1、MRI醫(yī)師上崗證考試輔導(dǎo)材料（一）1磁共振成像與臨床應(yīng)用 2問題的提出：1、什么是磁共振成像?2、磁共振成像與其它影像技術(shù)學(xué)比較;3、磁共振成像的臨床應(yīng)用;3(一) 醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展史回顧1 、 X線診斷學(xué)(X-raydiagnosis)41895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線，并用于人體進行醫(yī)學(xué)檢查，形成了X線診斷學(xué)，奠定了影像醫(yī)學(xué)（Medical imageology）的基礎(chǔ)。至今仍是影像醫(yī)學(xué)當(dāng)中的主要內(nèi)容之一，應(yīng)用普遍。52、影像診斷學(xué) （Diagnostic imageology）5060年代超聲與核素掃描用于人體檢查，出現(xiàn)了超聲成象（Ultrasonograph,USG）和閃爍成象（-Scintigr

2、aphy）62、影像診斷學(xué) （Diagnostic imageology）7080年代出現(xiàn)X線計算機成象（X-ray computed tomograph, CT）磁共振成像（ Megnetic resonance image,MRI）發(fā)射體層成象（emission computed tomograph,ECT）73、影像醫(yī)學(xué)（Medical imageology）70年代迅速興起了介入性放射學(xué)（Interventional radiology）,即在影象監(jiān)視下采集標(biāo)本或在影象診斷的基礎(chǔ)上對某些疾病進行治療，使影象診斷學(xué)發(fā)展為影象醫(yī)學(xué)的嶄新局面。8上述各種成象技術(shù)、成象原理與方法不同，診斷價值

3、與限度各異，但都是人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和器官成象，從而了解人體解剖與生理功能狀況及病理變化，以達到診斷的目的，都屬于活動器官的視診范疇。9（二）磁共振成象1、簡介： 磁共振現(xiàn)象。1946年美國哈佛大學(xué)Purcell和斯坦福大學(xué)的Bloch各自獨立發(fā)現(xiàn)了該現(xiàn)象。由于這一發(fā)現(xiàn)在物理、化學(xué)上具有重大意義，二人獲得了1952年的諾貝爾物理獎。10簡介在一個較長時間里MR主要用于研究分子結(jié)構(gòu)1967年在活動物身上首次獲得了MR信號1972年有人用兩個充水試管成功地獲得了第一幅氫質(zhì)子的二維磁共振圖象11簡介1974年出了活鼠的MR圖象1978年出了第一幅人體頭、胸、腹圖像1980年商品MRI機開始應(yīng)用于臨床12簡

4、介從1978年5月28日獲得第一幅人體MR影像以來，MR在臨床和科學(xué)研究方面起了重要的作用，Lavterbur和Mansfields在磁共振技術(shù)的杰出貢獻，獲得2003年諾 貝爾生物醫(yī)學(xué)獎。13 2、磁共振成像原理： MRI定義：MRI屬于生物磁（核磁）自旋成像技術(shù)，是利用收集磁共振現(xiàn)象所產(chǎn)生的信號而重建圖像的成像技術(shù)14何為生物磁（核磁）呢？（1）永磁：所有物質(zhì)均具有不同程度的磁性，某些物質(zhì)有很強的磁效應(yīng)，其特點為在其周圍自發(fā)地產(chǎn)生強磁場。（2） 電磁：環(huán)形線圈里的電流，在其周圍產(chǎn)生磁場。（3）核磁生物磁。三種磁15自然里任何原子核內(nèi)場含有質(zhì)子與中子，統(tǒng)稱為核子，都帶正電核。核子像地球一樣具

