mri基本原理 ppt課件

1、MRI原理及進展,襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院-隗志峰,復(fù)習(xí)舊課,原子和原子核及軌道電子的關(guān)系H、Na、P、原子的特性,一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成,一般的MRI儀由以下幾部分組成主磁體梯度線圈脈沖線圈計算機系統(tǒng)其他輔助設(shè)備,主磁體,磁共振最基本的構(gòu)建 產(chǎn)生磁場的裝置 最重要的指標(biāo)為磁場強度和均勻度,,MRI按磁場產(chǎn)生方式分類,永磁,電磁,常導(dǎo),超導(dǎo),主磁體,0.35T 永磁磁體,1.5T 超導(dǎo)磁體,MR按主磁場的場強分類MR

2、I圖像信噪比與主磁場場強成正比低場: 小于0.5T中場：0.5T－1.0T高場: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高場強：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）,梯度線圈,作用：空間定位產(chǎn)生信號梯度線圈性能的提高 ? 磁共振成速度加快沒有梯度磁場的進步就沒有快速、超快速成像技術(shù),,脈沖線圈,作用：如同無線電波的天線激發(fā)人體產(chǎn)生共振（廣播電臺的發(fā)射天線）采集MR信號（收音機的天線）,,脈沖

3、線圈的分類激發(fā)并采集MRI信號（體線圈）僅采集MRI信號，激發(fā)采用體線圈進行（絕大多數(shù)表面線圈）,3D-FFEMatrix 512×512FOV 2.5cm,利用2.3cm顯微線圈采集的指紋MR圖像,計算機系統(tǒng)及譜儀,數(shù)據(jù)的運算控制掃描顯示圖像,,其他輔助設(shè)備,空調(diào)檢查臺激光照相機液氦及水冷卻系統(tǒng)自動洗片機等,,二、MRI的基本原理、基本概念,1、人體MR成像的物質(zhì)基礎(chǔ),原子的結(jié)構(gòu),,原子核總是繞著

4、自身的軸旋轉(zhuǎn)－－自旋 ( Spin ),地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場原子核總是不停地按一定頻率繞著自身的軸發(fā)生自旋 ( Spin )原子核的質(zhì)子帶正電荷，其自旋產(chǎn)生的磁場稱為核磁，因而以前把磁共振成像稱為核磁共振成像（NMRI）。,自旋與核磁,,地磁、磁鐵、核磁示意圖,,用于人體MRI的為1H（氫質(zhì)子），原因有：1、1H的磁化率很高；2、1H占人體原子的絕大多數(shù)。通常所指的MRI為氫質(zhì)子的MR圖像。,何種原子核用于人體MR成像？,,

5、人體內(nèi)有無數(shù)個氫質(zhì)子（每毫升水含氫質(zhì)子3×1022）每個氫質(zhì)子都自旋產(chǎn)生核磁現(xiàn)象人體象一塊大磁鐵嗎？,通常情況下人體內(nèi)氫質(zhì)子的核磁狀態(tài),通常情況下，盡管每個質(zhì)子自旋均產(chǎn)生一個小的磁場，但呈隨機無序排列，磁化矢量相互抵消，人體并不表現(xiàn)出宏觀磁化矢量。,把人體放進大磁場,2、人體進入主磁體發(fā)生了什么？,沒有外加磁場的情況下，質(zhì)子自旋產(chǎn)生核磁，每個氫質(zhì)子都是一個“小磁鐵”，但由于排列雜亂無章，磁場相互抵消，人體并不表現(xiàn)出宏觀的磁

6、場，宏觀磁化矢量為0。,進入主磁場前后人體組織質(zhì)子的核磁狀態(tài),,,處于高能狀態(tài)太費勁，并非人人都能做到,處于低能狀態(tài)的略多一點,進入主磁場后人體被磁化了，產(chǎn)生縱向宏觀磁化矢量不同的組織由于氫質(zhì)子含量的不同，宏觀磁化矢量也不同磁共振不能檢測出縱向磁化矢量,,？,MR能檢測到怎樣的磁化矢量呢？？？,,MR不能檢測到縱向磁化矢量，但能檢測到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,如何才能產(chǎn)生橫向宏觀磁化矢量？,？,？,？,3、什么叫共振，怎樣產(chǎn)生磁共振？

