MRI檢查技術新鄉(xiāng)醫(yī)學院第一臨床學院影像技術學教研室第一節(jié)磁共振概述核磁共振是一種物理現(xiàn)象，作為一種分析手段廣泛應用于物理、化學生物等領域。為減少人們談“核”色變同時在醫(yī)學上為了避免與核醫(yī)學中放射成像混淆，把它稱為磁共振成像技術。

MRI檢查技術是20世紀70年代才出現(xiàn)，并不斷完善、迅速發(fā)展起來的一項醫(yī)學影像檢查技術。是利用人體內氫質子在強磁場中發(fā)生共振時所產(chǎn)生的信號經(jīng)圖象重建的一種成像技術。MRI=MagneticResonanceImagingMRI=磁-共振-成像NMRI=核磁共振成像其中N=Nuclear(核)什么是MRI?

靜磁場和梯度場磁體

射頻脈沖發(fā)射、接收與控制原子核人體內含有巨大數(shù)量的氫原子核

計算機成像及后處理

核N

磁M共振R成像I磁共振成像基本原理

人體內最多的分子是水，水約占人體重量的65％。因此氫原子是人體中含量最多的原子。氫原子核只有一個質子及一個電子，以原子量小、結構簡單、磁敏感性最高為優(yōu)點，成為目前進行磁共振成像唯一利用的原子。

spinr/2π(MHz/T)自然產(chǎn)率(%)體內含量相對靈敏度1H1/242.5899.98100M113C1/210.711.10810mM3×10-314N13.0899.6310mM2×10-719F1/240.0510010mM9×10-523Na3/211.2610080mM1×10-331P1/217.2310010mM4×10-539K3/21.9993.145mM1×10-4B0B0B0：靜磁場（主磁場）磁場強度單位：Tesla:特斯拉(0.35/1.5/3.0)Gauss:高斯mT:毫特斯拉1Tesla=10,000Gauss1mT=0.001Tesla垂直水平磁共振先要有個強磁場在外面,你是挺囂張的…磁體想要共振先得磁化B0磁場內一進去,你就服服帖帖了…縱向磁化縱向磁化人體進入靜磁場后，體內質子發(fā)生磁化，使體內磁化矢量指向與靜磁場一致，稱為縱向磁化。順磁場方向質子能量抵消了逆磁場方向質子能量，用Mz表示靜磁矩方向，共振現(xiàn)象例子:音叉G聲波CDEFGABGCDEFGABHighMagneticField(1.5T)63.89MHz(1H)LowMagneticField(0.2T)8.52MHz(1H):angularfrequency:magnetogyricratio(42.57MHZ/T)B:magneticfieldstrength*共振大法之-拉莫爾定律90°激勵(射頻)低能態(tài)高能態(tài)射頻脈沖以氫質子旋進頻率施加RF，使其獲得能量，產(chǎn)生共振現(xiàn)象,氫質子以進動方式偏離主磁場，在新的方向上旋進,稱為橫向磁化。射頻發(fā)射器射頻脈沖我好好興奮啊發(fā)射射頻射頻接收線圈磁共振信號從那來？低能態(tài)高能態(tài)磁共振信號從興奮到平靜射頻接收器磁共振信號接收射頻停止RF，氫質子在縱向和橫向弛豫縱向弛豫所需時間用T1表示，規(guī)定為完全恢復到共振前狀態(tài)所需時間的63%，收集縱向弛豫能量釋放信號建立的圖像稱T1WI縱向弛豫

橫向弛豫沒有能量的釋放，是指橫向磁化矢量因共振的氫質子，在新方向上去相位而逐漸衰減的過程，此過程需要的時間用T2表示，并規(guī)定其為衰減至37%時所需的時間。收集橫向磁化矢量衰減（去相位）信號建立的圖像稱T2WI人體組織經(jīng)測定，一般組織結構T1（完全弛豫）為1000ms，T2（弛豫開始）時間為30ms。所以：也就是說，通過調節(jié)時間參數(shù)，可得到突出各種不同組織結構T1或T2特性的圖像射頻線圈發(fā)射射頻線圈接收計算機后處理成像組織中的氫質子產(chǎn)生磁共振信號梯度場輔助空間定位磁體磁共振成像基本原理MRI是利用氫原子原子核自旋運動的特點，在外加磁場內經(jīng)相同頻率RF激發(fā)后產(chǎn)生產(chǎn)生共振，停止激發(fā)后質子從高能態(tài)返回低能態(tài)過程釋放能量，用探測器檢測并輸入計算機，經(jīng)過處理轉換后在屏幕上顯示圖像。

