MRI诊断学讲稿 石河子大学医学院第一附属医院CT/MRI室
MRI 诊断学讲稿 石河子大学医学院第一附属医院 CT/MRI 室
第一章总论 第一为它是种新的、丰伤性的皮像方法 可以显示出人体内部解剖结构。 一、磁共振成像发展概况 1、1946年，美国哈佛大学的Purcell及斯坦福大学的Bloch各自独立地发现了核 磁共振现象。1952年两人共获诺贝尔物理学奖 2、1971年Damedian发现肿瘤组织的Tl、卫值比正常组织长 3、1973年lauterbur发表了两个充水试管的第一幅核磁共振图修 4、1977年7月3日早晨4：45分，Raymond V.Damadian和他的同事成功制造了 第一台全身MRI装置。 5、1978年Mallard,Hutchison及Lauterbur等用0.04-0.085 Tesla(T)的磁共振装 备取得第一幅人体头、胸和腹部的图像。 80年代以来，MRI已成为广泛应用于临床的影像诊断学新技术 二、MRI设备 由两部分组成：1、信号发生和采集部分。2、数据处理和图像显示部分。 包括：主磁体、梯度线圈、脉冲线圈、计算机系统及其他辅助设备。 (一)、主磁体：是RI仪最基本的构件，是产生磁场的装置。根据磁场产生的 方式分为永磁型和电磁型 1、永磁型：实际上就是大块磁铁，磁场持续存在，场强低，最高达0.3T。开放 式MRI仪采用。 优点：生产、维护成本低，利于普及MRI仪。 缺点：场强低、不均匀，成像时间长、图像质量差。多用于头颅、脊椎、关节检 2、电磁型：是用导线绕成的线圈，通电后产生磁场。根据导线材料不同分为： 常导磁体和超导磁体。 (1)常导磁体：线圈采用普通导电性材料（铜、铝），需要持续通电，目前 己淘汰。 (2)超导磁体：采用超导材料（铌钛合金）制成，置于液氨的超低温环境 中，导线内电阻抗几乎消失，一 旦通电后无需继续供电，导线内电流一直存在 并产生稳定的磁场。目前中、高场强MRI仪均采用超导磁体。 优点：场强高、均匀，成像速度快、图像质量好，可用于全身检查。 场强的概念： 场强可采用高斯(Gauss G)或特斯拉(Tesla T门 来表示。距离5安培电流通过的直导线1cm处检测到的磁场强度定义为1高 斯。特斯拉与高斯的换算关系：1T=10000G。 场强的分类： 低场强机《0.5T;中场强机：0.5T1.0T; 高场强机：1.0T-2.0T:超高场强机》2.0T。 (二)、梯度线圈：是MRI仪的重要硬件之一，是特殊绕制的线圈，位于主磁体 内部
第一章 总论 第一节磁共振成像（magnetic resonance imaging ） 又称核磁共振成像，简写为 MRI。它是一种新的、非创伤性的成像方法， 可以显示出人体内部解剖结构。 一、磁共振成像发展概况 1、1946 年，美国哈佛大学的 Purcell 及斯坦福大学的 Bloch 各自独立地发现了核 磁共振现象。1952 年两人共获诺贝尔物理学奖 。 2、1971 年 Damedian 发现肿瘤组织的 T1、T2 值比正常组织长。 3、1973 年 Iauterbur 发表了两个充水试管的第一幅核磁共振图像 4、1977 年 7 月 3 日早晨 4:45 分，RaymondV.Damadian 和他的同事成功制造了 第一台全身 MRI 装置。 5、1978 年 Mallard, Hutchison 及 Lauterbur 等用 0.04-0.085 Tesla(T）的磁共振装 备取得第一幅人体头、胸和腹部的图像。 80 年代以来，MRI 已成为广泛应用于临床的影像诊断学新技术。 二、MRI 设备 由两部分组成：1、信号发生和采集部分。2、数据处理和图像显示部分。 包括：主磁体、梯度线圈、脉冲线圈、计算机系统及其他辅助设备。 （一）、主磁体：是 MRI 仪最基本的构件，是产生磁场的装置。根据磁场产生的 方式分为永磁型和电磁型。 1、永磁型：实际上就是大块磁铁，磁场持续存在，场强低，最高达 0.3T。开放 式 MRI 仪采用。 优点：生产、维护成本低，利于普及 MRI 仪。 缺点：场强低、不均匀，成像时间长、图像质量差。多用于头颅、脊椎、关节检 查。 2、电磁型：是用导线绕成的线圈，通电后产生磁场。根据导线材料不同分为： 常导磁体和超导磁体。 （1）常导磁体：线圈采用普通导电性材料（铜、铝），需要持续通电，目前 已淘汰。 （2）超导磁体：采用超导材料（铌-钛合金）制成，置于液氦的超低温环境 中，导线内电阻抗几乎消失，一旦通电后无需继续供电，导线内电流一直存在， 并产生稳定的磁场。目前中、高场强 MRI 仪均采用超导磁体。 优点：场强高、均匀，成像速度快、图像质量好，可用于全身检查。 场强的概念： 场强可采用高斯（Gauss,G)或特斯拉（Tesla,T) 来表示。距离 5 安培电流通过的直导线 1cm 处检测到的磁场强度定义为 1 高 斯。特斯拉与高斯的换算关系：1T=10000G。 场强的分类： 低场强机《0.5T；中场强机：0.5T-1.0T； 高场强机：1.0T-2.0T；超高场强机》2.0T。 （二）、梯度线圈:是 MRI 仪的重要硬件之一，是特殊绕制的线圈，位于主磁体 内部
