MR常用序列成像基本原理PPT參考課件.ppt

1、磁共振成像MRI （Magnetic Resonance Imaging）,常用序列及成像基本原理,主講人：唐孝春,1,主要內(nèi)容,簡要介紹磁共振成像基本原理及概念 磁共振常用檢查方法及臨床應(yīng)用 如何閱讀磁共振圖像 結(jié)合實際閱讀病例圖像,2,X線源 體外放射源（核素） 聲能 磁場 微電子技術(shù) 計算機技術(shù),醫(yī)學影像學各種技術(shù)涉及：,3,當今的醫(yī)學影像學內(nèi)容包括： 傳統(tǒng)X線診斷學 透視 照相 （普通攝影、體層攝影） 造影 計算X線攝影 (computed radiography，CR) 數(shù)字X線攝影 （Digital radiography，DR) X線CT (computed Tomography

2、， CT) 數(shù)字減影血管造影 （Digital Subtraction Angiography， DSA ） 介入放射學 （interventional radiology) 超聲成像（Ultrasonic Imaging）,4,發(fā)射型計算斷（體）層攝影（Emission computed Tomography， ECT ） 正電子發(fā)射型計算斷（體）層攝影（PositronEmission computed Tomography, PET ） 單光子發(fā)射型計算斷（體）層攝影（Singlephoton Emission computed Tomography, SPECT ） 磁共振成像（Mag

3、netic Resonance Imaging ,MRI） 分子影像學（Molecular Imaging）21世紀最前沿課題 技術(shù)： PET或PET-CT、MR、CT、光學成像（生物發(fā)光、熒光） 信息放射學系統(tǒng)（ radiology information system) 圖像存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System, PACS) 影像科管理、quality control,QC、quality assurance,QA.,5,全新的醫(yī)學影像學在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用包括： 影像診斷學：X線、CT、DSA、MRI、US、 ECT等。 影像介

4、入性治療學：DSA、超聲、CT、MR等。 信息放射學：影像學工作管理、質(zhì)控；影像 的傳輸與存儲（PACS）存儲、 傳輸、遠程會診（遠程放射學 teleradiology),6,1946 發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象 Bloch Purcell 1971 發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時間長 Damadian 1973 做出兩個充水試管MR圖像 Lauterbur 1974 活鼠的MR圖像 Lauterbur等 1976 人體胸部的MR圖像 Damadian 1977 初期的全身MR圖像 Mallard 1980 磁共振裝置商品化 2003 諾貝爾獎金 Lauterbur Mansfierd,時間,發(fā)生事件,作者或公司

5、,磁共振發(fā)展史,7,8,磁共振成像的原理,9,10,實現(xiàn)人體磁共振成像的條件:,人體內(nèi)氫原子核 H+ 作為磁共振中的靶子，它是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。H核只含一個質(zhì)子不含中子，最不穩(wěn)定，最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象 有一個穩(wěn)定的 靜磁場（磁體）：常導型、永磁型、超導型。0.153.0T 梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象 信號接收裝置：各種線圈 計算機系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等,11,人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。 自然狀態(tài)下， H核進動雜亂無章，磁性相互抵消,按照單一核子進動原理,質(zhì)子群在靜磁場中形成的宏觀磁

6、化矢量M,z,M,y,x,進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎(chǔ),12,Z,Z,Y,Y,X,B0,X,MZ,MXY,A:施加90度RF脈沖前的磁化矢量Mz B:施加90度RF脈沖后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor頻率橫向施進 C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面,A,B,C,在這一過程中，產(chǎn)生能量,13,B0,Z,Z,Z,Z,Z,Y,Y,Y,Y,Y,X,X,X,X,X,90度,（3）（5）該過程稱弛豫(relaxation)，即將能量（MR信號）釋放出來。整個