5、有自旋性，并產(chǎn)生自旋磁場，但偶數(shù)核子的原子核其自旋產(chǎn)生的磁場相互抵消，不能產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象，只有含有奇數(shù)的核子才能產(chǎn)生磁矩或磁場。16生物組織中的1H、13C、19F、31P均為奇數(shù)核子。但現(xiàn)今MRI研究和使用最多的為1H，這是因為1H占活體組織原子數(shù)量的2/3，其中主要位于生物組織的水和脂肪中。因1H只有一個質(zhì)子，故1H的MRI圖像亦稱為質(zhì)子像。此即核磁生物磁。17需要說明的一點，這里的“核”指磁共振成像涉及到的原子核，與核素成像無關(guān)。為了避免“核” 字引起人們的誤解與疑懼，所以目前通稱為磁共振（Megnatic resonance ，MR）。18上面我們對什么是“核”，什么是“磁”有了一個初

6、步認識，那么何為“磁共振”呢？19什么是核磁共振？核子間能量的吸收與釋放亦可引起共振。如果這一過程在一個磁場中進行即為“核磁共振”。20什么是共振？共振為能量從一個客體或系統(tǒng)傳送至另一個客體或系統(tǒng)，而接收者與驅(qū)動者有相同的固有頻率，在此基礎(chǔ)上發(fā)生與驅(qū)動者相同的頻率振動叫共振。這種現(xiàn)象在物理學(xué)的一些領(lǐng)域中可以見到，例如一個靜止的音叉在另一個振動音叉的不斷作用下發(fā)生的同步振動。21核磁共振必須有三個條件和步驟。（1）必須有一個巨大的磁體，這個磁體能產(chǎn)生一個恒定不變的強大靜磁場（B0）。將氫質(zhì)子（即廣泛存在氫質(zhì)子的人體）處于這個磁體的孔腔內(nèi)。此前人體眾多的氫質(zhì)子自旋運動產(chǎn)生的磁矩，在其自旋軸的排列上

7、并無一定規(guī)律。在大磁體的均勻強磁場中，這些小磁矩的自旋軸將按磁力線的方向重新排列，形成縱向磁化。這些處于縱向磁化的質(zhì)子是下一步射頻脈沖激發(fā)作用的對象。22（2）通過表面線圈從與B。磁力線垂直方向上旋加一個小的射頻磁場（RF脈沖，Radio frequency pulse），這一脈沖必須與質(zhì)子頻率相同使人體質(zhì)子（受檢部位）從中吸收能量偏離靜磁場B0方向（Z軸），而在垂直于Z軸的XY平面上同步、同相運動，產(chǎn)生一個新的磁化，即橫向磁化。23 （3）中斷射頻磁場（RF脈沖），吸收了能量的質(zhì)子釋放出能量，并逐步回到靜磁場B0方向（Z軸）。這一核子能量的躍遷和跌落過程即為核磁共振現(xiàn)象。如果我們將釋放出的電

8、磁能用線圈接受起來，即可轉(zhuǎn)為MR信號了。24 施加射頻脈沖和接收脈沖電磁能的過程稱為磁共振的激勵過程。當(dāng)脈沖停止后受激勵的質(zhì)子群形成的橫向磁化，自發(fā)地恢復(fù)到縱向磁化的過程稱馳豫過程。25馳豫過程有兩種：縱向馳豫 T1橫向馳豫 T226橫向馳豫T2定義尾90。脈沖停止后，橫向磁化量衰減到其原來值37%的時間。（即質(zhì)子群X軸上由同步、同相運動變?yōu)楫惒?、異相）?27縱向馳豫T1定義為90。脈沖停止后，縱向磁化矢量達到其最終平衡狀態(tài)63%的時間。（即質(zhì)子群回到Z軸）。28人體不同器官的正常組織與病理組織T1、 T2值是相對固定的，這種組織間馳豫時間上的差別是MRI的成象基礎(chǔ)。必須知道T1長于T2。T