梯度线圈由X、Y、Z轴三个线圈构成（在MI技术中，把主磁场方向定义 为Z轴方向 与Z轴方向垂直的平面为X、Y方向) 以Z 由线圈为例：通电后线圈头侧部分产生的磁场与主磁场方向一致，因 此磁场相互叠加，而线圈足侧部分产生的磁场与主磁场方向相反，因此磁场相减， 从而形成沿着主磁场长轴（或称人体长轴），头侧高足侧低的梯度场，梯度线圈 的中心磁场强度保持不变。X、Y轴梯度场的产生机理与Z轴线圈相同，只是方 向不同而已 梯度线圈的作用 1、空间定位：2、产生信号。 梯度线圈性能提高，磁共振成像加快。因此没有梯度磁场的进步，就没有快 速、超快速成像技术。 (三)脉冲线圈：也是MRI仪的关键部件，有发射线圈和接受线圈之分。 电台的 发射线圈：发射射频脉冲（无线电波）激发人体内的质子发生共振，如同 2、接收线圈：接收人体内发出的MRI信号（也是一种无线电波），如同收音 机的天线。 脉冲线圈的分类： 1、休线，装在扫描内，激发并采R1信号 2 表面线圈： 采集MRI信号 。由体线圈承担发射线圈的功能 3、表面相控阵线圈：是脉冲线圈技术的一大飞跃。 一个相控阵线圈由多个子线 圈单元构成，同时需要有多个数据采集通道与之匹配。目前最新型的相控阵线圈 为8通道线圈。优点： (1)可以明显提高RI图像的信噪比，有助于改善薄层扫描的图像质量。 (2)可以进 步提高MRI的信号采集速度 (四)计算机系 计算机系统属于MRI仪的大脑，控制者MRI仪的脉冲激发、信号采集、数据运 算和图像显示等功能。 (五)辅助设备 包括：检查床、液及水冷却系统、空调、胶片处理系统等 第二节MRI图像特点与临床应用 一、影响MRI图像的因素 1、质子密度 2、T门弛豫时间 3、T2地豫时间 4、流空效应 5、化学位移伪影6、磁共振造影剂 、MRI的临床应用 (一)MRI的技术优势与限制 MRI技术的优势 1、软组织分辨力强（判断组织特性） 2、多方位成像
梯度线圈由 X、Y、Z 轴三个线圈构成（在 MRI 技术中，把主磁场方向定义 为 Z 轴方向，与 Z 轴方向垂直的平面为 X、Y 方向）。 以 Z 轴线圈为例：通电后线圈头侧部分产生的磁场与主磁场方向一致，因 此磁场相互叠加，而线圈足侧部分产生的磁场与主磁场方向相反，因此磁场相减， 从而形成沿着主磁场长轴（或称人体长轴），头侧高足侧低的梯度场，梯度线圈 的中心磁场强度保持不变。X、Y 轴梯度场的产生机理与 Z 轴线圈相同，只是方 向不同而已。 梯度线圈的作用： 1、空间定位；2、产生信号。 梯度线圈性能提高，磁共振成像加快。因此没有梯度磁场的进步，就没有快 速、超快速成像技术。 （三）脉冲线圈：也是 MRI 仪的关键部件，有发射线圈和接受线圈之分。 1、发射线圈：发射射频脉冲（无线电波）激发人体内的质子发生共振，如同 电台的发射天线。 2、接收线圈：接收人体内发出的 MRI 信号（也是一种无线电波），如同收音 机的天线。 脉冲线圈的分类： 1、体线圈：装在扫描架内，激发并采集 MRI 信号。 2、表面线圈：仅采集 MRI 信号。由体线圈承担发射线圈的功能。 3、表面相控阵线圈：是脉冲线圈技术的一大飞跃。一个相控阵线圈由多个子线 圈单元构成，同时需要有多个数据采集通道与之匹配。目前最新型的相控阵线圈 为 8 通道线圈。优点： （1）可以明显提高 MRI 图像的信噪比，有助于改善薄层扫描的图像质量。 （2）可以进一步提高 MRI 的信号采集速度 （四）计算机系统 计算机系统属于 MRI 仪的大脑，控制着 MRI 仪的脉冲激发、信号采集、数据运 算和图像显示等功能。 （五）辅助设备 包括：检查床、液氦及水冷却系统、空调、胶片处理系统等。 第二节 MRI 图像特点与临床应用 一、影响 MRI 图像的因素 1、质子密度 2、T1 弛豫时间 3、T2 弛豫时间 4、流空效应 5、化学位移伪影 6、磁共振造影剂 二、MRI 的临床应用 （一）MRI 的技术优势与限制 MRI 技术的优势 1、软组织分辨力强（判断组织特性） 2、多方位成像