7、弛豫過程實際上是磁化矢量在橫軸上縮短（橫向或T2弛豫），和縱軸上延長（縱向或T1弛豫）。而人體各類組織均有特定T1、T2值，這些值之間的差異形成信號對比,（1）靜磁場中,（2）90度脈沖,（3）脈沖停止后,（4）停止后一定時間,（5）恢復(fù)到平衡狀態(tài),14,15, 人體進入磁場磁化施加射頻脈沖、H核磁矩發(fā)生90。偏轉(zhuǎn)，產(chǎn) 生能量射頻脈沖停止、弛豫過程開始，釋放所產(chǎn)生的能量（形成MR信 號）信號接收系統(tǒng)計算機系統(tǒng) 在弛豫過程中，即釋放能量（形成MR信號），涉及到2個時間常數(shù)：縱向 弛豫時間常數(shù)T1；橫向弛豫時間常數(shù)T2 加權(quán)（weighted ）的概念：MR成像過程中，T1、T2弛豫二者同時存在，

8、 只是在某一時間內(nèi)所占的比重不同。如果選擇突出縱向（T1）弛豫特征的 掃描參數(shù)（脈沖重復(fù)時間和回波時間，以毫秒計）用來采集圖像，即可得 到以 T1弛豫為主的圖像，當然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫 為主，故稱為T1加權(quán)像（weighted Imaging WI）。如果選擇突出橫向 （T2）弛豫特征的掃描參數(shù)采集圖像 加權(quán)或稱權(quán)重，有側(cè)重、為主的意思 因為人體各種組織如肌肉、脂肪、體液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫 時間值，所以形成的信號強度各異，因此可得到黑白不同灰度的圖像,16,磁共振常規(guī)檢查圖像的特點,層面成像、成像參數(shù)多、任意多方位直接成像、血管流空效應(yīng),17,人 體 不

9、 同 組 織 的 MR 信 號 特 點,18,黑白灰度對比：X光片、CT均以密度高低為特征 MR圖象是以信號高低/強弱為特征 水： 長T1（黑）、長T2（白） 骨皮質(zhì)、完全性的鈣化：黑（無信號） 脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰） 血流：常規(guī)掃描為流空（黑） 肌肉：長T1（黑）、短T2（黑） 大多數(shù)腫瘤：長T1、長T2 黑色素瘤：短T1、短T2,19,磁 共 振 成 像 檢 查 方 法,普通檢查 T1WI、T2WI、FLAIR、FS_T2WI 水成像 MRM MRCP MRU 血管成像 MRA MRV 功能成像 PWI DWI DTI 強化掃描 GD_DTPA,20,MR檢查方法,普通檢查：采

10、用不同脈沖序列、不同方位，對病變部位進行掃描（包括脂肪或水抑制 ）。,21,FLAIR（Fluid Attenuated Inversion Recovery) 抑制水的重度T2加權(quán)像,也稱黑水技術(shù)。即抑制自由水，如腦脊液，對鄰近腦脊液病變的顯示更有利。,22,增強檢查：靜脈內(nèi)注射造影劑進行掃描，用于鑒別診斷等。MR所用造影劑與CT的造影劑不同，除不是碘劑不存在過敏之外，其作用的原理也不同。,23,MR造影劑 （順磁性物質(zhì)）是改變病變部位磁環(huán)境，縮短H質(zhì)子的T1、T2弛豫 （但T2的縮短不如T1明顯） 造影劑入血行病變組織間隙 與病變組織大分子結(jié)合T1馳豫接近脂肪或Larmor頻率T1縮短強化

11、（白），（稱間接增強） 影響因素：病變區(qū)的血流；灌注；血腦屏障。與血液內(nèi)的藥濃度不絕對成正比，達一定濃度后不起作用。,直接提高 病變區(qū)X線衰減值 （稱直接增強）,CT造影劑 （碘制劑）,血管豐富程度 血流灌注如何 血液內(nèi)碘濃度高低 血腦屏障完整與否,24,腦膜瘤？術(shù)后兩年小腦多發(fā)病灶,25,特殊檢查：, 血管成像（Magnetic Resonance Angiography MRA）利用流動的血液進行血流的直接成像 可用于動脈或靜脈的檢查，若同時使用造影劑，稱增強血管成像（CE-MRA)。 血管成像用于血管畸形、動脈瘤、血管狹窄或閉塞。但目前仍不能代替DSA。 特點：簡便、無創(chuàng)傷,26,流空效