MR檢查的優(yōu)勢

無損傷的安全檢查任意方位斷層掃描消除后顱凹放狀偽影組織對比度多樣化心臟血管檢查方便軟組織對比度明顯提供功能代謝信息真正意義上的3D采集功能成像功能成像能夠反映組織的血供、生化成分、及功能狀態(tài)彌散成像灌注成像波譜成像腦功能成像DWIrCBVMRSfMRI急性腦梗塞解決了后顱凹診斷盲區(qū)大腦內靜脈前聯(lián)合終板漏斗隱窩視隱窩后聯(lián)合松果體下矢狀竇小腦后下動脈大腦大靜脈直竇丘腦間聯(lián)合乳頭體穹隆優(yōu)異的超快速孕婦胎兒成像顯示胎兒情況磁共振成像存在一定的局限性

成像時間慢，不利于躁動和危重病人檢查。對鈣化和骨骼顯示不靈敏。搶救設備不能進入現(xiàn)場。對精神不穩(wěn)定者易產(chǎn)生幽閉恐懼癥。脈沖序列與臨床應用

第二節(jié)

脈沖序列是指磁共振掃描的程序，是MRI檢查技術的重要組成部分。它控制著MR系統(tǒng)施加脈沖、梯度和數(shù)據(jù)采集的方式，并由此決定圖像的加權、圖像的質量以及對病變顯示的敏感性，可根據(jù)需要進行選擇。36SEFSE提高掃描速度FSE-XL減小圖像模糊提高掃描速度FRFSE-XL保持T2對比，加快掃描速度SSFSE提高采集速度FSE-IR改變圖像對比T1FlairT2FlairSTIR抑水T2WI抑脂增加T1對比SE脈沖序列自旋回波脈沖序列(spinecho,SE)是現(xiàn)今MR掃描最基本、最常用的脈沖序列。簡稱SE序列。90°RF激勵脈沖激勵質子→Mz翻轉到XY平面形成Mxy→質子失相位→180°聚相位脈沖→以90°脈沖后的失像位速度重新聚相位→達到90°RF脈沖后未失相位時的最大橫向磁化矢量→采集信號。90o→180°90°RF使質子的縱向磁化矢量轉變?yōu)闄M向磁化矢量。使質子處于同方向、同速率的“同相位”。重點：180°RF使失相位的質子群在XY的平面內消除磁場不均勻性，產(chǎn)生重聚焦作用。測量180°RF后再聚焦的信號是SE序列形成MRI圖像亮暗灰度差別的最基本原理。復相脈沖的作用模擬自旋回波（SE）實際信號衰減曲線time9001800T2