9、1大約是2510倍于T2。其絕對值T1為3002000 ms左右；T2大約為130150 ms。293、磁共振成象的具體實施過程：掃描序列自旋回波(Spin echo.SE) 序列為現(xiàn)今MR掃描最基本、最常用的脈沖序列，其過程為先發(fā)射一個90射頻脈沖，間隔數(shù)至數(shù)十毫秒（ms），間隔時間以Ti表示，再發(fā)射一個180 射頻脈沖，其后10100多ms測量回波信號的強度。30 90脈沖至測量回波的時間稱為回波時間 （）TE=2Ti，180脈沖至下一個90。脈沖之間的時間為T，重復(fù)這一過程，2個90。脈沖之間的時間為重復(fù)時間（repetition time .TR）。31上述過程簡述為： 90脈沖等待T

10、E/2 180脈 沖等待TE/2 記錄信號一定時間后， 重復(fù)下一個脈沖序列。32再強調(diào)上述序列的基本原理：90 射頻脈沖使縱向磁化矢量M轉(zhuǎn)到XY平面，形成橫向磁化矢量。90 射頻脈沖后同步旋進的質(zhì)子群去向位，橫向磁化矢量由大變小，最終到零。此過程猶如把合起來的折扇又逐漸張開。33180 脈沖后再次使去向位的質(zhì)子群繞X軸轉(zhuǎn)180。重新聚攏相位重聚，折扇再次合攏。34 組織特征參數(shù)圖象加權(quán)象（Weighted image,WI）人體不同組織，不論它們是正常的還是異常的，有它們各自的、以及質(zhì)子密度值，這是區(qū)分正常與異常以及診斷疾病的基礎(chǔ)。為了評判被檢組織的各種參數(shù)，人們通過調(diào)節(jié)重復(fù)時間、回波時間，以

11、得到突出某個組織特征參數(shù)圖象，這種圖象被稱為加權(quán)象（Weighted image,WI）。35把分別主要反映組織、馳豫時間和質(zhì)子密度（）特性的圖象，相應(yīng)稱做加權(quán)、加權(quán)和（）加權(quán)象。36 加權(quán)象：短、短。因各種生物組織的縱向馳豫時間（）約ms左右，把重復(fù)時間（）定為ms，則 脈沖后ms時組織的縱向磁化還未完全恢復(fù)，因此，差別將以信號強度的差別顯示出來。37短時如定為或ms，對回波信號差別不能顯示出來。因?qū)π盘柕挠绊懼饕獮?，反映的是組織不同信號強度的差別，即加權(quán)像。382加權(quán)象：長、長。選用比組織縱向馳豫顯著長的（2000-4000ms）又選用與生物組織T2相似的時間為TE（90-120）。則90

12、。脈沖后2000ms時，則所有組織都將完全馳豫，恢復(fù)它們的縱向磁化，受檢組織間T1差別不影響信號。而兩個不同T2組織的信號強度的差別明顯，TE越長，這種差別越顯著。此即T2加權(quán)象。39質(zhì)子密度N（H）加權(quán)象：長TR、短TE。選用比組織T1顯著長的TR（2000-4000ms）, 又選用比生物組織T2明顯短的時間為TE（15-25 ms）。則90脈沖后2000 ms時則所有組織都將完全馳豫恢復(fù)縱向磁化，這時組織間T1差別不影響信號。而T2組織的信號強度的差別還未顯示出來。它反映出的信號主要與質(zhì)子密度（即受檢組織氫原子數(shù)量）有關(guān)，此即質(zhì)子加權(quán)象。由于多數(shù)組織質(zhì)子數(shù)量相差不大，信號強度主要由T2決定

13、，所以將此加權(quán)象又稱為輕度2加權(quán)象。40MR圖象信號解釋: 反映在圖象上的信號，高信號是白的，低信號是黑的，中等信號是灰的。短T1意味著縱向磁化恢復(fù)得快，得高信號（白）；而短T2意味著橫向磁化消失得快，得低信號（黑）；長T1意味著縱向磁化恢復(fù)得慢，得低信號（黑），長T2意味著橫向磁化消失得快，得高信號（白）。41幾種有組織定性價值的MR信號：T1高信號、T2高信號脂肪 正鐵血紅蛋白T1低信號、T2低信號氣體 鈣化 骨皮質(zhì) 等T1低信號、T2高信號水 如腦脊液 水腫帶 等42層面選擇、層厚、信號準(zhǔn)確位置 MR圖象的層面選擇以及信號來自何處依賴于梯度磁場。為了對某一特定層面進行檢查，在外磁場上附加

