磁共振基础知识

核磁共振成像（核磁共振成像（MRIMRI）基础知识）基础知识磁共振成像基本原理磁共振成像基本原理定义：定义：利用人体内固有的原子核（氢质子），利用人体内固有的原子核（氢质子），在外加磁场作用下产生共振现象，产生振在外加磁场作用下产生共振现象，产生振荡磁场，并形成感应电流（电信号），将荡磁场，并形成感应电流（电信号），将其采集并作为成像源，经计算机处理后，其采集并作为成像源，经计算机处理后，形成人体形成人体 MR图像。图像。磁共振成像基本原理磁共振成像基本原理基本过程：基本过程：一、自然状态下的原子核（磁矩、自旋）一、自然状态下的原子核（磁矩、自旋）二、外加磁场（主磁场和射频磁场）后的原子二、外加磁场（主磁场和射频磁场）后的原子 核（磁化核（磁化MZ、进动、共振现象、吸收能量、进动、共振现象、吸收能量 磁矢量偏转产生横向磁矢量磁矢量偏转产生横向磁矢量MXY、Larmor 公式）公式）三、射频终止后的原子核（恢复平衡态、释放三、射频终止后的原子核（恢复平衡态、释放 能量、产生能量、产生MR信号、弛豫过程）信号、弛豫过程）纵向弛豫（纵向弛豫（T1、自旋、自旋晶格弛豫）晶格弛豫）横向弛豫（横向弛豫（T2、自旋、自旋自旋弛豫）自旋弛豫）人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消 按照单一核子进动原理,质子群在静磁场中形成的宏观磁化矢量MzMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:A:施加施加9090度度RFRF脉冲脉冲前的前的磁化矢量磁化矢量MzMzB:B:施加施加9090度度RFRF脉冲脉冲后的后的磁化矢量磁化矢量 MxyMxy.并以并以LarmorLarmor频率横向频率横向施进施进C:90C:90度度脉冲脉冲对对磁化矢量磁化矢量的的作用作用。即。即M M以以螺旋运动螺旋运动的的形式倾倒形式倾倒到到横向平面横向平面ABC在这一过程中，产生能量B0ZZZZZYYYYYXXXXX90度（3 3）（5 5）该该过过程程称称弛弛豫豫(relaxation)relaxation)，即即将将能能量量（MRMR信信号号）释释放放出出来来。整整个个弛弛豫豫过过程程实实际际上上是是磁磁化化矢矢量量在在横横轴轴上上缩缩短短（横横向向或或T2T2弛弛豫豫），和和纵纵轴轴上上延延长长（纵纵向向或或T1T1弛弛豫豫）。而而人人体体各各类类组组织织均均有有特特定定T1T1、T2T2值值，这这些些值值之之间间的的差差异异形成信号对比形成信号对比（1）静磁场中（2）90度脉冲（3）脉冲停止后（4）停止后一定时间（5）恢复到平衡状态如果此时去掉RF脉冲，质子将会恢复到原来状态，当然恢复有一个时间过程，这个过程就叫弛豫过程。弛豫：Relaxation;自然界的一种固有属性；即任何系统都有在外界激励撤销后回到原本（原始、平衡）状态的性质；这种从激励状态回到平衡状态的过程就是弛豫过程弛豫快慢：用弛豫时间T来进行度量；弛豫过程是激励过程的反过程,因此也包括2个分过程：1、放出能量，从高能级向低能级跃迁；纵向磁化逐渐增加；纵向弛豫过程，T1弛豫过程2、相位分散，横向磁化矢量逐渐减小；横向弛豫过程，T2弛豫过程a、射频结束瞬间，纵向磁化为零，横向磁化最大b、反平行质子释放能量跃迁回平衡态，纵向磁化逐渐增大c、最后回归原始状态，纵向磁化恢复到最大纵向弛豫过程a、射频结束瞬间，横向磁化达到最大,进动相位一致b、c、内部小磁场的不均匀性使得进动相位分散，横向磁化矢量逐渐减小d、最终相位完全分散，横向磁化矢量为零横向弛豫过程 纵向恢复时间纵向恢复时间T1是由于被激发的反平行于静磁场是由于被激发的反平行于静磁场的质子恢复到平行状态，所以纵向磁化增大。弛豫快慢的质子恢复到平行状态，所以纵向磁化增大。弛豫快慢遵循指数递增规律，把从遵循指数递增规律，把从0增大到最大值的增大到最大值的63%的所需的所需时间称定义为时间称定义为纵向驰豫时间纵向驰豫时间(T1)。弛豫时间T纵向驰豫时间T1T1与静磁场的强度大小有关，一般静磁场强度越大，T1就大T1长短取决于组织进行能量传递的有效性。横向恢复时间横向恢复时间T2是由于相位同步质子的又开始是由于相位同步质子的又开始变得不同步变得不同步,所以横向磁化减小。弛豫快慢遵循指数所以横向磁化减小。弛豫快慢遵循指数递减规律，把从最大下降到最大值的递减规律，把从最大下降到最大值的37%的时间定义的时间定义为为横向驰豫时间横向驰豫时间(T2)。