3、流空效应（显示血管） 4、无骨骼伪影 5、无电离辐射，无碘过敏 6、不断有新的成像技术 (二)MRI技术的禁忌证和限度 1禁忌证体内弹片、金属异物 名种 金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等 危重病人的生命监护系统、维持系统 不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍 2.限度钙化显示相对较差 空间分辨较差（体部，较同等CT) 费用昂贵 多数MR机检查时间较长 (三)MRI检查适应症 1、顿脑RI适应定 (1)颅内良恶性占位病变 (2)脑血管性疾病 梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形(AVM)等 (3)颅脑外伤性疾病 脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等 (4)感染性疾病 脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等 (5)脱髓鞘性或变性类疾病 多发性硬化(MS)等 (6)先天性畸形 胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等 2、脊柱和脊髓MRI适应症 (1)肿瘤性病变椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外）， 椎骨肿瘤（转移性、原发性） (2)炎症性疾病 脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、 蛛网膜炎、春游炎 (3)外伤 骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿 ，脊髓损伤等 (4)脊柱退行性变和椎管狭窄症 椎间盘变性、膨隆、突出、游离， 各种原因椎管狭窄，术后改变， (⑤)脊髓血管畸形和血管瘤 (6)脊髓脱髓鞘疾病（如MS),脊髓菱缩 (⑦)先天性畸形 3、胸部MRI适应症 (1)呼吸系统 对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如CT。 胸廓入口病变及其上下比邻关系 纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系
3、流空效应（显示血管） 4、无骨骼伪影 5、无电离辐射，无碘过敏 6、不断有新的成像技术 （二）MRI 技术的禁忌证和限度 1.禁忌证 体内弹片、金属异物 各种金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等 危重病人的生命监护系统、维持系统 不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍 2. 限度 钙化显示相对较差 空间分辨较差（体部，较同等 CT） 费用昂贵 多数 MR 机检查时间较长 （三）MRI 检查适应症 1、颅脑 MRI 适应症 （1）颅内良恶性占位病变 （2）脑血管性疾病 梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形（AVM）等 （3）颅脑外伤性疾病 脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等 （4）感染性疾病 脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等 （5）脱髓鞘性或变性类疾病 多发性硬化（MS）等 （6）先天性畸形 胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等 2、脊柱和脊髓 MRI 适应症 (1)肿瘤性病变 椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外）， 椎骨肿瘤（转移性、原发性） (2)炎症性疾病 脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、 蛛网膜炎、脊髓炎等 (3)外伤 骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿、脊髓损伤等 (4)脊柱退行性变和椎管狭窄症 椎间盘变性、膨隆、突出、游离， 各种原因椎管狭窄，术后改变， (5)脊髓血管畸形和血管瘤 (6)脊髓脱髓鞘疾病（如 MS），脊髓萎缩 (7)先天性畸形 3、胸部 MRI 适应症 （1）呼吸系统 对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如 CT。 胸廓入口病变及其上下比邻关系 纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系