7、,共振：能量從一個震動著的物體傳遞到另一個物體，而后者以前者相同的頻率震動。,,體內(nèi)進動的氫質(zhì)子怎樣才能發(fā)生共振呢？,給低能的氫質(zhì)子能量，氫質(zhì)子獲得能量進入高能狀態(tài)，即核磁共振。,？,怎樣才能使低能氫質(zhì)子獲得能量，產(chǎn)生共振，進入高能狀態(tài)？,90度脈沖繼發(fā)后產(chǎn)生的宏觀和微觀效應(yīng),低能的超出部分的氫質(zhì)子有一半獲得能量進入高能狀態(tài)，高能和低能質(zhì)子數(shù)相等，縱向磁化矢量相互抵消而等于零,,使質(zhì)子處于同相位，質(zhì)子的微觀橫向磁化矢量相加，產(chǎn)生宏觀橫向

8、磁化矢量,90度脈沖激發(fā)使質(zhì)子發(fā)生共振，產(chǎn)生最大的旋轉(zhuǎn)橫向磁化矢量，這種旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量切割接收線圈，MR儀可以檢測到。,,,無線電波激發(fā)后，人體內(nèi)宏觀磁場偏轉(zhuǎn)了90度，MRI可以檢測到人體發(fā)出的信號氫質(zhì)子含量高的組織縱向磁化矢量大，90度脈沖后偏轉(zhuǎn)道橫向的磁場越強，MR信號強度越高。此時的MR圖像可區(qū)分質(zhì)子密度不同的兩種組織,非常重要,檢測到的僅僅是不同組織氫質(zhì)子含量的差別，對于臨床診斷來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們總是在90度脈沖

9、關(guān)閉后過一定時間才進行MR信號采集。,非常重要,4、射頻線圈關(guān)閉后發(fā)生了什么？,無線電波激發(fā)使磁場偏轉(zhuǎn)90度，關(guān)閉無線電波后，磁場又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向),無線電波激發(fā)使磁場偏轉(zhuǎn)90度，關(guān)閉無線電波后，磁場又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向),射頻脈沖停止后，在主磁場的作用下，橫向宏觀磁化矢量逐漸縮小到零，縱向宏觀磁化矢量從零逐漸回到平衡狀態(tài)，這個過程稱為核磁弛豫。核磁弛豫又可分解為兩個部分：橫向弛豫 縱向弛豫,橫向弛豫,也稱為T2弛豫

10、，簡單地說，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過程。,,,,,,,,不同的組織橫向弛豫速度不同不同的組織T2值不同,縱向弛豫,也稱為T1弛豫，是指90度脈沖關(guān)閉后，在主磁場的作用下，縱向磁化矢量開始恢復(fù)，直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過程。,,,,,,,,,,,,不同組織有不同的縱向弛豫速度不同組織T1值不同,重要提示,不同組織有著不同質(zhì)子密度橫向(T2)弛豫速度縱向(T1)弛豫速度這是MRI顯示解剖結(jié)構(gòu)和病變的基礎(chǔ),？,5、磁共振“加權(quán)

11、成像”,T1WI,T2WI,PD,,MR能檢測到怎樣的磁化矢量呢？？？,,MR不能檢測到縱向磁化矢量，但能檢測到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,在任何序列圖像上，信號采集時刻旋轉(zhuǎn)橫向的磁化矢量越大，MR信號越強,,,所謂的加權(quán)就是“重點突出”的意思T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別質(zhì)子密度加權(quán)成像（PD）－突出組織氫質(zhì)子含量差別,何為加權(quán)？？？,,T

12、2加權(quán)成像（T2WI),T2值小 ? 橫向磁化矢量減少快 ? MR信號低（黑）T2值大 ? 橫向磁化矢量減少慢 ? MR信號高（白）水T2值約為3000毫秒 ? MR信號高腦T2值約為100毫秒 ? MR信號低,反映組織橫向弛豫的快慢！,T2WI,,,,,T1加權(quán)成像(T1WI),T1值越小 ? 縱向磁化矢量恢復(fù)越快 ? MR信號強度越高（白）T1值越大 ? 縱向磁化矢量恢復(fù)越慢 ? MR信號強度越低（黑）脂肪的T1值約為25

