磁共振成像基本原理与临床应用标准课件

磁共振成像技术发展简史磁共振成像技术发展简史 磁共振现象发现磁共振现象发现 PurcellPurcell等等,BlochBloch等（等（1945 1945）磁共振现象引入医学界磁共振现象引入医学界 DamadianDamadian（1971 1971）;Science,171:1151-1153;Science,171:1151-1153 磁共振成像磁共振成像 LauterburLauterbur（19731973）;Nature,242:190-191;Nature,242:190-191 是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像 的一种影像技术的一种影像技术 磁共振成像技术发展简史1第一节第一节 磁共振成像原理和设备磁共振成像原理和设备 磁共振现象与磁共振现象与MRIMRI MRI MRI设备设备第二节第二节 MRIMRI图像特点图像特点 灰阶成像灰阶成像 流空成像流空成像 三维成像三维成像 运动器官成像运动器官成像第三节第三节 MRIMRI检查技术检查技术第四节第四节 MRIMRI诊断的临床应用诊断的临床应用第一节 磁共振成像原理和设备2MRI MRI 成像基本原理成像基本原理l含奇数质子的原子核均在其自旋过程中含奇数质子的原子核均在其自旋过程中产生自旋磁动量，即磁矩以矢量描述产生自旋磁动量，即磁矩以矢量描述l核磁矩的大小是原子核的固有特性，它核磁矩的大小是原子核的固有特性，它决定决定MRIMRI信号的敏感性信号的敏感性l氢原子核只有单一质子具有最强的磁矩氢原子核只有单一质子具有最强的磁矩l氢质子在人体内分布广，数量多，氢质子在人体内分布广，数量多，MRIMRI均均选用氢为靶原子核选用氢为靶原子核MRI 成像基本原理含奇数质子的原子核均在其自旋过程中产生自3核核核核磁共振磁共振磁共振磁共振=磁共振磁共振磁共振磁共振 N NMR=MRMR=MR核磁共振=磁共振4人体组织内的人体组织内的人体组织内的人体组织内的质子存在状态质子存在状态质子存在状态质子存在状态人体组织内的5质子的运动：进动频率质子的运动：进动频率质子的运动：进动频率质子的运动：进动频率 0 0=00质子的运动：进动频率0=06人体质子在磁场中人体质子在磁场中人体质子在磁场中人体质子在磁场中人体质子在磁场中7共振现象共振现象共振现象共振现象共振现象89090 射频脉冲射频脉冲射频脉冲射频脉冲90射频脉冲9磁共振信号的产生磁共振信号的产生o外来射频脉冲停止后，由外来射频脉冲停止后，由M M0 0产生的横向磁产生的横向磁化矢量在晶格磁场作用下由化矢量在晶格磁场作用下由XYXY平面逐渐回平面逐渐回复到复到Z Z轴轴o同时以射频信号的形式放出能量同时以射频信号的形式放出能量o发出的射频信号被体外线圈接受发出的射频信号被体外线圈接受o经计算机处理后重建成图像经计算机处理后重建成图像磁共振信号的产生外来射频脉冲停止后，由M0产生的横向磁化矢量10MRIMRI应用中常用概念应用中常用概念l驰豫：指磁化矢量恢复到平衡态的过程驰豫：指磁化矢量恢复到平衡态的过程l磁化矢量越大，磁化矢量越大，MRIMRI探测到的信号越强探测到的信号越强MRI应用中常用概念驰豫：指磁化矢量恢复到平衡态的过程11纵向弛预纵向弛预纵向弛预纵向弛预自旋自旋自旋自旋-晶格弛预晶格弛预晶格弛预晶格弛预T T1 1弛预弛预弛预弛预纵向弛预12MRIMRI应用中常用概念应用中常用概念lT1T1时间：测量纵向驰豫的时间时间：测量纵向驰豫的时间l定义：纵向磁化矢量从最小恢复至平定义：纵向磁化矢量从最小恢复至平 衡态的衡态的63%63%所经历的驰豫时间所经历的驰豫时间l不同的组织不同的组织T1T1时间不同时间不同l产生产生MRMR信号强度上的差别信号强度上的差别l图像上为灰阶的差别图像上为灰阶的差别MRI应用中常用概念T1时间：测量纵向驰豫的时间13横向弛预横向弛预横向弛预横向弛预自旋自旋自旋自旋-自旋弛预自旋弛预自旋弛预自旋弛预T T2 