12、應(yīng)示意圖,27,28, 水成像,膽道成像（Magnetic Resonance Cholangio-pancreatography ）MRCP 不使用造影劑，利用膽汁（水）進行成像。用于膽道梗阻檢查。,29,尿路成像（Magnetic Resonance Urography）MRU 不使用造影劑，利用尿液進行成像。,30,硬膜囊成像（Magnetic Resonance Myelography）MRM 不使用造影劑，利用腦脊液進行成像。,31,內(nèi)耳膜迷路成像（Magnetic Resonance Labyrinthography) MRL 不使用造影劑利用迷路內(nèi)的淋巴液進行成像。,32,功能M

13、R成像(fMRI): 1、灌注加權(quán)成像(Perfusion-Weighted Imaging)PWI包括外源性和內(nèi)源性。2、彌散加權(quán)成像(Diffusion-Weighted Imaging)DWI3、擴散張量成像(Diffusion Tensor Imaging)DTI 4、MR波譜分析(Magnetic Resonancespectroscopy)MRS,33,神經(jīng)元興奮區(qū)興奮性,興奮區(qū)靜脈血中氧和血紅蛋白相對,去氧血紅蛋白相對,去氧血紅蛋白 的順磁作用， 可使T2*信號,由于去氧血紅蛋白的減少,神經(jīng)元興奮區(qū)信號相對,內(nèi)源性PWI稱血氧水平依賴法（BOLD）簡單原理,34,外源性灌注加權(quán)成

14、像PWI：用超快速MR掃描技術(shù)，進行造影劑跟蹤，顯示造影劑首次通過的組織血流灌注情況并依需要作延遲增強（常用于腦、心肌的檢查）,彌散加權(quán)成像DWI：是以MR流動效應(yīng)為基礎(chǔ)的成像方法。與MRA不同的是：MRA觀察的是宏觀的血流現(xiàn)象，而DWI觀察的是微觀的水分子流動擴散現(xiàn)象,腦發(fā)生缺血時,PWI先有異常,出在6小時內(nèi)(超急期),此時溶栓治療, 療效最佳；若出現(xiàn)DWI異常時,則易出血；若T2WI出現(xiàn)病灶時,則為不可逆的。 PWI-DWI-T2WI,35,腦彌散加權(quán)成像（DWI）是使用一對大小相等、方向相反的擴散敏感梯度場。該梯度場對靜止組織作用的總和為零，但水分子在不斷擴散，受該梯度場影響而產(chǎn)生相位

15、變化。梗死區(qū)域水含量增加，其早期細胞毒性水腫使水分子擴散下降，而在產(chǎn)生T2信號改變之前，在DWI顯示出早期的腦梗死。,36,理解彌散成像的原理,細胞正常，水分子游動自由。,細胞毒性水腫時，較多的細胞外 液進入細胞內(nèi)，使細胞內(nèi)、外水 分子游動緩慢,胞,細,水,子,分,37,磁共振擴散張量成像(MR-DTI)技術(shù)是近年來在MR-DWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的成像及后處理技術(shù),它利用組織中水分子的自由熱運動的各向異性的原理,探測組織的微觀結(jié)構(gòu),達到研究人體功能的目的。目前,DTI是唯一可在活體顯示腦白質(zhì)纖維束的無創(chuàng)性成像方法。,38,39,磁共振波譜（MRS）：研究人體能量代謝病生理改變。通過顯示組織生化學波譜，發(fā)現(xiàn)病變，這種生化代謝異常更早于病理形態(tài)學異常。MRI + MRS = 診斷 ，更敏感、更早期、更特異,MRS是一種化學位移技術(shù)。均勻磁場中，同種元素的同一種原子由于其化學結(jié)構(gòu)差異，拉莫爾頻率也不相同，這種頻率差異稱化學位移 MRS實際是某種原子的化學位移分布圖。橫軸：化學位移，縱軸：各種具有不同化學位移原子的相對含量,40,怎樣閱讀常規(guī)檢查的MR圖像,1、核對申請單，熟悉圖像上的常用標記：姓名、年齡、日期、左右、層厚以及增強的標記，