14、第二個磁場，其場強依部位而不同，稱之為梯度場。梯度場由梯度線圈產(chǎn)生，用于改變原有的磁場強度 ，場強不同，不同層面的質(zhì)子相應(yīng)變化不同，因此，不移動病人就可以任意層面成象。43梯度磁場另有兩套功能相應(yīng)編碼頻率編碼 上述兩者方式與層面選擇大致相似，從而實現(xiàn)每個體素的空間定位 44層厚的選擇：我們使用的RF不是單一頻率而是一個范圍內(nèi)的頻率，這個范圍稱作帶寬。范圍窄掃描層薄，范圍寬掃描層厚。另一種方法是控制梯度場的大小。454 、MR設(shè)備：兩大部分：一、磁體、梯度線圈射頻系統(tǒng)及MR信號、接受器，這一部分負責(zé)MR信號產(chǎn)生、探測與編碼；二、模擬轉(zhuǎn)換器、電子計算機、磁盤等，這一部分負責(zé)數(shù)據(jù)處理，圖象重建，顯示

15、與存儲。46磁體:分三種常導(dǎo)型（阻抗型）：是由電流通過線圈產(chǎn)生磁場，線圈分為幾組，有明顯的電阻，它只有在電流通過時才有磁性，電阻消耗電能并使磁體產(chǎn)熱，必須加以冷卻，阻抗磁體場強為，不能太高，否則磁體熱量無法冷卻。47永磁型：由鐵磁物質(zhì)組成。其場強較低，只能達到。磁場穩(wěn)定性較差，均勻性也較差。48超導(dǎo)型：由導(dǎo)線的電流產(chǎn)生磁場，與阻抗型的差別在于導(dǎo)線由超導(dǎo)材料制成，并使其處于液氦中，在-269時，導(dǎo)線失去了對電流的阻力。一旦通入一次電流，電流就可持久地流動而產(chǎn)生一個恒定磁場。超導(dǎo)磁體的優(yōu)點為：場強高，可達；磁場均勻，穩(wěn)定，可用于MRA和MRS等。49梯度線圈 梯度線圈：為帶電線圈，位于雌體體圓桶內(nèi)

16、部，梯度線圈的用途在于形成梯度場，提供成象的位置信息。 50梯度線圈有三種: 層面選擇梯度頻率編碼梯度相位編碼梯度51 射頻發(fā)射器： 用來發(fā)射射頻脈沖，使磁化的氫質(zhì)子吸收能量產(chǎn)生共振，在馳豫過程中，氫質(zhì)子釋放能量并發(fā)出MR信號，后者為檢測系統(tǒng)所接受。因此，射頻系統(tǒng)主要由發(fā)射與接受兩部分組成，其部件包括發(fā)射器、功率放大器、發(fā)射線圈、接受線圈及低噪聲信號放大器等。52計算機系統(tǒng)陣列處理機 用于數(shù)據(jù)處理及二維傅立葉轉(zhuǎn)換磁盤 MR處理機，包括各類存儲器53圖象存儲顯示器，MR圖象與原始數(shù)據(jù)存在磁盤、軟盤里，通過顯示屏可隨時顯示操作臺 分診斷臺與后處理臺，前者控制掃描，后者評價圖象，部分功能可在兩個臺上

