間隔500ms，90RF，10ms后，180RF，測回波。T1信號為主，顯示精細(xì)解剖。,MR

8、I原理,反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列（IR）,MRI原理,空間定位 1、梯度磁場,縱向梯度磁場的產(chǎn)生,矢狀方向（X軸）梯度磁場,冠狀方向（Y軸）梯度磁場,MRI原理,2、層面的選擇,橫軸斷層層面選擇,斷層面厚度與梯度場的關(guān)系,MRI原理,Gx方向行頻率編碼,MRI原理,相位編碼,相位編碼示意圖,MRI原理,二維傅立葉變換圖像重建方法,二維MRI圖像的形成,MRI原理,自旋回波掃描2D-FT成像,MRI原理,4、馳豫時間與MRI成像 肝140-170 T1 肝癌300-450 胰180-200 T1 胰癌270-400 腎300-340 T1 腎癌400-450,MRI原理,組織 T1 T2 大腦 600

9、100 腦橋 380 80 小腦 585 90 腦脊液 1155 50 頭皮 235 60,MRI原理,梯度回波脈沖序列 1、小角度激勵,梯度場誘發(fā)去相位 特點(diǎn)：X、Y、Z軸 去相位彼此獨(dú)立， 具有相位“記憶功能”,MRI原理,二、梯度回波脈沖序列的機(jī)理,MRI原理,二、梯度回波脈沖序列的機(jī)理,MRI原理,二、梯度回波脈沖序列的機(jī)理,MRI原理,二維FLASH脈沖序列,二維FLASH的基本原理,MRI原理,穩(wěn)定狀態(tài)FLASH磁周期,二維FLASH的基本原理,MRI原理,四、二維FISP（穩(wěn)定進(jìn)動快速成像）的基本原理,二維FISP序列,MRI原理,二維FISP（穩(wěn)定進(jìn)動快速成像）的基本原理,梯度

10、對相位的影響,MRI原理,二維FISP（穩(wěn)定進(jìn)動快速成像）的基本原理,穩(wěn)定狀態(tài)的FISP,MRI原理,流體的MR信號 1、流體的基本類型 層流 喘流 2、血流呈低信號 3、血流呈高信號,MRI原理,2、血流呈低信號 原因：1）血管垂直或近乎垂直切面，相同的血流不能既接受90又接受180脈沖激勵，在SE序列時形成回波。因而不產(chǎn)生信號。（流空效應(yīng)）,MRI原理,2、血流呈低信號 SE序列，TR長，被激勵的血流已流出層面，不產(chǎn)生信號。如TR短，飽和的血液已流出層面，而新流入層面未飽和的血液可出現(xiàn)強(qiáng)度不同的信號。,MRI原理,血流呈低信號 原因： 2）如血管平行于切層面，在90和180脈沖間（TE/2

11、），流動血液進(jìn)入主磁場和梯度磁場的一個新區(qū)域。質(zhì)子群不能被180脈沖翻轉(zhuǎn)且相位一致產(chǎn)生回波，從而MR信號明顯減弱。冠狀位掃描，頸動、靜脈均表現(xiàn)為低信號。,MRI原理,血流呈低信號 原因：3）在層面上沿頻率編碼方向運(yùn)動的質(zhì)子群出現(xiàn)去相位，引起流動質(zhì)子群的信號減弱或完全無信號，也稱作“流空”。,MRI原理,血流呈低信號 原因：4）湍流：穩(wěn)定的流速如出現(xiàn)任何偏離，如血管狹窄、不規(guī)則，相應(yīng)的增加流速去相位，也可形成流空。,MRI原理,血流呈低信號 因流動的血液表現(xiàn)為低信號，當(dāng)血管壁或血管腔有靜止性病變?nèi)缪?、腫瘤、粥樣斑塊。在低信號的血管中表現(xiàn)為高信號。,MRI原理,3、血流呈高信號 原因：1）飛越時

12、間和流入性增強(qiáng)效應(yīng) 飛越時間有縱向磁化矢量的血液團(tuán)，在某一時期（選擇性RF脈沖激勵）被標(biāo)記，而于另一時期被檢出，因在標(biāo)記和檢出之間血液團(tuán)的位置已有改變，稱飛越時間。,MRI原理,血流呈高信號,幾個激勵脈沖周期后靜止組織已部分飽和，新流入層 面未飽和質(zhì)子群接收激勵，出現(xiàn)的信號和對比度均較 周圍靜止組織高。,MRI原理,血流呈高信號 原因：2）舒張期偽門控致動脈高信號 使用心電門控MR掃描層面上，舒張期由于血管內(nèi)血流滯緩，動脈血流信號強(qiáng)度增高。同樣，如果不使用心電門控，受檢者心動周期與重復(fù)時間TR偶爾同步，（心率60/min,TR=1s），產(chǎn)生類似用心電門控的結(jié)果。,MRI原理,血流呈高信號 原因