13、0毫秒 ? MR信號高（白）水的T1值約為3000毫秒 ?，MR信號低（黑）,反映組織縱向弛豫的快慢！,？,T1WI,,,,,重要提示!!!,人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應(yīng)的正常組織大，因而在T1WI上比正常組織“黑”，在T2WI上比正常組織“白”。,,,,,90,180,回波,TE,TR,TE：回波時間TR：重復(fù)時間,6、如何區(qū)分T1WI、T2WI,,如何區(qū)分T1WI、T2WI,1、看TR、TE T2WI：長TR（>

14、;2000毫秒）、長TE（>50毫秒） T1WI ：短TR （400-800毫秒）短TE（10-15毫秒）,T2WI,T1WI,,如何區(qū)分T1WI、T2WI,2、看水和脂肪T1WI：水（如腦脊液、胃液、腸液、尿液）呈低信號（黑）脂肪呈很高信號（很白）T2WI：水呈很高信號（很白）脂肪信號有所降低（灰白）,,T2WI,T1WI,3、看其他結(jié)構(gòu)腦組織：T1WI:白質(zhì)比灰質(zhì)信號高T2WI:白質(zhì)比灰質(zhì)信號低腹部

15、：T1WI:肝臟比脾臟信號高T2WI:肝臟比脾臟信號低,如何區(qū)分T1WI、T2WI,,T2WI,T1WI,T1WI,T2WI,作業(yè),名詞解釋1、T1WI、T2WI、TDWI2、何為加權(quán)3、何為弛豫,復(fù)習(xí)舊課內(nèi)容,T1WI、T2WI、TDWI、加權(quán)、何為弛豫,三、MRI進展方向,成像速度更快常規(guī)SE 、T2WI序列 15-25分鐘快速超快速梯度回波 1秒以內(nèi)EPI

16、 100毫秒以內(nèi),４分５３秒,１秒,空間分辨率更高常 規(guī)：256?256高分辨：512 ?512，1024 ?1024,512 ?512,從單純形態(tài)學(xué)分析向功能成像轉(zhuǎn)變腦功能成像心功能成像肝功能成像腎功能成像磁共振波譜分析（MRS）,腦功能成像,磁共振波譜分析,應(yīng)用范圍逐步擴大早期：顱腦、脊柱目前：可用于全身各部位,四、MRI的基本技術(shù)和新技術(shù),,常規(guī)MRI超快速MRIMRA擴散成像灌注加

17、權(quán)MR水成像,腦功能成像 MRI仿真內(nèi)窺鏡 MRI電影 MR頻譜分析 介入性MRI,1、常規(guī)MRI,包括常規(guī)T1WI 、T2WI、質(zhì)子加權(quán)成像臨床工作中最常用的ＭＲＩ技術(shù),,單層成像時間短于1秒，適用于：不能控制運動或神志不清病人胸部、腹部屏氣掃描動態(tài)增強掃描各器官功能成像,２、超快速成像技術(shù),,３、MR血管成像（MRA）,不用造影劑的MRA（常規(guī)MRA）：適用于全身血管病變的顯示，也可用于血管血液流速、流量分析。

18、對比增強MRA：能提高常規(guī)MRA的準(zhǔn)確性和真實性。適用于動脈瘤、大血管疾病的MRA檢查。對于大血管疾病的檢查，對比增強MRA已經(jīng)能基本取代血管造影。,ＭＲＡ,,４、水分子擴散加權(quán)成像,檢測組織內(nèi)水分子熱運動水平，適用于：超急性期腦梗塞的診斷和鑒別診斷，可檢出發(fā)病6小時內(nèi)甚至2小時以內(nèi)的腦梗塞ＣＴ　　　?。保玻玻葱r以后常規(guī)ＭＲＩ　６－１２小時以后,T2WI,T1WI,擴散成像,,靜脈快速注射造影劑后，利用超快速成像序列進行掃描，

19、可反應(yīng)組織的血流灌注和血液動力學(xué)改變，適用于：超急性期腦梗塞，大面積梗塞于血管閉塞后可立刻檢出心肌血流灌注分析，檢出早期心肌缺血,５、血流灌注成像,Ｔ２ＷＩ,灌注成像,,T2WI,６、MRI水成像技術(shù),利用人體內(nèi)的水作為天然對比劑清晰顯示含水器官的解剖和病變。內(nèi)耳水成像MR延腺管造影MR脊髓造影（MRM）MR膽胰管造影（MRCP）MR尿路造影（MRU）,ＭＲＣＰ,,內(nèi)耳水成像,3D FRFSE-MRCP,水成像序列,不用造