17、同時進行545 MR檢查和診斷的優(yōu)點高對比度：a、MR軟組織對比度明顯高于CT，能很好地區(qū)分腦的灰、白質(zhì)和神經(jīng)核團；b、不用造影劑可顯示心房、心室及大血管腔；c、可使關(guān)節(jié)軟骨、肌肉、椎間盤、半月板等成象而直接顯示；d、多種成象參數(shù)即T1、T2、H1、流速等，提供多種成象信息。CT僅有一個成象參數(shù)，即X線吸收系數(shù)。55分子生物學(xué)和組織學(xué)診斷的新途徑：由于T1、T2可反映質(zhì)子群周圍分子生物學(xué)和組織學(xué)特征，在質(zhì)子圖象上對特定感興趣區(qū)再行31P的波譜分析以及23Na的MRI，可在不同程度上反映正常和病變區(qū)的分子生物學(xué)和組織學(xué)特征，使影像診斷向分子生物學(xué)和組織學(xué)方向的發(fā)展上邁進了一大步。 56 T1WI

18、對正常解剖結(jié)構(gòu)顯示較好，T2WI對病變的顯示較為敏感。與正常組織相比，T1、T2的延長和縮短，T1、T2值以及病變和正常區(qū)域信號強度比的測量，在病變的發(fā)現(xiàn)以及定性診斷上都有意義。57心臟、大血管形態(tài)和功能診斷的提高。SE序列時，利用流空效應(yīng)，T1WI和T2WI心臟和大血管內(nèi)臟均表現(xiàn)為低信號，可診斷心臟、大血管病變；區(qū)分肺動脈和縱隔、肺門淋巴結(jié)；區(qū)分縱隔腫塊和動脈瘤；不用造影劑可行心臟動態(tài)和血流速度的分析。58無骨偽影：如對后顱凹的檢查，在圖象質(zhì)量和對病變的診斷顯著優(yōu)于CT。任意方位斷層，在顯示病變范圍、立體的觀察病變上很有幫助。無損傷的安全檢查?？臻g分辨率高。596 MR檢查的適應(yīng)癥中樞神經(jīng)系

19、統(tǒng)：位置固定，不受呼吸、心跳、胃腸蠕動及大血管搏動的影響。運動偽影少，無骨偽影干擾，所以MR對腦與脊髓效果最佳，大多數(shù)病例可做出定位與定性診斷。60a、腦血管病變：缺血性中風(fēng)比CT敏感，出血性中風(fēng)如大灶與小灶性出血，腦干出血，蛛網(wǎng)膜下腔、硬膜外、硬膜下血腫，動脈瘤，動靜脈畸形，海綿狀血管瘤優(yōu)于CT及DSA。61b、感染與炎癥：各種細菌、病毒、霉菌性腦炎與腦膜炎，結(jié)核性腦膜炎與肉芽腫，對弓形體腦炎，腦囊蟲，包蟲病等均可做出定性診斷，并能分期、分型。62c、腦部退行性變：顯示皮質(zhì)、髓質(zhì)及彌漫性腦萎縮優(yōu)于CT，能顯示皮質(zhì)下動脈硬化性腦病，一氧化碳中毒，甲旁低，帕金森氏綜合癥等病變影象特征。63d、腦

20、白質(zhì)病變：對多發(fā)性硬化，彌漫性硬化等有重要價值，可確診異染性白質(zhì)營養(yǎng)不良，腎上腺白質(zhì)營養(yǎng)不良等髓鞘發(fā)育障礙。64e、腫瘤：腦瘤在MR上有形態(tài)學(xué)與異常信號兩種改變，除占位效應(yīng)外，多數(shù)腦瘤呈長T1與長T2信號。MR對顯示瘤內(nèi)出血尤為敏感，注射Gd-DTPA可分辨膠質(zhì)瘤的惡性程度，并能分辨瘤組織與水腫區(qū)。65f、外傷：對挫裂傷內(nèi)的軟化壞死與出血灶分辨十分清楚，對各種出血顯示清晰且持續(xù)長久。66g、腦室與蛛網(wǎng)膜下腔病變，能顯示室間孔與導(dǎo)水管，易于分辨梗阻性或交通性腦積水。MR對顯示蛛網(wǎng)膜囊腫及腦室內(nèi)腫瘤等敏感。67h、先天發(fā)育畸形： MR是最敏感，準(zhǔn)確的方法。68i、脊髓與脊椎病變：在矢、冠、軸三個位置上可直接