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磁共振成像

磁共振成像. Magnetic Resonance Imaging. 基本原理及读片. 主要内容. 医学影像学概况及磁共振技术的发展 简要介绍磁共振成像基本原理及概念 磁共振检查方法及临床应用 磁共振成像的主要优点及限度 如何阅读磁共振图像 影像学检查常见名词概念 读片. 医学影像学的形成. 1895 年 R ö entgen 发现 X 线，形成放射诊断学（ diagnostic radiology ） 20 世纪 50 年代出现超声（ ultrasonography,USG ）检查

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磁共振成像

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Presentation Transcript

  1. 磁共振成像 Magnetic Resonance Imaging 基本原理及读片

  2. 主要内容 • 医学影像学概况及磁共振技术的发展 • 简要介绍磁共振成像基本原理及概念 • 磁共振检查方法及临床应用 • 磁共振成像的主要优点及限度 • 如何阅读磁共振图像 • 影像学检查常见名词概念 • 读片

  3. 医学影像学的形成 • 1895年Röentgen发现X线，形成放射诊断学（diagnostic radiology） • 20世纪50年代出现超声（ultrasonography,USG）检查 • 20世纪60年代出现核素(ν-scintigraphy) 扫描 • 20世纪70年代出现CT(x-ray computed tomography,CT)检查 • 20世纪80年代出现MRI(magnetic resonance imaging,MRI)检查 • 20世纪80年代出现发射体层成像（emission computed tomography,ECT） • 20世纪90年代正电子发射体层成像（positron emission tomography,PET) • 20世纪70年代以后兴起介入放射学(interventional radiology) • 21世纪初出现CT-PET

  4. 医学影像学各种技术涉及： • X线源 • 体外放射源（核素） • 声能 • 磁场 • 微电子技术 • 计算机技术

  5. 当今的医学影像学内容包括： 传统X线诊断学 透视 照相 （普通Ｘ摄影、体层摄影） 造影 计算X线摄影 (computed radiography，CR) 数字X线摄影 （Digital radiography，DR) X线CT (computed Tomography， CT) 数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography， DSA ） 介入放射学 （interventional radiology) 超声成像（Ultrasonic Imaging）

  6. 发射型计算断（体）层摄影（Emission computed Tomography， ECT ） 正电子发射型计算断（体）层摄影（PositronEmission computed Tomography, PET ） 单光子发射型计算断（体）层摄影（Singlephoton Emission computed Tomography, SPECT ） • 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ,MRI） • 分子影像学（Molecular Imaging）21世纪最前沿课题 技术： PET或PET-CT、MR、CT、光学成像（生物发光、荧光） • 信息放射学系统（ radiology information system) 图像存档与传输系统（Picture Archiving and Communication System, PACS) 影像科管理、quality control,QC、quality assurance,QA.

  7. 全新的医学影像学在医学领域的应用包括： ★ 影像诊断学：X线、CT、DSA、MRI、US、 ECT等。 ★ 影像介入性治疗学：DSA、超声、CT、MR等。 ★ 信息放射学：影像学工作管理、质控；影像 的传输与存储（PACS）存储、 传输、远程会诊（远程放射学 teleradiology)

  8. 磁共振发展史 时间 发生事件 作者或公司 • 1946 发现磁共振现象Bloch Purcell • 1971 发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian • 1973 做出两个充水试管MR图像Lauterbur • 1974 活鼠的MR图像Lauterbur等 • 1976 人体胸部的MR图像Damadian • 1977 初期的全身MR图像Mallard • 1980 磁共振装置商品化 • 2003 诺贝尔奖金Lauterbur Mansfierd

  9. MR成像基本原理

  10. 实现人体磁共振成像的条件: • 人体内氢原子核作为磁共振中的靶子，它是人体内最多的物质。H核只含一个质子不含中子，最不稳定，最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象 • 有一个稳定的静磁场（磁体）：常导型、永磁型、超导型。0.15－3.0T • 梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象 • 信号接收装置：各种线圈 • 计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

  11. 磁共振成像的过程

  12. 人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。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 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 z 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M M y x