(2)心脏及大血管 大血管病变：各类动脉瘤、腔静脉血栓等 心脏及心包肿瘤，心包其他病变 其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广 4、腹、盆部MRI适应症 主要用于部分实质性器官的种瘤性病变 13 肝肿南性病变提世鉴别信息 (2) 有利小胰癌、 胰岛细胞癌显示 (3) 宫颈、宫体良恶性肿瘤及分期等，先天畸形 (4) 肿瘤的定位（脏器上下缘附近）、分期 (5) 胆道、尿路梗阻和肿瘤，MRCP,MRU (6) 直肠肿瘤 5、骨与关节MRI适应症 X线及CT的后续检查手段一一钙质显示差和空间分辨力 部分情况可作首选： (1)累及骨髓改变的骨病（早期骨缺血性坏死，早期骨髓炎、 骨髓肿瘤或侵犯骨髓的肿瘤) (2)结构复 关节的损伤（膝 ,髋关节) (3)形状复杂部位的检查（脊柱、骨盆等） 三、MRI图像的分析与诊断 一般说来，T1加权像基本上以发现病变为主，而2加权像则通常可对病变性质 进行评价 (一)如何区分T1WI、T2WI 1、看TR、TE T2W1:长TR(>2000毫秒)，长TE(>50毫秒). T1WM：短TR(400-800毫秒)，短T正(10-15毫秒) 2、看水和脂肪 TIWI:水（如脑脊液、尿液）呈低信号（黑） 脂肪呈很高信号（很白） T2WI:水呈很高信号（很白） 脂肪信号有所降低（灰白） 3、看其他结构 脑组织：T1W1:白质比灰质信号高 T2WI:白质比灰质信号低 腹部：T1W:肝脏比脾脏信号高 T2VI:肝脏比脾脏信号低
（2）心脏及大血管 大血管病变：各类动脉瘤、腔静脉血栓等 心脏及心包肿瘤，心包其他病变 其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广。 4、腹、盆部 MRI 适应症 主要用于部分实质性器官的肿瘤性病变 （1） 肝肿瘤性病变，提供鉴别信息 （2） 胰腺肿瘤，有利小胰癌、胰岛细胞癌显示 （3） 宫颈、宫体良恶性肿瘤及分期等，先天畸形 （4） 肿瘤的定位（脏器上下缘附近）、分期 （5） 胆道、尿路梗阻和肿瘤，MRCP，MRU （6） 直肠肿瘤 5、骨与关节 MRI 适应症 X 线及 CT 的后续检查手段－－钙质显示差和空间分辨力 部分情况可作首选： （1）累及骨髓改变的骨病（早期骨缺血性坏死，早期骨髓炎、 骨髓肿瘤或侵犯骨髓的肿瘤） （2）结构复杂关节的损伤（膝、髋关节） （3）形状复杂部位的检查（脊柱、骨盆等） 三、MRI 图像的分析与诊断 一般说来，T1 加权像基本上以发现病变为主，而 T2 加权像则通常可对病变性质 进行评价。 （一）如何区分 T1WI、T2WI 1、看 TR、TE T2WI：长 TR（>2000 毫秒），长 TE（>50 毫秒）。 T1WI ：短 TR （400-800 毫秒），短 TE（10-15 毫秒）。 2、看水和脂肪 T1WI：水（如脑脊液、尿液）呈低信号（黑） 脂肪呈很高信号（很白） T2WI：水呈很高信号（很白） 脂肪信号有所降低（灰白） 3、看其他结构 脑组织：T1WI:白质比灰质信号高 T2WI:白质比灰质信号低 腹部：T1WI:肝脏比脾脏信号高 T2WI:肝脏比脾脏信号低
四、MRI的优点和缺点（与CT比较） 1、优点 。组织分辨率较CT高，可检出更多的病变 。大多数病变不用造影剂就能较好显示。 ?不用造影剂就可较好显示血管。 ÷没有骨性伪影，有利于后倾窝、椎管等部位病变的检查。 多参数成像，能为病变检出和鉴别诊断提供更多信息。 冬可任意 面成像，CT 一般仅能进行横断面扫描 无放射线损伤。 2、缺 冬钙化显示不及CT 令空间分辨率一般不及CT,但现代先进的MRI的空间分辨率己与CT接近 令受磁场影响， 一般监护仪器不能进入MR室，因而不适用危重病人 价格比较昂责 ”操作较为复杂 重要提示： 尽管MRI有很多优点，在定位诊断方面明显优于CT,在定性诊断方面也能 提供更多的信息，但是部分病变的RI信号变化仍缺乏特异性，因而有些病变 的定性诊断仍较困难。 。R不是万能的！ ÷MRI与CT是互补的！ 五、MRI造影剂 最常用的是轧贲酸葡甲胺(Gd-DTPA) 作用机理：低剂量缩短组织的T1值：高剂量缩短组织的卫值。一般利 用前者，表现为有增强的组织信号“变白”。 ÷增强代表的意义：脑组织：血脑屏障的破坏。其他组织：血供丰富。 和CT增强扫描比较的优点： 对出好，病恋拾出率高（频脑、肝脏 更为 (同等剂量下，其安全性是CT造影剂的20倍) 使用剂量更小（一般为CT造影剂的110） 可用于碘过敏者 肾毒性明显低于碘对比剂，可由于肾功能不全者。 六、 MRI安全注意事项 1、绝对禁止进入MRI室及进行MRI检查的情况： A、装有心脏起搏器的病人； B、有眼球金属异物的病人： C、体内有大快金属植入体的患者（如人工股骨头等）应尽量辟免RI检香。 怀孕3 个月以内者不宜接受MRI检查或从事MRI工作 F、危重病人一般不宜接受MRI检查（因一般监护仪器不能进入MRI室）。 G、担架、轮椅、氧气瓶等金属物严禁带入MRI室