衰減曲線T2*

衰減曲線回波TE900基本概念TRTE90180回波回波90180TETRTE：回波時間TR：重復時間SE序列結構從90°RF開始至下一次90°RF開始的時間間隔為重復時間(repetitiontime;TR)；從90°RF開始至采集回波信號的時間間隔為回波時間(echtime;TE)，TE是90°RF到180°復相位RF間隔的2倍。加權概念通過調節(jié)TR、TE得到某個組織特征參數(shù)的圖像，這種有代表的圖像稱為加權圖像(weighted),也就是把反映組織T1、T2弛豫時間和質子密度特征的圖像，相應的稱為T1、T2加權和質子密度加權像。SE序列T1加權像在SE序列中，90°脈沖后各種組織的縱向磁矩逐漸恢復，TR是提供組織縱向磁矩恢復時間的長短，短TR、短TE的SE序列主要反映組織間兩次90°脈沖后縱向Z軸上恢復的磁矩較小，受T2值影響小，也就是T1加權圖像。記住：一般TR為500ms左右，TE為20～30ms左右。SE序列T2加權像在90°脈沖后，組織因T2衰減和磁場不均勻性的影響，橫向磁矩逐漸衰減和消失，長TR減少T1相關性影響，長TE使橫向磁化矢量過程中有足夠的時間來形成T2對比。記?。篢R為2000ms以上，TE為80ms以上時，SE序列成像可獲得較好的T2加權圖像。常規(guī)SE脈沖序列是臨床用途最廣泛的標準成像序列，其中T1WI具有較高的信噪比，適于顯示解剖結構，也是增強檢查的常規(guī)序列；T2WI則更易于顯示水腫和液體，更易于顯示病變。主要缺點是掃描時間相對較長?？焖僮孕夭ㄐ蛄?fastspinechosequence,FSE)常規(guī)SE脈沖序列在90°脈沖后僅施加一次180°復相位脈沖取得一次回波并進行一次相位編碼，在一個TR期間僅能完成一次數(shù)據(jù)采集獲得一幅圖像。而FSE脈沖序列在一次90°脈沖后施加多次180°復相位脈沖，取得多次回波并進行多次相位編碼，即在一個TR期間內能完成多次數(shù)據(jù)采集，使掃描時間大為縮短。90o→180°→180°SE掃描時間=TRx相位編碼次數(shù)×激勵次數(shù)(numberofeXcitations，NEX)。FSE掃描時間=TRx相位編碼次數(shù)/ETL×激勵次數(shù)。FSE序列的掃描時間是常規(guī)SE序列的1/ETL倍。例如：SE掃描時間＝5000×256×1＝47.2分鐘，F(xiàn)SE掃描時間＝5000×256/16×1=2.66分鐘激勵次數(shù)

(numberofexcitations，NEX)NEX意味脈沖重復激發(fā)次數(shù)。為了改善圖像質量，需要重復激發(fā)同一組織，以便獲得多次激發(fā)獲得的信號得數(shù)學平均值，提高信噪比。它在提高圖形質量的同時，使檢查時間成倍增加。

ETL:在一次TR周期內的回波次數(shù)。稱為回波鏈長。典型ETL為4～32?？焖僮孕夭ǘ鄠€180°脈沖所采集的回波各不相同。在重建圖像的時，會出現(xiàn)圖像的模糊。回波鏈越長，這種情況越嚴重?；夭ㄦ淓TL根據(jù)公式TR*NPhase

*NEX/ETL，ETL越大，掃描時間越短,回波鏈越大越好？132333回波鏈掃描時間圖像模糊+該序列的主要優(yōu)點是掃描時間顯著縮短，因而便于使用大矩陣、增加NEX。主要缺點是流動和運動偽影增加；在T2WI上脂肪信號高而難與水腫鑒別,必要時可用脂肪抑制技術進行補償。對出血不敏感，血腫與水腫難鑒別。不能與呼吸補償聯(lián)用，使胸、腹檢查時，圖像中偽影增加。IR脈沖序列IR脈沖序列首先使用一次180o反轉脈沖→質子的凈磁矢量反轉180o→反轉時間(timeofinversion；TI)→施加90o脈沖→使已恢復的縱向磁化翻轉為橫向磁化→再施加180o復相位脈沖→采集信號。180o→90o→180o，IR序列中，目前臨床應用最廣泛的是短時反轉恢復序列－－－STIR；液體衰減反轉恢復序列－－－FLAIR兩種。1.5T機器TI＝150--175ms，為STIR序列；TI＝2200ms，為FLAIR序列。翻轉恢復序列的圖像特點TI時間控制組織抑制和對比TE時間控制T2權重不同TI的翻轉恢復序列時間脂肪抑制STIR增加腦灰白質對比水抑制TITRTE1502000＜257502000＜2522008000＞120STIR序列主要用途是在T1WI中抑制脂肪的短T1高信號，即脂肪抑制。用于顯示骨髓水腫、淋巴結腫大、腫瘤及轉移灶。T1FLAIR增加了腦白質與灰質的對比度，T2FLAIR使腦脊液信號被抑制，使與腦脊液相鄰的長T2病變顯示得更清楚。對腦室內病變及腦白質病變顯示較好。STIR序列的圖像特點及臨床應用1.脂肪抑制效果好對磁場的不均勻較不敏感，因而比化學飽和壓脂更均勻。2.更清晰的顯示骨梗死和骨髓水腫，防止隱匿性骨折的漏診。T2FLAIR序列的圖像特點及臨床應用保持T2對比度的同時抑制自由水信號，突出結合水信號，便于鑒別腦室內/周圍高信號病灶（如多發(fā)性硬化、腦室旁梗塞灶）以及與腦脊液信號難于鑒別的蛛網(wǎng)膜下腔出血，腫瘤及腫瘤周圍水腫等IRT1WIFIRT1WISET1WIT1-FLAIR的組織對比梯度回波序列

