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MRI成像技术与新技术.pptx
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1、成像技术成像技术新技术新技术一、一、MRI常规成像技术常规成像技术颅脑颅脑颅脑颅脑l lT2-FSE;T2-FSE;l l可选序列:可选序列:IR-FSE FLAIR;SE-EPIIR-FSE FLAIR;SE-EPI垂体垂体垂体垂体l l动态增强扫描:动态增强扫描:可选序列:可选序列:FSE T1WIFSE T1WI(中等(中等ETLETL););扰相扰相GRE T1WIGRE T1WI眼眶眼眶眼眶眼眶l l常需压脂常需压脂四肢关节四肢关节四肢关节四肢关节l lFSE PDWI/FSE PDWI/权重轻的权重轻的T2WIT2WI(TE80msTE80ms)l l扰相扰相GRET2*WIGRE
2、T2*WI利于纤维软骨的显示利于纤维软骨的显示l l扰相扰相GRET1WIGRET1WI利于透明软骨的显示利于透明软骨的显示肝脏肝脏l lT2WIT2WI:首选首选FSEFSE(短(短ETLETL)+呼吸触发技术呼吸触发技术(TR=12TR=12个呼吸周期)个呼吸周期)可选压脂技术可选压脂技术l l动态增强:动态增强:理想动脉期图像:动脉信号最高;门脉主干理想动脉期图像:动脉信号最高;门脉主干轻微显影;肝静脉无对比剂轻微显影;肝静脉无对比剂 理想门脉期图像:肝实质信号最高;门脉、理想门脉期图像:肝实质信号最高;门脉、肝静脉显示肝静脉显示 扫描起始时间:动脉期扫描起始时间:动脉期15s15s;门
3、脉期;门脉期5060s5060s;平衡期;平衡期3min3min胰腺胰腺l l压脂压脂T1WIT1WI扰相扰相GRE T1WIGRE T1WI二、磁共振血管成像二、磁共振血管成像Magnetic Resonance Angiography 血流的信号特点血流的信号特点常见的血流形式常见的血流形式l l层流(层流(laminal flow):):血流中心部血层流速最快,近血管壁血流中心部血层流速最快,近血管壁的血层流速慢,呈抛物线分布。的血层流速慢,呈抛物线分布。l l湍流(湍流(turbulent flow):):血流除轴向运动外还有非轴向运动而血流除轴向运动外还有非轴向运动而形成大大小小的旋
4、涡形成大大小小的旋涡。1、流空效应、流空效应SESE序列时,垂直激励平面快速流动的血流接受序列时,垂直激励平面快速流动的血流接受序列时,垂直激励平面快速流动的血流接受序列时,垂直激励平面快速流动的血流接受9090 RFRF被激发;被激发;被激发;被激发;180180 复相复相复相复相RFRF时(时(时(时(TE/2TE/2)已经流出接收平面,)已经流出接收平面,)已经流出接收平面,)已经流出接收平面,为无信号(流空效应)。为无信号(流空效应)。为无信号(流空效应)。为无信号(流空效应)。TE/2TE/2越长越长越长越长-越明显越明显越明显越明显 激励层面激励层面90 +18090血流血流表现为
5、低信号的血流表现为低信号的血流2、扫描层面内质子群位置移动造成的信号衰减3、层流流速的差别造成的失相位4、层流引起分子旋转造成的失相位5、湍流:易发生血管狭窄、分叉、转弯等处1 1、流入性增强效应流入性增强效应流入性增强效应流入性增强效应 短短短短TRTR使静止组织饱和,不接受新的使静止组织饱和,不接受新的使静止组织饱和,不接受新的使静止组织饱和,不接受新的RFRF而信号衰减;但而信号衰减;但而信号衰减;但而信号衰减;但总有已饱和的血流被新流入层面的未饱和的血流取代,总有已饱和的血流被新流入层面的未饱和的血流取代,总有已饱和的血流被新流入层面的未饱和的血流取代,总有已饱和的血流被新流入层面的未
6、饱和的血流取代,可接受可接受可接受可接受RFRF产生信号。长产生信号。长产生信号。长产生信号。长TRTR则相反。则相反。则相反。则相反。血流已饱和质子位移已饱和质子充分弛豫的质子血管切层图像短TR表现为高信号的血流表现为高信号的血流见于见于SE/GRE;多层面:上游;多层面:上游-下游下游信号逐渐衰减信号逐渐衰减2 2、舒张期假门控现象:、舒张期假门控现象:、舒张期假门控现象:、舒张期假门控现象:TRTR与心动周期同步时;且与心动周期同步时;且与心动周期同步时;且与心动周期同步时;且激发与采集刚好落在舒张中后期激发与采集刚好落在舒张中后期激发与采集刚好落在舒张中后期激发与采集刚好落在舒张中后期