四、MRI 的优点和缺点（与 CT 比较） 1、优点 ❖ 组织分辨率较 CT 高，可检出更多的病变。 ❖ 大多数病变不用造影剂就能较好显示。 ❖ 不用造影剂就可较好显示血管。 ❖ 没有骨性伪影，有利于后颅窝、椎管等部位病变的检查。 ❖ 多参数成像，能为病变检出和鉴别诊断提供更多信息。 ❖ 可任意断面成像，CT 一般仅能进行横断面扫描 ❖ 无放射线损伤。 2、缺点 ❖ 钙化显示不及 CT ❖ 空间分辨率一般不及 CT，但现代先进的 MRI 的空间分辨率已与 CT 接近 ❖ 受磁场影响，一般监护仪器不能进入 MR 室，因而不适用危重病人 ❖ 价格比较昂贵 ❖ 操作较为复杂 重要提示： 尽管 MRI 有很多优点，在定位诊断方面明显优于 CT，在定性诊断方面也能 提供更多的信息，但是部分病变的 MRI 信号变化仍缺乏特异性，因而有些病变 的定性诊断仍较困难。 ❖ MRI 不是万能的！ ❖ MRI 与 CT 是互补的！ 五、MRI 造影剂 最常用的是钆贲酸葡甲胺（Gd-DTPA） ❖ 作用机理：低剂量缩短组织的 T1 值；高剂量缩短组织的 T2 值。一般利 用前者，表现为有增强的组织信号“变白”。 ❖ 增强代表的意义：脑组织：血脑屏障的破坏。其他组织：血供丰富。 和 CT 增强扫描比较的优点： ❖ 对比好，病变检出率高（颅脑、肝脏） ❖ 更为安全（同等剂量下，其安全性是 CT 造影剂的 20 倍） ❖ 使用剂量更小（一般为 CT 造影剂的 1/10） ❖ 可用于碘过敏者 ❖ 肾毒性明显低于碘对比剂，可由于肾功能不全者。 六、MRI 安全注意事项 １、绝对禁止进入 MRI 室及进行 MRI 检查的情况： A、装有心脏起搏器的病人； B、有眼球金属异物的病人； C、体内有大块金属植入体的患者（如人工股骨头等）应尽量避免 MRI 检查。 D、外伤病人进行 MRI 检查前因明确体内有无金属。 E、怀孕 3 个月以内者不宜接受 MRI 检查或从事 MRI 工作。 F、危重病人一般不宜接受 MRI 检查（因一般监护仪器不能进入 MRI 室）。 G、担架、轮椅、氧气瓶等金属物严禁带入 MRI 室
H、所有人员包括病人、家属及医务人员，进入MR扫描室前，应去除体表 所有金属物及其他有可能影响检查及安全的物品，包括听诊器、刀片、镊子 血管钳、持针器、钥匙、鞋钉、皮带、拉链、手表、呼机、手机、磁卡、磁 盘等 I、检查开始后病人家属及医务人员最好不要留在MR扫描室，如特别需要 留在MRI室者检查期间请勿随意走动。 上.RI的其木枯术和新技术 1、基本技术 常规MRI:包括常规T1WI、T2WM、质子加权成像 ÷超快速MRI:单层成像时间短于1秒。 MRA:(1)不用造影剂，用于全身血管病变的显示。(2)增强MRA:能 提高常规MRA的准确性和真实性。 扩散成像 适用于发病2小时以内超急性期脑梗塞的诊断 灌注加权：适用于超急性期脑梗塞，大面积梗塞，血管闭塞后脑组织缺血 状况分析。还可用于早期心肌缺血 ÷MR水成像：利用人体内的水作为天然对比剂、显示含水器官的解剖和病 变。包括：内耳水成像：MR延腺管造影：MR脊髓造影(MRM):MR 胆牌管浩影(MRCp)MR尿路告影(MRI 2、新技术 脑功能成像：利用人工刺激（听觉、运动、视觉等）配合特定的MRI序 列标识出脑组织的各功能区，适用于：避免手术损伤，脑科学研究。 冬MRI仿真内窥镜：利用MRI薄层扫描技术及特定的软件进行重建，模拟 纤维内窥镜对空 腔脏器进行腔内 观察，适用于鼻腔、鼻咽部 ,气管、支气 管、胃物道、血管等部位内变的显示。 冬MRI电影：能对心脏、关节等进行运动、功能分析。 ÷MR频谱分析：能对组织的化学元素含量进行分析，反应组织的代谢、功 能状态 第二节核磁共振成像的基本原理 基本原理是将受检物体置于强磁场中，使某些质子的磁矩沿磁场方向排列， 并以一定的频率围绕磁场方向进动：在此基础上使用与质子进动频率相同的射频 脉冲激发质子磁矩，使其发生能级转换：在质子弛豫过程中释放能量并产生信号。 MRI仪使用接收线图获取上述信号后通过放大器进行放大，并输人计算机进行 图像重建， 从而获得所需要的磁共振影像。 MRI的基本原理一经典力学为主、量子力学为辅的解释 “、原子核核磁 1.原子核的构成：质子和中子一自旋→磁场磁矩（大小，方向） 2.原子核具备核磁的条件：所含的质子或中子为奇数 具有偶数质子的原子核其自旋磁场相互抵消，不能产生核磁共振现象。具有 奇数质子的原子核在自旋时能产生磁矩，如1H(氢)13C(碳)19p(氟)、23Na