13、：3）偶回波血流呈高信號 在多回波信號中，平行于切層面的血管偶數(shù)回波信號比奇數(shù)回波信號強(qiáng)。,MRI原理,血流呈高信號,第一回波血流表現(xiàn)為門脈低信號,偶回波血流表現(xiàn)為高信號,MRI原理,血流呈高信號 4）梯度回波序列血流呈現(xiàn)高信號 流動質(zhì)子群的相位重聚不需要180脈沖，流動質(zhì)子群信號的產(chǎn)生不一定在切層內(nèi)，所有被激勵的質(zhì)子也形成MR信號。流速快的血流呈現(xiàn)高信號。TE短，平行于切層面的血管信號也較強(qiáng)。,MRI原理,血流呈高信號,頸部橫軸位FLASH準(zhǔn)T1加權(quán)像，（TR220/TE10?FL90） 頸總、頸靜脈、椎動脈表現(xiàn)為高信號,MRI原理,磁共振血管造影 一、MRA的基本理論和主要技術(shù) （一）飛越

14、時間和流入性增強(qiáng)效應(yīng) 反映流動質(zhì)子群與周圍靜止組織縱向磁化矢量的宏觀變化。 （二）流動液體的相位效應(yīng) （三）梯度運(yùn)動相位重聚技術(shù) （四）預(yù)飽和技術(shù),MRI原理,化學(xué)位移成像與頻譜分析 化學(xué)位移因分子環(huán)境（既核外電子結(jié)構(gòu)）不同引起共振頻率上的差異。 頻譜分析不同分子環(huán)境其頻率上的差異僅百余或數(shù)百赫茲（Hz），其數(shù)量與所檢測原子核共振頻率差異相對應(yīng)為數(shù)個ppm。運(yùn)用化學(xué)位移的方法研究分子結(jié)構(gòu)即頻譜分析。,MRI原理,一、化學(xué)位移偽影 在人體同一部位脂質(zhì)中的氫質(zhì)子發(fā)出的信號離開了水質(zhì)子發(fā)出的信號，在圖像上處于不同的像素位置，從而在梯度編碼方向上脂質(zhì)含量差異很大的兩種組織的界面，可出現(xiàn)黑白不同的條帶狀

15、影。把這種質(zhì)子共振頻率差異形成的圖像失真，稱為“化學(xué)位移”偽影。,MRI原理,二、水和質(zhì)子像 利用水和脂子兩種質(zhì)子共振頻率上的差異可分別形成純水或脂質(zhì)的質(zhì)子圖像，其成像方法有兩種，一為Dixion法，一為CHESS法。,MRI原理,三、MR波譜分析 1、在出現(xiàn)強(qiáng)的水和脂肪信號的情況下，利用抑制技術(shù)行氫原子的頻率分析，可測定人腦某些低濃度的代謝產(chǎn)物。 2、P的磁共振頻譜分析（MRS）可判定磷的代謝產(chǎn)物如三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、磷酸肌苷PCr、無機(jī)磷等的濃度。,質(zhì)量控制,偽影 1、化學(xué)偽影偽影,質(zhì)量控制,2、卷褶偽影 被檢查解剖部位的大小超出視場（FOV）范圍時，F(xiàn)OV以外的部

16、分的解剖部位的影像移位移位或卷褶到下一張圖像上。,質(zhì)量控制,3、部分容積效應(yīng) 4、運(yùn)動偽影 1）生理運(yùn)動偽影,質(zhì)量控制,2）自主性運(yùn)動偽影,肝臟掃描相位/頻率交換前后主動脈搏動偽影變化,質(zhì)量控制,自主性運(yùn)動偽影,腦脊液波動偽影 FLASH T1加權(quán)像,MRI原理,3）金屬異物偽影,胸罩鉤引起的偽影,避孕器周圍的低信號盲區(qū),造影劑,原理：某些物質(zhì)進(jìn)入人體后，能改變質(zhì)子周圍的局部磁場，如Gd。這些物質(zhì)接進(jìn)共振著的氫質(zhì)子時，造成T1和T2時間明顯縮短。這種能引起質(zhì)子弛豫時間縮短的物質(zhì)為“順磁性物質(zhì)”。用于MRI檢查的順磁性物質(zhì)被稱為順磁性造影劑（PCM）。臨床應(yīng)用最廣泛的MRI造影劑為Gd-_DTP

