核磁共振在临床诊断中的应用.ppt
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1、磁共振成像在磁共振成像在临床诊断中的应用临床诊断中的应用Clinical application of Magnetic Resonance Imaging影像学教授影像学教授 赵国香赵国香何为磁共振成像?何为磁共振成像?利用原子核在强磁场中发生共振所产生利用原子核在强磁场中发生共振所产生的信号的信号,经图像重建的一种成像技术经图像重建的一种成像技术.它是利它是利用磁共振现象与计算机断层结合起来,而用磁共振现象与计算机断层结合起来,而建立起人体内部组织的图像。建立起人体内部组织的图像。早称早称NMR,现在多称为现在多称为MRI(Magnetic Reso-Nance Imaging).一、发展
2、史一、发展史 1946年美国哈佛大学年美国哈佛大学purcell 斯坦福大学斯坦福大学Bloch (各自独立地发现核磁共振现象,并应各自独立地发现核磁共振现象,并应用于生物化学、波谱学方面用于生物化学、波谱学方面)1952年二人因此同时获得了诺贝尔物理年二人因此同时获得了诺贝尔物理学奖学奖 1973年年Lauterbur开发了开发了MRI技术技术1980年生产年生产MRI商用机商用机1982 年开始应用于临床领域年开始应用于临床领域2003年度诺贝尔生理或医学奖:年度诺贝尔生理或医学奖:美国科学家美国科学家Paul Lauterbur 和英国科学家和英国科学家 Peter Mansfield“
3、磁共振成像技术是医学诊断和磁共振成像技术是医学诊断和研究的一项突破,是研究的一项突破,是20世纪最世纪最重要的发现之一。重要的发现之一。”二、基本原理二、基本原理(Basic principles of MRI)氢原子氢原子为人体内数量最多的物质,其为人体内数量最多的物质,其原子核内只有一个质子,它不含中子,它原子核内只有一个质子,它不含中子,它最不稳定,最易受外来磁场的影响而发生最不稳定,最易受外来磁场的影响而发生核磁共振现象。核磁共振现象。磁共振图像产生过程磁共振图像产生过程:1)氢核杂乱无氢核杂乱无章的自旋运动,磁场互相抵消。章的自旋运动,磁场互相抵消。2)患者进)患者进入外磁场中,入外
4、磁场中,H核从新排列,产生净磁化。核从新排列,产生净磁化。3)发射无线电波,称射频脉冲)发射无线电波,称射频脉冲(Radiofrequency Pulse,RF),H核吸收能核吸收能量量4)外加)外加RF停止后,停止后,H核释放能量,即产生磁核释放能量,即产生磁共振信号。共振信号。5)用计算机接收这些信号)用计算机接收这些信号,并进行并进行一系列数据处理一系列数据处理,重建出图像。重建出图像。人体内人体内H核共振条件核共振条件:一是发射:一是发射RF脉冲激励,脉冲激励,二是二是RF脉冲频率与脉冲频率与H核的进动频率相同。此时核的进动频率相同。此时H核能吸收能量,由低能态跃迁到高能态。核能吸收能
5、量,由低能态跃迁到高能态。RF停止后,激励的停止后,激励的H质子释放能量并回到其质子释放能量并回到其原先排列的方位,这个过程称为原先排列的方位,这个过程称为驰豫驰豫。所需要。所需要的时间称为的时间称为驰豫时间驰豫时间(Relaxation time)。A.T1弛豫时间:弛豫时间:也称纵向驰豫时间或也称纵向驰豫时间或T1值值 是指纵向磁化矢量由零恢是指纵向磁化矢量由零恢 复到原来数值的复到原来数值的63%所需所需 的时间。的时间。B.T2弛豫时间:弛豫时间:又称横向驰豫时间或又称横向驰豫时间或T2值值 是指横向磁化矢是指横向磁化矢 量由最大量由最大 减小到最大值的减小到最大值的 37%所需所需
6、的时间。的时间。T1和和T2值值:是时间常数:是时间常数,是组织固有参数是组织固有参数.生物组织生物组织T1为为300-2000ms,T2为为30-150ms.水的水的T1和和T2值都长值都长,脂肪脂肪T1和和T2值短值短.人体正常组织和病理组织人体正常组织和病理组织T1值和值和T2值是相值是相对恒定的对恒定的,并且它们之间有一定差别并且它们之间有一定差别,这种这种组织间组织间驰豫时间上的差别驰豫时间上的差别,是是MRI的成像基础的成像基础.MRI成像有多个参数成像有多个参数,T1、T2和和质子密度质子密度(Proton density),即给定的组织区域中发生共振,即给定的组织区域中发生共振
7、的质子数目。的质子数目。三、脉冲序列与加权像三、脉冲序列与加权像 连续施加射频脉冲的组合方式为连续施加射频脉冲的组合方式为脉冲序列脉冲序列。它决定着将从组织获得何种信号。它决定着将从组织获得何种信号。MRI最常使最常使用用自旋回波自旋回波(spin echo,SE)序列序列:采用:采用90180脉冲组合形式构成。脉冲组合形式构成。T1加权像:加权像:主要反映组织间主要反映组织间T1信号强度差信号强度差别形成的图像。对解剖结构显示好。别形成的图像。对解剖结构显示好。T2加权像:加权像:主要反映组织间主要反映组织间T2信号强度差信号强度差别形成的图像。它对病变显示敏感。别形成的图像。它对病变显示敏