H、所有人员包括病人、家属及医务人员，进入 MR 扫描室前，应去除体表 所有金属物及其他有可能影响检查及安全的物品，包括听诊器、刀片、镊子、 血管钳、持针器、钥匙、鞋钉、皮带、拉链、手表、呼机、手机、磁卡、磁 盘等。 I、 检查开始后病人家属及医务人员最好不要留在 MR 扫描室，如特别需要 留在 MRI 室者检查期间请勿随意走动。 七、MRI 的基本技术和新技术 1、基本技术 ❖ 常规 MRI：包括常规 T1WI 、T2WI、质子加权成像 ❖ 超快速 MRI：单层成像时间短于 1 秒。 ❖ MRA：（1）不用造影剂，用于全身血管病变的显示。（2）增强 MRA：能 提高常规 MRA 的准确性和真实性。 ❖ 扩散成像：适用于发病 2 小时以内超急性期脑梗塞的诊断。 ❖ 灌注加权：适用于超急性期脑梗塞，大面积梗塞，血管闭塞后脑组织缺血 状况分析。还可用于早期心肌缺血 ❖ MR 水成像：利用人体内的水作为天然对比剂、显示含水器官的解剖和病 变。包括：内耳水成像；MR 延腺管造影；MR 脊髓造影（MRM）；MR 胆胰管造影（MRCP）；MR 尿路造影（MRU 2、新技术 ❖ 脑功能成像：利用人工刺激（听觉、运动、视觉等）配合特定的 MRI 序 列标识出脑组织的各功能区，适用于：避免手术损伤，脑科学研究。 ❖ MRI 仿真内窥镜：利用 MRI 薄层扫描技术及特定的软件进行重建，模拟 纤维内窥镜对空腔脏器进行腔内观察，适用于鼻腔、鼻咽部、气管、支气 管、胃肠道、血管等部位病变的显示。 ❖ MRI 电影：能对心脏、关节等进行运动、功能分析。 ❖ MR 频谱分析：能对组织的化学元素含量进行分析，反应组织的代谢、功 能状态。 第二节 核磁共振成像的基本原理 基本原理是将受检物体置于强磁场中，使某些质子的磁矩沿磁场方向排列， 并以一定的频率围绕磁场方向进动；在此基础上使用与质子进动频率相同的射频 脉冲激发质子磁矩，使其发生能级转换；在质子弛豫过程中释放能量并产生信号。 MRI 仪使用接收线图获取上述信号后通过放大器进行放大，并输人计算机进行 图像重建，从而获得所需要的磁共振影像。 MRI 的基本原理－经典力学为主、量子力学为辅的解释 一、原子核 核磁 1. 原子核的构成 ：质子和中子-自旋→ 磁场- 磁矩(大小，方向) 2. 原子核具备核磁的条件：所含的质子或中子为奇数 具有偶数质子的原子核其自旋磁场相互抵消，不能产生核磁共振现象。具有 奇数质子的原子核在自旋时能产生磁矩，如 1H（氢）13C（碳）19F（氟）、23 Na
(钠)、31P(磷)等，因此成为磁共振成像术选用的靶子。 二、氢核在外磁场内的特性 氢原子核只含有一个质子而不含中子，它最不稳定，易受外加磁场的影响而 发生核磁共振现象。同时由于它在人体内分布最为广泛，因此目前临床的磁共振 成像多为氢质子成像。 氢质子带正电荷，又能够自旋，其周围就会形成一个小磁场。在远离外磁场 的组织标本中，每 微小 的居子滋休温于方 地排列着 其磁矩总和为零 在强大外磁场(B。)的作用下，这些小的质子磁体将顺着外磁场的方向排 列。 净磁矩M。的产生 在外磁场B0作用下-.净磁矩M0(“大磁针”) 顺方向的“小磁针” 逆方向的“小磁针” 在受检组织标本中，实际上每一个氢质子的磁矩并非与外磁场方向完全 致，而是稍稍偏离外磁场方向，并与其形成 个夹角(0) 这些稍偏离外磁场方向的氢质子的自旋轴还以一种较自旋缓慢得多的速度 沿外磁场方向作圆周运动，称之为“讲动”(procession 质子的进动频率取决于外磁场的强度和特定原子核的旋磁比(：，常数)， 可以通过Larmor公式计算氢质子在一定外加磁场作用下的进动频率 U=rBo 氢质子的旋磁比为42.58 MHz/Teslao 质子处于相反方向时，其磁力也会相互抵消。因此最后剩下的是一个顺着外 磁场方向的磁矢量，由于这种磁化是沿着外磁场纵轴方向，故称纵向磁化。 三、共振的产生 纵向磁化矢量与外磁场方向平行，但不能直接测得。如给予 一个短促的电碎 波，称射频脉冲，其目的是要扰乱沿外磁场方向稳定进动的质子，使一些质子吸 收能量，从低能级水平跃进到高能级水平，并在外磁场中处于反平行的状态（向 下)，这样就中和（或）抵消了平行状态（向上）的质子，纵向磁化矢量因而减 少。 这种与质子交换能量的现象（质子从电磁波中吸收能量），只有当射频脉冲 与质子进动频率相同时才会发生，这种现象称共振。 由于射频脉冲的作用，质子不再指向任意方向，而是作同步、同速运动，即 处于“同相”(inphase)。自旋质子的同步进动，使其同时指向同一方向，其矢量 也在该方向上叠加起来，因而导致磁矢量指向进动质子一边。由于是横向，故称 “横向磁化” 如果射频脉冲持续的时间足以使总磁矢量偏转90°，则其纵向部分完全消 失，此即90°脉冲。其他射频脉冲也能按其偏离角度命名。 四、核磁弛豫 当干预因素去除后，即停止发射射频脉冲，被激发的氢质子会把所吸收的能逐步 释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程