组织T2时间的分析T2的长短取决于组织内部的局部小磁场的均匀性对小磁化散相的有效性。T2与磁场强度无关。不同成分和结构的组织T2不同，例如水的T2值要比固体的T2值长。补充说明组织的弛豫时间是组织的一种固有属性，与组织的密度类似，在场强和环境确定后其时间是一个确定不变的值；病变组织相对于正常组织的一个典型变化是含水量增加；由于水具有长T2和长T1值，因此病变组织的T2时间比正常组织的长如果能将上面的T2时间差别体现在图像的灰度差别，则能够达到区分正常组织和病变组织的目的，完成对疾病的诊断；磁共振检查技术平扫（T1WI，T2WI，PDWI)增强（TIWI）动态增强（Dynamic MR）磁共振血管造影（MRA）脂肪抑制成像（STIR）水抑制成像（FLAIR）水成像（MRCP、MRU）灌注成像（Perfusion)弥散成像（Diffusion）功能成像（Function MR）所所谓谓的的加加权权就就是是“重重点点突突出出”的意思的意思T1T1T1T1加加加加权权权权成成成成像像像像（T1WIT1WIT1WIT1WI）-突突突突出出出出组组组组织织织织T1T1T1T1弛弛弛弛豫豫豫豫（纵纵纵纵向弛豫）差别向弛豫）差别向弛豫）差别向弛豫）差别T2T2T2T2加加加加权权权权成成成成像像像像（T2WIT2WIT2WIT2WI）-突突突突出出出出组组组组织织织织T2T2T2T2弛弛弛弛豫豫豫豫（横横横横向弛豫）差别向弛豫）差别向弛豫）差别向弛豫）差别质质质质子子子子密密密密度度度度加加加加权权权权成成成成像像像像（PDPDPDPD）突突突突出出出出组组组组织织织织氢氢氢氢质质质质子子子子含含含含量差别量差别量差别量差别何为加权？何为加权？T1WIT2WIT1WIT2WI人人 体体 不不 同同 组组 织织 的的 MR 信信 号号 特特 点点黑白灰度对比：X光片、CT均以密度高低为特征 MR图象是以信号高低/强弱为特征水：长T1（黑）、长T2（白）骨皮质、完全性的钙化：黑（无信号）脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰）血流：常规扫描为流空（黑）肌肉：长T1（黑）、短T2（黑）大多数肿瘤：长T1、长T2黑色素瘤：短T1、短T2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参数：短参数：短TR(TR500ms)、短、短TE(TE2000ms)、长长TE(TE90ms)MRI图像特点像特点弥散加权成像DWI 是以MR流动效应为基础的成像方法。与MRA不同的是：MRA观察的是宏观的血流现象，而DWI观察的是微观的水分子流动扩散现象理解弥散成像的原理细胞正常，水分子游动自由。细胞毒性水肿时，较多的细胞外液进入细胞内，使细胞内、外水分子游动缓慢胞胞细细水水子子分分 正常腹部脂肪抑制正常腹部脂肪抑制MRI MR水成像水成像磁共振胰胆管造影（磁共振胰胆管造影（MRCP）尿路尿路成像成像（Magnetic Resonance Urography）MRU 不使用造影剂，利用尿液进行成像。正常胸部正常胸部MRIMRI表现表现GREGRE序列（亮血技术）序列（亮血技术）正常胸部正常胸部MRIMRI表现表现SESE序列（黑血技术）序列（黑血技术）MR脑血管成像脑血管成像（MRA)正常肝脏增强动态正常肝脏增强动态MRA (DE-MRA)怎样阅读常规检查的怎样阅读常规检查的MRMR图像图像1 1、熟悉图像上的常用标记：姓名、年龄、日期、左右、层厚以 及增强的标记等2、仔细观察每一帧图像，目的在于发现疾病或异常的征象3、当发现病变后，应看其病变在T1加权、T2加权上的信号特 征，是高信号低信号等信号混杂信号无信号4、通过不同方位图像观察，确定病变形态、数量、大小、位置5、观察病变邻近器官或组织结构有无异常：受压、移位（占位 效应）；扩张、增大（失空间效应）；破坏或吸收；等等6、增强扫描观察病变有无强化及强化程度；延迟扫描强化特点7、综合MR所见，结合临床及其他影像学检查材料作出诊断增强扫描T2T1肝囊肿肝囊肿肝癌左肾癌平扫增强MRI影像特点影像特点1、多参数2、高对比3、任意层面断层4、能量代谢研究5、可不使用对比剂6、无电离辐射7、无气体和骨伪影的干扰MRI影像局限性影像局限性1、成像速度慢2、对钙化和骨皮质不够敏感3、易受多种伪影影响4、禁忌症多5、定量诊断困难