GREGRE消除T2殘留FIESTA保持穩(wěn)定T2殘留提高掃描速度SPGRFastSPGR加快掃描速度LAVATRICKS使用匙孔原理提高時間分辨率增加空間和時間分辨率應用均勻的壓脂提高病變檢出率GRE序列是最常用的快速成像序列之一，利用梯度場的反向切換產(chǎn)生回波，它的序列結構特點是：短TR和小偏轉角（<90°）去相位聚相位GRE脈沖序列一次<90’的小角度RF激勵脈沖→負讀出梯度加速質子去相位→正讀出梯度（頻率編碼梯度）使質子重聚→產(chǎn)生回波。M0由于TR時間縮短，為了防止圖像出現(xiàn)飽和，所以使用小角度射頻脈沖。去掉180°翻轉脈沖，以加快掃描速度。所以對磁場不均勻很敏感。由于TR縮短，T2長的物質的橫向磁化矢量無法衰減完全，所以往往存在T2殘留。梯度回波中T1、T2加權像與翻轉角相關，翻轉角大時得到T1加權，翻轉角小時得到T2*加權。T1WI：60°～100°；T2*WI：5°～20°。GRE脈沖序列主要作用是：可用于屏氣下腹部快速掃描、血管成像、動態(tài)增強掃描、關節(jié)病變等檢查。對發(fā)現(xiàn)和診斷出血性病變、色素沉著性病變效果好。小翻轉角使信號較弱且衰減很快，因而SNR較低。GRE觀察交叉韌帶形態(tài)，確定關節(jié)腔積液，加脂肪抑制可觀察骨病變，同時還對顯示關節(jié)囊形態(tài)、觀察關節(jié)軟骨和含鐵病變意義重大。多發(fā)腦挫裂傷多發(fā)海綿狀血管瘤擾相梯度回波序列

SPGR(FLASH)擾相梯度回波序列（SPGR）T2

衰減曲線T2*

衰減曲線回波實際信號衰減曲線GxGz擾相梯度SPGR序列的圖像特點及臨床應用去除了T2殘留，一般用來采集T1圖像。加入3D和抑脂技術后，常用來采集血管。較SE家族的序列，采集速度快，常用在對時間要求比較高的解剖部位。如：腹部。較SE家族，對磁敏感偽影較大，SNR低。SPGR序列的圖像特點及臨床應用DUALSPGR(雙回波）診斷脂肪肝SPGR序列的圖像特點及臨床應用2DFSPGR用于屏氣采集腹部T1圖像或是進行腹部多期動態(tài)增強。SPGR序列的圖像特點及臨床應用3DFSPGR(FAME)掃描肝臟3期3D多時相肝臟動態(tài)增強快速掃描，進一步提高分辨率，可多角度重建，有助于小病變的檢出與鑒別。SPGR序列的圖像特點及臨床應用3DFSPGR掃描無間距，用于關節(jié)軟骨疾病的觀察。軟骨損傷SPGR序列的圖像特點及臨床應用2D或3DFSPGR用于血管的觀察自由穩(wěn)態(tài)進動序列

FIESTA(TrueFISP)在層面選擇方向、相位編碼方向及頻率編碼方向3個方向都利用反向梯度進行相位重聚，達到縱向磁化矢量和橫向磁化矢量真正的穩(wěn)態(tài)。很短的TR、TE和很大的翻轉角TR:2-8msTE:1-4ms翻轉角：40-80度優(yōu)點：組織結構顯示好血管都呈均勻高信號液體顯示為很高信號成像速度快（0.5－10秒）缺點：軟組織T2對比差磁化敏感偽影顱腦超快速成像腹部結構成像心血管電影3D采