（钠）、31P（磷）等，因此成为磁共振成像术选用的靶子。 二、氢核在外磁场内的特性 氢原子核只含有一个质子而不含中子，它最不稳定，易受外加磁场的影响而 发生核磁共振现象。同时由于它在人体内分布最为广泛，因此目前临床的磁共振 成像多为氢质子成像。 氢质子带正电荷，又能够自旋，其周围就会形成一个小磁场。在远离外磁场 的组织标本中，每个微小的质子磁体漫无方向地排列着，其磁矩总和为零。 在强大外磁场（B。）的作用下，这些小的质子磁体将顺着外磁场的方向排 列。 净磁矩 M。的产生 在外磁场 B0 作用下-净磁矩 M0（“大磁针”） 顺方向的“小磁针” > 逆方向的“小磁针” 在受检组织标本中，实际上每一个氢质子的磁矩并非与外磁场方向完全一 致，而是稍稍偏离外磁场方向，并与其形成一个夹角（θ） 这些稍偏离外磁场方向的氢质子的自旋轴还以一种较自旋缓慢得多的速度 沿外磁场方向作圆周运动，称之为“进动”（procession) 质子的进动频率取决于外磁场的强度和特定原子核的旋磁比（r ，常数）， 可以通过 Larmor 公式计算氢质子在一定外加磁场作用下的进动频率。 ω0＝rBo 氢质子的旋磁比为 42.58MHz/Teslao 质子处于相反方向时，其磁力也会相互抵消。因此最后剩下的是一个顺着外 磁场方向的磁矢量，由于这种磁化是沿着外磁场纵轴方向，故称纵向磁化 。 三、共振的产生 纵向磁化矢量与外磁场方向平行，但不能直接测得。如给予一个短促的电磁 波，称射频脉冲，其目的是要扰乱沿外磁场方向稳定进动的质子，使一些质子吸 收能量，从低能级水平跃进到高能级水平，并在外磁场中处于反平行的状态（向 下），这样就中和（或）抵消了平行状态（向上）的质子，纵向磁化矢量因而减 少。 这种与质子交换能量的现象（质子从电磁波中吸收能量），只有当射频脉冲 与质子进动频率相同时才会发生，这种现象称共振。 由于射频脉冲的作用，质子不再指向任意方向，而是作同步、同速运动，即 处于“同相”（inphase）。自旋质子的同步进动，使其同时指向同一方向，其矢量 也在该方向上叠加起来，因而导致磁矢量指向进动质子一边。由于是横向，故称 “横向磁化” 。 如果射频脉冲持续的时间足以使总磁矢量偏转 90°，则其纵向部分完全消 失，此即 90°脉冲。其他射频脉冲也能按其偏离角度命名。 四、核磁弛豫 当干预因素去除后，即停止发射射频脉冲，被激发的氢质子会把所吸收的能逐步 释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程
而恢复到原来平衡状态所需的时间则称为弛豫时间 氨质子恢复原状的时程由两个时间常数决定，即纵向地豫时间与横向融豫时间 整个磁化过程先从外磁场B0的垂直面上开始衰减， 称横向的物。濮之家步设 回到外磁场B0的方向，称为纵向弛豫 (一)纵同弛像 简称T,它并非是一个确切时间，而是一个时间常数，用来描术这一时程讲行 的快慢程度。基于在纵向弛豫过程中，由高能状态质子释放能量，并传递到其四 周的分子或空间晶格上，故又称自旋晶格弛豫 )横向弛豫 简称T2,为垂直于外磁场B0方向磁化矢量的丢失，也即完全均匀的外磁场中横 向磁化所维持的时间。T2的衰诚为共振质子之间的相互磁化作用引起。其弛豫 过程中不涉及能量的传递，只引起相位的变化，是在自旋的共振核之间进行的， 故又称自旋一自旋弛豫。 五、自由感应衰减 90°脉冲后，由于受、2的影响，磁共振信号以指数曲线形式衰减，称为自 由感应衰减 磁共振信号的测量只能在垂直于外磁场的xy平面进行 自由感应衰减是表示90°脉冲激励以后立即产生的信号，这一信号基于质子间 的相互作用以及磁场不均匀性的影响 ，该信号会很快衰减，在磁共振成像中不能 被直接利用。为了取得R成像有用的信号，必须在一定间隔时间内再给一个 l80。RF脉冲，以取得一个自由感应衰减的回波信号，即自旋回波(spin echo, SE)信号。 六、磁共振成像技术 )梯度磁场与空间编码 在外磁场内沿X-YZ轴三个相互垂直的方向各加一个梯度磁场来完成 磁共振成像中的选定层面。 1、层面的选择 由于可以把梯度磁场加在任何方向上，因此不移动病人就可进行任意层面的成 像。 2、层厚的选择 每个层面厚度取决于梯度磁场的强度与RF脉冲的带宽△ω 当△ω不变，梯度磁场越强，层面的厚度越薄，反之层面越厚。当梯度磁场恒定， △ω越大，层面厚度越厚，△ω越小，层面越薄。 3、频率编码与相位编码 在X、Y釉各叠加一个梯度磁场 (二)脉冲序列与扫描参数 磁共振的信号不但取决于这些脉冲的强度，还取决于各脉冲间的时间间隔 和组成方式