2弛预弛预弛预弛预横向弛预14MRIMRI应用中常用概念应用中常用概念lT2T2时间：测量横向驰豫的时间时间：测量横向驰豫的时间l定义：横向磁化矢量从由最大衰减定义：横向磁化矢量从由最大衰减 至至37%37%所经历的驰所经历的驰豫时间豫时间l不同的组织不同的组织T2T2时间不同时间不同l产生产生MRMR信号强度上的差别信号强度上的差别l图像上为灰阶的差别图像上为灰阶的差别MRI应用中常用概念T2时间：测量横向驰豫的时间15T1T1、T2T2弛预过程同时进行弛预过程同时进行弛预过程同时进行弛预过程同时进行T1、T2弛预过程同时进行16主要反映组织间的信号强度3D-CEMRA的时间分辨率（胸腹部）含奇数质子的原子核均在其自旋过程中产生自旋磁动量，即磁矩以矢量描述三维成像Activate/Rest curve of 40 ms each第二节 MRI图像特点T1、T2弛预过程同时进行产生MR信号强度上的差别人体正常脑组织的T1、T2驰预时间磁共振血管造影（MRA）：包括灌注成像（Perfusion,PWI）水抑制成像（T2 FLAIR）：如抑制CSF自由水后T2WI产生MR信号强度上的差别MRI的分析与诊断三维成像T1WI未见明显异常信号平扫（T1WI、T2WI、PDWI）1&2:Tumor(increased blood flow),3:Normal产生MR信号强度上的差别灌注成像临床应用 脑神经（SS EPI）MRMR信号信号信号信号主要反映组织间的信号强度MR信号17人体正常脑组织的人体正常脑组织的人体正常脑组织的人体正常脑组织的T1T1T1T1、T2T2T2T2驰预时间驰预时间驰预时间驰预时间驰预时间驰预时间驰预时间驰预时间(ms)ms)ms)ms)脑白质脑白质脑白质脑白质 脑灰质脑灰质脑灰质脑灰质 脑脊液脑脊液脑脊液脑脊液 颅板颅板颅板颅板 板障板障板障板障T T T T1 1 1 1 780 920 3000 -260780 920 3000 -260780 920 3000 -260780 920 3000 -260 T T T T2 2 2 2 90 100 300 -8490 100 300 -8490 100 300 -8490 100 300 -84T1WI PDWI T2WI人体正常脑组织的T1、T2驰预时间驰预时间(ms)脑白18PDWI T2WI T1WIPDWI T2WI T1WI SE SE序列序列序列序列 FSTIRFSTIR序列序列序列序列PDWI T2WI 19磁共振成像设备磁共振成像设备磁共振成像设备磁共振成像设备磁体磁体磁体磁体梯度线圈梯度线圈梯度线圈梯度线圈射频发射器射频发射器射频发射器射频发射器MRMRMRMR信号接受器信号接受器信号接受器信号接受器计算机计算机计算机计算机图像显示和储存装置图像显示和储存装置图像显示和储存装置图像显示和储存装置磁共振成像设备20MRIMRI图像特点图像特点灰阶成像（组织分辨率）灰阶成像（组织分辨率）流动效应（流空和流动增强）流动效应（流空和流动增强）三维成像三维成像运动器官成像运动器官成像MRI图像特点21MRIMRI图像特点图像特点主要反映组织间的信号强度主要反映组织间的信号强度T1T1加权像加权像反映组织间反映组织间T1T1的差别，有利于观察解剖结构的差别，有利于观察解剖结构T2T2加权像加权像反映组织间反映组织间T2T2的差别，显示病变组织好的差别，显示病变组织好MRI图像特点22MRIMRI成像技术成像技术采用不同的扫描序列和成像参数采用不同的扫描序列和成像参数T1T1加权像、加权像、T2T2加权像、加权像、质子加权像质子加权像自旋回波（自旋回波（SESE）、）、梯度回波、平面回波等梯度回波、平面回波等MRI成像技术23自旋回波（自旋回波（SESE）：）：重复时间（重复时间（TRTR）回波时间（回波时间（TETE）加权成像加权成像 TRTR（msms）TETE（msms）T1WI T1WI 短短=500 500 短短=30=2000 =2000 长长=60=60 PdWI PdWI 长长=2000=2000 短短=30=30 自旋回波（SE）：重复时间（TR）24 