17、A(釓-二乙烯五胺乙酸)。,造影劑,藥物動力學(xué)基礎(chǔ) 特性：1、弛豫性強(qiáng) 2、毒性小 3、安全系數(shù)大 4、細(xì)胞外分布 5、不通過正常的血腦屏障 6、迅速由腎臟排泄 7、在人體內(nèi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 8、具有高容解度,造影劑,Gd-DTPA的臨床應(yīng)用 劑量與注射速度 由于它的濃度與MRI信號強(qiáng)度之間不存在線性關(guān)系，劑量為0.1mmol/kg，60秒注射完畢。,造影劑,Gd-DTPA的臨床應(yīng)用 一、中樞神經(jīng)系統(tǒng) 1、發(fā)現(xiàn)腦外、脊髓外等信號的小病變。 2、確定腦外或腦內(nèi)腫瘤。 3、進(jìn)一步顯示腫瘤內(nèi)部情況。 4、鑒別水腫與病變組織。 5、某種程度上區(qū)分腫瘤與非腫瘤組織。 6、碘過敏者。,造影劑,Gd-DTPA的臨床

18、應(yīng)用（中樞神經(jīng)系統(tǒng)）,左側(cè)小聽神經(jīng)瘤,增強(qiáng)前,增強(qiáng)后,造影劑,Gd-DTPA的臨床應(yīng)用（中樞神經(jīng)系統(tǒng)）,前顱凹底轉(zhuǎn)移瘤,造影劑,Gd-DTPA的臨床應(yīng)用（中樞神經(jīng)系統(tǒng)）,胸段髓內(nèi)腫瘤,造影劑,Gd-DTPA的臨床應(yīng)用（中樞神經(jīng)系統(tǒng)）,鞍上生殖細(xì)胞瘤 SE序列T1加權(quán)增 強(qiáng)前、后,信號異常的病理生理基礎(chǔ),MRI的信號強(qiáng)度是多重組織特征參素的可變函數(shù)，它所反映的病理生理基礎(chǔ)較CT更廣泛，具有更大的靈活性，從而決定了這種檢查方法更具有開拓性。 T1、T2時間、氫質(zhì)子密度、血液（或腦脊液）的流動、化學(xué)位移對圖像對比度起了重要作用，它是區(qū)別不同正常組織，區(qū)分正常與異常組織的主要MRI診斷基礎(chǔ)。,信號異常

19、的病理生理基礎(chǔ),骨胳肌T1長,骨皮質(zhì)H密度低,T1圖,信號異常的病理生理基礎(chǔ),T2圖,水腫T2長,含鐵血黃素T2短,轉(zhuǎn)移瘤,軟骨肉瘤,信號異常的病理生理基礎(chǔ),3T腦的MRA,血管信號強(qiáng)弱與掃描脈沖序列所使用的掃描參數(shù)有關(guān),信號異常的病理生理基礎(chǔ),頸部椎管內(nèi)腫瘤,增強(qiáng)前,增強(qiáng)后,信號異常的病理生理基礎(chǔ),水 1、MR信號的80%來自細(xì)胞內(nèi)，20%源自細(xì)胞外間隙。 2、自由水：有較高的自由運(yùn)動頻率，T1長。 結(jié)合水：依附大分子如蛋白質(zhì)周圍構(gòu)成水化層，自由運(yùn)動頻率大幅減小，接近拉摩爾共振頻率（6-65MHz），T1時間也很長。,信號異常的病理生理基礎(chǔ),自由水和結(jié)合水的意義： 囊性星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤與囊腫，CT均表現(xiàn)為低密度，不易區(qū)別。MRI在T1圖上由于囊性星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤中的囊液富含蛋白質(zhì)，T1短于腦脊液，所以信號較腦脊液高。,信號異常的病理生理基礎(chǔ),星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤T1低信號，T2高信號。,信號異常的病理生理基礎(chǔ),腦外腫瘤T1和T1增強(qiáng)后,信號異常的病理生理基礎(chǔ),MRI較CT更能顯示腦軟化灶，因腦軟化灶在顯微鏡下由腦實質(zhì)分隔的小囊組織成，靠進(jìn)蛋白質(zhì)表面的膜狀結(jié)構(gòu)，有較多結(jié)合水，T1較短，圖像較CT清楚。 所以MRI更接近病理所見。,信號異常的病理生理基礎(chǔ),梗阻性腦積水時，腦脊液滲漏到周圍腦白質(zhì)，變成結(jié)合水，信號高于腦脊液。 病變內(nèi)蛋白質(zhì)含量高，結(jié)合水含量也高