而恢复到原来平衡状态所需的时间则称为弛豫时间 氢质子恢复原状的过程由两个时间常数决定，即纵向弛豫时间与横向弛豫时间。 整个磁化过程先从外磁场 B0 的垂直面上开始衰减，称横向弛豫；继之，逐步返 回到外磁场 B0 的方向，称为纵向弛豫。 （一）纵向弛豫 简称 T1，它并非是一个确切时间，而是一个时间常数，用来描述这一过程进行 的快慢程度。基于在纵向弛豫过程中，由高能状态质子释放能量，并传递到其四 周的分子或空间晶格上，故又称自旋-晶格弛豫 （二)横向弛豫 简称 T2，为垂直于外磁场 Bo 方向磁化矢量的丢失，也即完全均匀的外磁场中横 向磁化所维持的时间。T2 的衰减为共振质子之间的相互磁化作用引起。其弛豫 过程中不涉及能量的传递，只引起相位的变化，是在自旋的共振核之间进行的， 故又称自旋－自旋弛豫 。 五、自由感应衰减 90°脉冲后，由于受 Tl、T2 的影响，磁共振信号以指数曲线形式衰减，称为自 由感应衰减 磁共振信号的测量只能在垂直于外磁场的 xy 平面进行 。 自由感应衰减是表示 90°脉冲激励以后立即产生的信号，这一信号基于质子间 的相互作用以及磁场不均匀性的影响，该信号会很快衰减，在磁共振成像中不能 被直接利用。为了取得 MR 成像有用的信号，必须在一定间隔时间内再给一个 180 °RF 脉冲，以取得一个自由感应衰减的回波信号，即自旋回波（spin echo, SE）信号。 六、磁共振成像技术 （一）梯度磁场与空间编码 在外磁场内沿 X- Y-Z 轴三个相互垂直的方向各加一个梯度磁场来完成 磁共振成像中的选定层面。 1、层面的选择 由于可以把梯度磁场加在任何方向上，因此不移动病人就可进行任意层面的成 像。 2、层厚的选择 每个层面厚度取决于梯度磁场的强度与 RF 脉冲的带宽△ω 当△ω不变，梯度磁场越强，层面的厚度越薄，反之层面越厚。当梯度磁场恒定， △ω越大，层面厚度越厚, △ω越小，层面越薄。 3、频率编码与相位编码 在 X、Y 轴各叠加一个梯度磁场 （二）脉冲序列与扫描参数 磁共振的信号不但取决于这些脉冲的强度，还取决于各脉冲间的时间间隔 和组成方式
而把操作者可以改变的数据称为扫描参数，改变这些参数可以改变组织T1,T2 弛豫时间或质子密度对图像亮度的影响，以及组织间的信号对比。 自旋回波脉冲序列 SE序列是由一个90脉冲与若干个180°脉冲组成。其过程为先发射一个90° RF脉冲，间隔数至数十毫秒，再发射一个180°RF脉冲，180°脉冲后10-100 多ms,测量回波信号强度。 90°脉冲至测量回波的时间称回波时间(T正)，重复这一过程，两个90 脉冲之间 时间为重复时间(TR) SE序列各加权像的参数 MR图像构成和对比的基础是样本内部的弛豫时间和质子密度的不同，要 把这多种因素在一个以不同灰阶的黑白图像为显示方法的基础上同时表现出来， 则需要加权的方法来分别显示这几种因素。 加权像 TR T1加权像 短(2000ms) 长(>75ms) 质子加权像 长(>2000ms) 短(1500m )和长TE(>60ms)的扫描参数成像时，T2差 别将突出显示出来，即T2加权像。 2、部分饱和脉神序列 由一组90脉冲组成。所设R短，部分饱和，则两种不同组织之间信号的 差别主要取决于它们T1弛豫时间的不同，所得图像为T1加权像
而把操作者可以改变的数据称为扫描参数，改变这些参数可以改变组织 T1，T2 弛豫时间或质子密度对图像亮度的影响，以及组织间的信号对比。 1、自旋回波脉冲序列 SE 序列是由一个 90 脉冲与若干个 180°脉冲组成。其过程为先发射一个 90° RF 脉冲，间隔数至数十毫秒，再发射一个 180°RF 脉冲，180° 脉冲后 10-100 多 ms，测量回波信号强度。 90°脉冲至测量回波的时间称回波时间（TE），重复这一过程，两个 90° 脉冲之间的时间为重复时间（TR）。 SE 序列各加权像的参数 MR 图像 构成和对比的基础是样本内部的弛豫时间和质子密度的不同，要 把这多种因素在一个以不同灰阶的黑白图像为显示方法的基础上同时表现出来， 则需要加权的方法来分别显示这几种因素。 加权像 TR TE T1 加权像 短（＜500ms） 短（＜25ms） T2 加权像 长（＞2000ms） 长（＞75ms） 质子加权像 长（＞2000ms） 短（＜25ms） （1） 质子密度加权像 采用短 TE（减少了 T2 区别）和长 TR（减少了 T1 区别）的扫描参数时， 所得图像既非 T1 加权像，亦非 T2 加权像，而主要受质子或自旋密度差别的影 响，质子越多，则信号越强，此即质子密度加权像。 （2） T1 加权像 随着 TR 变短，T1 成像因素也随之增加。而短 TE 时，T2 对图像的影响可 以忽略。因此，采用短 TR（＜500ms）和短 TE（＜30ms）所反映的是组织不同 T1 信号强度的区别，即 T1 加权像。 （3） T2 加权像 使用长 TR，Tl 差别不明显。但随 TE 延长，T2 对图像信号强度影响越 大。因此，用长 TR（＞1500ms）和长 TE（＞60ms）的扫描参数成像时，T2 差 别将突出显示出来，即 T2 加权像。 2、部分饱和脉冲序列 由一组 90 脉冲组成。所设 TR 短，部分饱和，则两种不同组织之间信号的 差别主要取决于它们 T1 弛豫时间的不同，所得图像为 T1 加权像