MRI磁共振成像基本原理及读片

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

中国石油中心医院磁共振室 杨景震

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Rö 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 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

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

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)

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.

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)

磁共振发展史

时间

发生事件

作者或公司

1946 1971 1973 1974 1976 1977 1980 2003

发现磁共振现象 Bloch Purcell 发现肿瘤的T1、T2时间长 Damadian 做出两个充水试管MR图像 Lauterbur 活鼠的MR图像 Lauterbur等 人体胸部的MR图像 Damadian 初期的全身MR图像 Mallard 磁共

振装置商品化 诺贝尔奖金 Lauterbur Mansfierd

MR成像基本原理

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

磁共振成像的过程

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

zM y x

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

B0

Z Z MZ Y X B Y MXY

XA

在这一过程中，产生能量

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

Z

Z90度

ZY X

Y B0 X(1)静磁场中

Y

X

(2)90度脉冲

(3)脉冲停止后

( 3)-(5)该过程称弛 豫 (relaxation) , 即 Z 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 Y Y 向 或 T1弛豫)。而人体 各类组织均有特定T1 、 X X (4)停止后一定时间 (5)恢复到平衡状态 T2值，这些值之间的差 异形成信号对比

Z

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)

● 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

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