磁共振检查技术磁共振检查技术磁共振检查技术磁共振检查技术平扫（平扫（平扫（平扫（T1WIT1WIT1WIT1WI、T2WIT2WIT2WIT2WI、PDWIPDWIPDWIPDWI）增强（增强（增强（增强（T1WI+CT1WI+CT1WI+CT1WI+C）动态增强（动态增强（动态增强（动态增强（Dynamic MR+CDynamic MR+CDynamic MR+CDynamic MR+C）磁共振血管造影（磁共振血管造影（磁共振血管造影（磁共振血管造影（MRAMRAMRAMRA）：包括：包括：包括：包括 1.3D-TOF:1.3D-TOF:1.3D-TOF:1.3D-TOF:不用对比剂，时间飞跃法血管成像不用对比剂，时间飞跃法血管成像不用对比剂，时间飞跃法血管成像不用对比剂，时间飞跃法血管成像 2.CE-MRA:2.CE-MRA:2.CE-MRA:2.CE-MRA:对比剂法磁共振血管成像对比剂法磁共振血管成像对比剂法磁共振血管成像对比剂法磁共振血管成像脂肪抑制成像（脂肪抑制成像（脂肪抑制成像（脂肪抑制成像（STIR)STIR)STIR)STIR)：抑制脂肪高信号：抑制脂肪高信号：抑制脂肪高信号：抑制脂肪高信号水抑制成像（水抑制成像（水抑制成像（水抑制成像（T2 FLAIRT2 FLAIRT2 FLAIRT2 FLAIR）：如抑制如抑制如抑制如抑制CSFCSFCSFCSF自由水后自由水后自由水后自由水后T2WIT2WIT2WIT2WI水成像（水成像（水成像（水成像（MRCPMRCPMRCPMRCP、MRUMRUMRUMRU、MRMMRMMRMMRM）灌注成像（灌注成像（灌注成像（灌注成像（Perfusion,PWIPerfusion,PWIPerfusion,PWIPerfusion,PWI）弥散成像（弥散成像（弥散成像（弥散成像（Diffusion,DWIDiffusion,DWIDiffusion,DWIDiffusion,DWI）功能成像（功能成像（功能成像（功能成像（function MRfunction MRfunction MRfunction MR）磁共振检查技术25存在性诊断？存在性诊断？可能性诊断？可能性诊断？定性诊断？定性诊断？存在性诊断？261&2:Tumor(increased blood flow),3:Normal含奇数质子的原子核均在其自旋过程中产生自旋磁动量，即磁矩以矢量描述第一节 磁共振成像原理和设备T2 90 100 300 -84BOLD&SAS&MRA平扫（T1WI、T2WI、PDWI）T1WI 短=500 短=30至37%所经历的驰豫时间磁共振检查技术水抑制成像（T2 FLAIR）：如抑制CSF自由水后T2WI反映组织间T1的差别，有利于观察解剖结构自旋回波（SE）：重复时间（TR）回波时间（TE）Finger tapping人体正常脑组织的T1、T2驰预时间驰豫：指磁化矢量恢复到平衡态的过程T1WI PDWI T2WIFinger tapping第三节 MRI检查技术人体正常脑组织的T1、T2驰预时间第四节 MRI诊断的临床应用SESE序列序列序列序列 FGRFGR序列序列序列序列垂体微腺瘤垂体微腺瘤垂体微腺瘤垂体微腺瘤动态增强扫描动态增强扫描动态增强扫描动态增强扫描1&2:Tumor(increased blood fl27后交通支动脉瘤后交通支动脉瘤后交通支动脉瘤后交通支动脉瘤3 3D-TOF MRAD-TOF MRA后交通支动脉瘤3D-TOF MRA283 3 3 3D-CEMRAD-CEMRAD-CEMRAD-CEMRA的时间分辨率（胸腹部）的时间分辨率（胸腹部）的时间分辨率（胸腹部）的时间分辨率（胸腹部）3D-CEMRA的时间分辨率（胸腹部）29FLAIRFLAIR序列序列序列序列CSFCSFCSFCSF自由水抑制成像自由水抑制成像自由水抑制成像自由水抑制成像FLAIR30磁共振胰胆管造影磁共振胰胆管造影磁共振胰胆管造影磁共振胰胆管造影（MRCPMRCPMRCPMRCP）3D-3D-3D-3D-重重重重T2WIT2WIT2WIT2WI（水成像）水成像）水成像）水成像）磁共振胰胆管造影318 8 8 80 0 0 0岁岁岁岁女女女女性性性性 发发发发病病病病6 6 6 6小小小小时时时时内内内内：急急急急性性性性期期期期脑脑脑脑梗梗梗梗死死死死 T1WIT1WI未未见明显见明显异常信异常信号号 T2WI T2WI 略高略高 信号信号 DWI DWI高信号高信号80岁女性 发病6小时内：急性期脑梗死 T1WI未见明显异常3280808080岁，女性。