8、感。质子密度像:质子密度像:由质子密度差别形成的图像。由质子密度差别形成的图像。u所谓的所谓的加权加权加权加权就是就是“突出突出突出突出”的意思的意思uT1T1加加权权成成像像(T1WIT1WI)-突突出出组组织织T1T1弛弛豫豫(纵纵向向弛弛豫)差别豫)差别uT2T2加加权权成成像像(T2WIT2WI)-突突出出组组织织T2T2弛弛豫豫(横横向向弛弛豫)差别。豫)差别。在任何序列图像上,信号采集时横向的磁化矢在任何序列图像上,信号采集时横向的磁化矢量越大,量越大,MR信号越强。信号越强。T1T1加权成像、加权成像、T2T2加权成像加权成像短短TRTR、短、短TETET T1 1加加权像权像。
9、T T1 1像特点像特点:组:组织的织的T T1 1越短,恢复越短,恢复越快,信号就越强;越快,信号就越强;组织的组织的T T1 1越长,恢越长,恢复越慢,信号就越复越慢,信号就越弱。弱。T1加权像加权像T T2 2加权像加权像 长长TR、长、长TET2加权像。加权像。T2像特点:像特点:组织的组织的T2越长,恢复越长,恢复越慢,信号就越强;越慢,信号就越强;组织的组织的T2越短,恢复越短,恢复越快,信号就越弱。越快,信号就越弱。长长TRTR、短、短TETE质子密度质子密度加权像,加权像,图像特点图像特点:组织的组织的 d越大,信号就越强;越大,信号就越强;d越小,信号就越小,信号就越弱。越弱
10、。脑白质:脑白质:65%脑灰质:脑灰质:75%质子密度加权像质子密度加权像常规常规SESE序列的特点序列的特点u最基本、最常用的脉冲序列。最基本、最常用的脉冲序列。u得到标准得到标准T T1 WI WI、T T2 2 WI WI图像。图像。uT T1 WI WI观察解剖好。观察解剖好。uT T2 2 WI WI有利于观察病变,对病变较敏感。有利于观察病变,对病变较敏感。u伪影相对少(但由于成像时间长,病人伪影相对少(但由于成像时间长,病人易产生运动)。易产生运动)。u成像速度慢。成像速度慢。流空流空效应效应:应用应用SESE序列时,序列时,心心脏血管内脏血管内的血液由于迅速流动,的血液由于迅速
11、流动,使发射使发射MRMR信号的氢原信号的氢原子核居于接受范围之子核居于接受范围之外,所以测不到外,所以测不到MRMR信信号,在号,在T1T1加权像或加权像或T2T2加权像中均呈黑影,加权像中均呈黑影,称之为流空效应。称之为流空效应。四、四、MRI设备构成设备构成1.磁体磁体magnet:根据其结构分永磁型、常根据其结构分永磁型、常导型和超导型。导型和超导型。超导(最好):不受室温影响,使用液超导(最好):不受室温影响,使用液氦液氮使磁体降至氦液氮使磁体降至-273此时电阻为此时电阻为0,但液氦氮较贵。但液氦氮较贵。永磁:安装维修简单,但受温变影响大,永磁:安装维修简单,但受温变影响大,不易调
12、正磁场。不易调正磁场。常导:通过电流大,耗电水太多常导:通过电流大,耗电水太多2.2.梯度系统梯度系统梯度系统梯度系统gradient systemgradient system:梯度放大器及三组梯度:梯度放大器及三组梯度:梯度放大器及三组梯度:梯度放大器及三组梯度线圈组成线圈组成线圈组成线圈组成 ,修改主磁场,产生梯度磁场。用于层面选,修改主磁场,产生梯度磁场。用于层面选,修改主磁场,产生梯度磁场。用于层面选,修改主磁场,产生梯度磁场。用于层面选择和空间定位。择和空间定位。择和空间定位。择和空间定位。3.3.射频系统射频系统射频系统射频系统 RF systemRF system:由发射与接受
13、两部分组成。发由发射与接受两部分组成。发由发射与接受两部分组成。发由发射与接受两部分组成。发射射频脉冲使磁化的氢核吸收能量射射频脉冲使磁化的氢核吸收能量射射频脉冲使磁化的氢核吸收能量射射频脉冲使磁化的氢核吸收能量 产生共振和接收产生共振和接收产生共振和接收产生共振和接收MRMR信号。信号。信号。信号。4.4.计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统computer systemcomputer system5.5.辅助设备辅助设备辅助设备辅助设备五、五、MRI信号与临床信号与临床1.T1.T1 1短(高)短(高)短(高)短(高)脂肪脂肪脂肪脂肪流动慢的血液、血流动慢的血液、血流动慢的血液、血流
14、动慢的血液、血栓栓栓栓含蛋白高的液体含蛋白高的液体含蛋白高的液体含蛋白高的液体亚急性出血亚急性出血亚急性出血亚急性出血2.T1长(低)长(低)脑脊液脑脊液不含蛋白液体不含蛋白液体含铁血黄素含铁血黄素钙化及骨皮质钙化及骨皮质空气空气血管流空血管流空3.T3.T2 2短(低)短(低)短(低)短(低)DHB(DHB(去去去去OO2 2血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白)急性脑出血急性脑出血急性脑出血急性脑出血顺磁物质顺磁物质顺磁物质顺磁物质含铁血黄素含铁血黄素含铁血黄素含铁血黄素钙化钙化钙化钙化空气空气空气空气血液流空血液流空血液流空血液流空4.T2长(高)长(高)水水脑脊液脑脊液囊肿囊肿亚急性血肿亚
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