20、影劑快速得到高分辨率磁共振胰膽管水成像,利用人工刺激（聽覺、運動、視覺等）配合特定的MRI序列標(biāo)識出腦組織的各功能區(qū)，適用于：避免手術(shù)損傷腦科學(xué)研究,７、腦功能成像,,利用MRI薄層掃描技術(shù)及特定的軟件進行重建，模擬纖維內(nèi)窺鏡對空腔臟器進行腔內(nèi)觀察，有利于鼻腔、鼻咽部、氣管、支氣管、胃腸道、血管等部位病變的顯示。,８、MRI仿真內(nèi)窺鏡,,能對心臟、關(guān)節(jié)等進行運動、功能分析,９、MRI電影,,10、MR頻譜分析,能對組織的化學(xué)元素含

21、量進行分析，反應(yīng)組織的代謝、功能狀態(tài)。1H：檢測腦組織某些低濃度代謝產(chǎn)物31P：ATP、ADP含量分析13C：酶缺乏性疾病的診斷19F：5-FU的作用機理研究23Na：腫瘤細(xì)胞生長評價,,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤,利用MRI作為監(jiān)視手段進行介入性放射學(xué)手術(shù)，避免醫(yī)生病人遭受放射線損害。MRI導(dǎo)向活檢MRI導(dǎo)向射頻消融MRI導(dǎo)向微波治療MRI導(dǎo)向冷凍治療MRI介導(dǎo)血管成型術(shù)和內(nèi)支架植入術(shù),11、介入性MRI,,五、MRI的優(yōu)點和缺

22、點（與CT比較）,優(yōu) 點,組織分辨率較CT高，可檢出更多的病變大多數(shù)病變不用造影劑就能較好顯示不用造影劑就可較好顯示血管沒有骨性偽影，有利于后顱窩、椎管等部位病變的檢查多參數(shù)成像，能為病變檢出和鑒別診斷提供更多信息可任意斷面成像，CT一般僅能進行橫斷面掃描無放射線損傷,,鈣化顯示不及CT空間分辨率一般不及CT，但現(xiàn)代先進的MRI的空間分辨率已與CT接近受磁場影響，一般監(jiān)護儀器不能進入MR室，因而不適用危重病人價格

23、比較昂貴操作較為復(fù)雜,缺 點,,MRI的優(yōu)點和缺點（與CT比較）,重要提示,盡管MRI有很多優(yōu)點，在定位診斷方面明顯優(yōu)于CT，在定性診斷方面也能提供更多的信息，但是部分病變的MRI信號變化仍缺乏特異性，因而有些病變的定性診斷仍較困難。MRI不是萬能的！MRI 與CT是互補的！,,六、MRI造影劑,最常用的是釓賁酸葡甲胺（Gd-DTPA）,作用機理：低劑量縮短組織的T1值；高劑量縮短組織的T2值。一般利用前者，表現(xiàn)為有增強的組織信

24、號“變白”。增強代表的意義：腦組織：血腦屏障的破壞。其他組織：血供豐富。,,T1WI平掃,T1WI增強掃描,MRI造影劑（Gd-DTPA）,和CT增強掃描比較的優(yōu)點：對比好，病變檢出率高（顱腦、肝臟）更為安全（同等劑量下，其安全性是CT造影劑的20倍）使用劑量更小（一般為CT造影劑的1/10）可用于碘過敏者腎毒性明顯低于碘對比劑，可由于腎功能不全者,,七、安全注意事項,１、絕對禁止進入MRI室及進行MRI檢查的情況：A、裝

25、有心臟起搏器的病人；B、有眼球金屬異物的病人；,重要提示,危險！,MRI安全注意事項,體內(nèi)有大塊金屬植入體的患者（如人工股骨頭等）應(yīng)盡量避免MRI檢查。外傷病人進行MRI檢查前因明確體內(nèi)有無金屬。懷孕3個月以內(nèi)者不宜接受MRI檢查或從事MRI工作。危重病人一般不宜接受MRI檢查（因一般監(jiān)護儀器不能進入MRI室）。所有人員包括病人、家屬及醫(yī)務(wù)人員，進入MR掃描室前，應(yīng)去除體表所有金屬物及其他有可能影響檢查及安全的物品，包括聽診器