发病岁，女性。发病岁，女性。发病岁，女性。发病3 3 3 3天后天后天后天后 T2WIT2WIT2WIT2WI明显高信号，明显高信号，明显高信号，明显高信号，T1WIT1WIT1WIT1WI 低信号：低信号：低信号：低信号：亚急性期脑梗死亚急性期脑梗死亚急性期脑梗死亚急性期脑梗死T2WI80岁，女性。发病3天后 T2WI33灌注成像技术原理灌注成像技术原理灌注成像技术原理灌注成像技术原理灌注成像技术原理34PWI SS EPIPWI SS EPIDelta R2*curveDelta R2*curve灌注成像临床应用灌注成像临床应用灌注成像临床应用灌注成像临床应用 脑神经（脑神经（脑神经（脑神经（SS EPISS EPISS EPISS EPI）1&2:1&2:Tumor(increased blood flow),Tumor(increased blood flow),3:Normal3:NormalPWI SS EPIDelta R2*curve灌注成像临35脑功能成像技术脑功能成像技术脑功能成像技术脑功能成像技术脑功能成像技术36主要反映组织间的信号强度Finger tapping平扫（T1WI、T2WI、PDWI）是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像第三节 MRI检查技术驰豫：指磁化矢量恢复到平衡态的过程主要反映组织间的信号强度采用不同的扫描序列和成像参数Finger tapping氢质子在人体内分布广，数量多，MRI均选用氢为靶原子核MRI的分析与诊断Purcell等,Bloch等（1945）不同的组织T1时间不同灌注成像（Perfusion,PWI）全面观察、建立立体定位概念加权成像 TR（ms）TE（ms）磁共振成像技术发展简史T1加权像、T2加权像、质子加权像T1WI 短=500 短=30磁共振成像技术发展简史脑功能成像脑功能成像脑功能成像脑功能成像主要反映组织间的信号强度脑功能成像37llFinger tappingFinger tappingllActivate/Rest curve of 40 ms eachActivate/Rest curve of 40 ms eachllGlioma patient,before surgical operationGlioma patient,before surgical operationBOLD&T1WBOLD&T1WBOLD&SAS&MRABOLD&SAS&MRA脑功能成像的临床应用脑功能成像的临床应用脑功能成像的临床应用脑功能成像的临床应用Finger tappingBOLD&T1WBOLD&SAS38H=H=（1/21/2 ）B B波谱技术波谱技术利用利用MR中的化学位中的化学位移现象来测定分子组移现象来测定分子组成及空间分布的一种成及空间分布的一种检测方法。检测方法。H=（1/2）B波谱技术39 MRIMRIMRIMRI的分析与诊断的分析与诊断的分析与诊断的分析与诊断机器类型机器类型机器类型机器类型磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度扫描技术条件扫描技术条件扫描技术条件扫描技术条件全面观察、建立立体定位概念全面观察、建立立体定位概念全面观察、建立立体定位概念全面观察、建立立体定位概念具体分析正常、异常和特殊所见具体分析正常、异常和特殊所见具体分析正常、异常和特殊所见具体分析正常、异常和特殊所见推测病理生理状态推测病理生理状态推测病理生理状态推测病理生理状态结合临床资料作出诊断结合临床资料作出诊断结合临床资料作出诊断结合临床资料作出诊断仅供入门学习者参考！仅供入门学习者参考！MRI的分析与诊断仅供入门学习者参考！40