  13. Z B0 Z MZ Y MXY Y X X 在这一过程中，产生能量 A B A:施加90度RF脉冲前的磁化矢量Mz B:施加90度RF脉冲后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor频率横向施进 C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面 C

  14. Z Z Z 90度 Y Y Y X B0 X X （1）静磁场中 （2）90度脉冲 （3）脉冲停止后 （3）－（5）该过程称弛豫(relaxation)，即将能量（MR信号）释放出来。整个弛豫过程实际上是磁化矢量在横轴上缩短（横向或T2弛豫），和纵轴上延长（纵向或T1弛豫）。而人体各类组织均有特定T1、T2值，这些值之间的差异形成信号对比 Z Z Y Y X X （4）停止后一定时间 （5）恢复到平衡状态

  15. 纵向弛豫或称自旋－晶格弛豫 (T1弛豫) 横向弛豫或称自旋自旋弛豫 (T2弛豫)

  16. ●人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H核磁矩发生90。偏转，产●人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H核磁矩发生90。偏转，产 生能量——射频脉冲停止、弛豫过程开始，释放所产生的能量（形成MR信 号）——信号接收系统——计算机系统 ● 在弛豫过程中，即释放能量（形成MR信号），涉及到2个时间常数：纵向 弛豫时间常数—T1；横向弛豫时间常数—T2 ● 加权（weighted ）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在， 只是在某一时间内所占的比重不同。如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的 扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得 到以 T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫 为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横向 （T2）弛豫特征的扫描参数采集图像……… 加权或称权重，有侧重、为主的意思 ●因为人体各种组织如肌肉、脂肪、体液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫 时间值，所以形成的信号强度各异，因此可得到黑白不同灰度的图像

  17. 磁共振常规检查图像的特点 层面成像、成像参数多、任意多方位直接成像、血管流空效应

  18. 人 体 不 同 组 织 的 MR 信 号 特 点

  19. 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

  20. 磁 共 振 成像 检 查 方 法

  21. MR检查方法 • 普通检查：采用不同脉冲序列、不同方位，对病变部位进行扫描（包括脂肪或水抑制）。 FS

  22. FLAIR（Fluid Attenuated Inversion Recovery)抑制水的重度T2加权像,也称黑水技术。即抑制自由水，如脑脊液，对邻近脑脊液病变的显示更有利。

  23. 增强检查：静脉内注射造影剂进行扫描，用于鉴别诊断等。MR所用造影剂与CT的造影剂不同，除不是碘剂不存在过敏之外，其作用的原理也不同。 增强检查：静脉内注射造影剂进行扫描，用于鉴别诊断等。MR所用造影剂与CT的造影剂不同，除不是碘剂不存在过敏之外，其作用的原理也不同。

  24. 血管丰富程度 血流灌注如何 血液内碘浓度高低 血脑屏障完整与否 MR造影剂 （顺磁性物质）是改变病变部位磁环境，缩短H质子的T1、T2弛豫 （但T2的缩短不如T1明显） 造影剂入血行——病变组织间隙—— 与病变组织大分子结合——T1驰豫接近脂肪或Larmor频率———T1缩短——强化（白），（称间接增强） 影响因素：病变区的血流；灌注；血脑屏障。与血液内的药浓度不绝对成正比，达一定浓度后不起作用。 直接提高 病变区X线衰减值 （称直接增强） CT造影剂（碘制剂）

  25.  血管成像（Magnetic Resonance Angiography MRA）利用流动的血液进行血流的直接成像 可用于动脉或静脉的检查，若同时使用造影剂，称增强血管成像（CE-MRA)。 血管成像用于血管畸形、动脉瘤、血管狭窄或闭塞。但目前仍不能代替DSA。 特点：简便、无创伤 • 特殊检查：

  26.  水成像 胆道成像（Magnetic Resonance Cholangio-pancreatography ）MRCP 不使用造影剂，利用胆汁（水）进行成像。用于胆道梗阻检查。

  27. 尿路成像（Magnetic Resonance Urography）MRU 不使用造影剂，利用尿液进行成像。

  28. 硬膜囊成像（Magnetic Resonance Myelography）MRM 不使用造影剂，利用脑脊液进行成像。

  29. 内耳膜迷路成像（Magnetic Resonance Labyrinthography) MRL 不使用造影剂利用迷路内的淋巴液进行成像。

  30. 结肠水成像:向结肠内注入水后，进行结肠人工结肠水成像:向结肠内注入水后，进行结肠人工 水造影。胃、小肠也同样可进行此项检查。

  31. 仿真内窥镜：同CT一样，利用计算机所作的图像的后处理技术之一仿真内窥镜：同CT一样，利用计算机所作的图像的后处理技术之一

  32.  MRI三维重建

  33. MR电影成像（Magnetic Resonance cine MRC ）:对运动的脏器实施快速成像。采集脏器运动中的不同时段（时相）的“静态”图像，再利用计算机技术快速、连续显示。例如：关节、心脏等。

  34. 正常心脏电影（静态图）

  35. 轻看flash 动画

  36. 功能MR成像(fMRI):从范围上有1、灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging) PWI包括外源性和内源性。2、弥散加权成像(Diffusion-Weighted Imaging)DWI 3、MR波谱分析(Magnetic Resonancespectroscopy)MRS

  37. 内源性PWI称血氧水平依赖法（BOLD）简单原理 神经元兴奋区兴奋性 兴奋区静脉血中氧和血红蛋白相对 去氧血红蛋白相对 去氧血红蛋白 的顺磁作用， 可使T2*信号 由于去氧血红蛋白的减少 神经元兴奋区信号相对

  38. 外源性灌注加权成像PWI：用超快速MR扫描技术，进行造影剂跟踪，显示造影剂首次通过的组织血流灌注情况并依需要作延迟增强（常用于脑、心肌的检查）外源性灌注加权成像PWI：用超快速MR扫描技术，进行造影剂跟踪，显示造影剂首次通过的组织血流灌注情况并依需要作延迟增强（常用于脑、心肌的检查） 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 脑发生缺血时,PWI先有异常,出在6小时内(超急期),此时溶栓治疗, 疗效最佳；若出现DWI异常时,则易出血；若T2WI出现病灶时,则为不可逆的。 PWI-DWI-T2WI

  39. 脑弥散加权成像（DWI）是使用一对大小相等、方向相反的扩散敏感梯度场。该梯度场对静止组织作用的总和为零，但水分子在不断扩散，受该梯度场影响而产生相位变化。梗死区域水含量增加，其早期细胞毒性水肿使水分子扩散下降，而在产生T2信号改变之前，在DWI显示出早期的脑梗死。脑弥散加权成像（DWI）是使用一对大小相等、方向相反的扩散敏感梯度场。该梯度场对静止组织作用的总和为零，但水分子在不断扩散，受该梯度场影响而产生相位变化。梗死区域水含量增加，其早期细胞毒性水肿使水分子扩散下降，而在产生T2信号改变之前，在DWI显示出早期的脑梗死。

  40. 右侧急性轻瘫，症状4小时 同一时间，弥散加权像（4秒）见大片高信号 T2加权像无异常 C-E同一时间，团注对比剂5-10秒内的灌注成像。缺血区显示对比剂到达延迟（C）。D为病变区对比剂消散延迟。E为45秒后灌注基本趋于正常

  41. 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 理解弥散成像的原理 子 水 分 细 胞

  42. DTI 的 物 理 本征矢量 本征值 神经束对MR机的三个轴(X,Y,Z,)的关系形成其在MR成像中的方向性,并导致与方向有关的弥散测量(各向异性) 3-D弥散呈椭圆形,三个本征矢量代表其弥散方向,本征值确定其形态 本征值 源于弥散方向性的张量(ADC’) 三个本征矢量的矩阵

  43. 弓形纤维的神经束图 短联合纤维束 弓形纤维

  44. 胼胝体的神经束图 a 冠状面(与彩色编码的FA 图融合） 横断面 矢状面

  45. 多神经束的神经束图 胼胝体 上纵束 下纵束 皮质脊髓束 矢状面 横断面 各神经束可随意标示为各种不同颜色

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