7、-高信号血流高信号血流高信号血流高信号血流3 3、流速非常缓慢的血流、流速非常缓慢的血流、流速非常缓慢的血流、流速非常缓慢的血流4 4、偶回波效应:、偶回波效应:、偶回波效应:、偶回波效应:SESE多回波偶回波的相位重聚多回波偶回波的相位重聚多回波偶回波的相位重聚多回波偶回波的相位重聚5 5、梯度回波序列、梯度回波序列、梯度回波序列、梯度回波序列-高信号高信号高信号高信号6 6、利用超短、利用超短、利用超短、利用超短TRTR(5ms5ms)和)和)和)和TETE(2ms500ms),使所采集的图像信号主要来自于水样结构常用序列:l lFSE T2WIFSE T2WI(长(长ETLETL)-腹部
8、腹部MRCP MRUMRCP MRUl l单次激发单次激发FSE T2WI/FSE T2WI/半傅立叶采集单次激发快半傅立叶采集单次激发快速速SESE(HASTEHASTE)-MRCP MRU-MRCP MRUl l三维三维True FISP-True FISP-内耳、内耳、MRMMRM四、四、MRI脂肪抑制技术脂肪抑制技术意义意义l l减少运动伪影、化学位移伪影减少运动伪影、化学位移伪影l l增加图像组织对比增加图像组织对比l l增加增强扫描效果增加增强扫描效果l l鉴别病变内是否含有脂肪鉴别病变内是否含有脂肪机制机制 l l脂肪与其他组织纵向弛豫的差别脂肪与其他组织纵向弛豫的差别 脂肪与其
9、他组织脂肪与其他组织T1T1值的差别(脂肪的纵向弛豫速度值的差别(脂肪的纵向弛豫速度最快,最快,T1T1值最短)值最短)l l化学位移现象化学位移现象 质子的化学位移现象:因分子环境(核外电子结构)质子的化学位移现象:因分子环境(核外电子结构)不同引起的进动频率的差异不同引起的进动频率的差异 与与B B0 0强度呈正比强度呈正比 常见的脂肪抑制技术常见的脂肪抑制技术1.1.频率选择饱和法频率选择饱和法2.2.STIR技术技术3.3.频率选择反转脉冲脂肪抑制技术:频率选择反转脉冲脂肪抑制技术:SPIR(Philips),),SPECIAL(GE)4.4.Dixon 技术技术(Proset-WAT
10、S、FATS)频率选择饱和法频率选择饱和法思路l l利用化学位移效应利用化学位移效应90900 0 射频脉冲射频脉冲signal1801800 0 回聚脉冲回聚脉冲先施加数个脂肪选择性的预脉冲先施加数个脂肪选择性的预脉冲脂肪被连续激发出现饱和;水质子不被激脂肪被连续激发出现饱和;水质子不被激发发再施加真正的射频脉冲再施加真正的射频脉冲只有水分子被激发产生信号只有水分子被激发产生信号 Water signal例:自旋回波的脂肪抑制脂肪选择性预脉冲脂肪选择性预脉冲优点:l l高选择性高选择性l l可用于多种序列:可用于多种序列:SESE、FSEFSE、GREGREl l简便宜行简便宜行缺点:l l
11、场强依赖性大场强依赖性大0.5T0.5T以下机器不宜采用以下机器不宜采用l l对场强均匀度要求高对场强均匀度要求高需要匀场需要匀场l l大大FOVFOV扫描,视野周边区抑制效果差扫描,视野周边区抑制效果差l lSARSAR值高值高l l延长扫描时间,影响图像质量(预脉冲占据延长扫描时间,影响图像质量(预脉冲占据TRTR间期)间期)大FOV+磁场不均匀STIR技术技术原理:原理:l lTITI值是影响脂肪抑制效果的关键参数值是影响脂肪抑制效果的关键参数l l当当TRTR比比T1T1足够长时,只要取足够长时,只要取TI=0.69T1TI=0.69T1即可去除脂肪即可去除脂肪信号信号优点:优点:l
12、l场强的依赖性较低场强的依赖性较低场强的依赖性较低场强的依赖性较低,低场强磁共振系统也能取得较好,低场强磁共振系统也能取得较好的脂肪抑制效果的脂肪抑制效果l l对磁场的均匀度要求较低对磁场的均匀度要求较低l l大大FOVFOV也能取得较好的抑制效果也能取得较好的抑制效果缺点:缺点:l l对脂肪信号的抑制缺乏特异性,当某些液体或组织的对脂肪信号的抑制缺乏特异性,当某些液体或组织的T1T1值与脂肪相近时,其信号也被抑制值与脂肪相近时,其信号也被抑制l l扫描时间长(长扫描时间长(长T RT R)l l不能用于增强扫描不能用于增强扫描STIRsilicone implants STIRSpin Ec
13、hoSTIRSpin EchoSTIRDr Joy A ThomasShoulder STIRT1W/TSET1W/TSEPDW/TSEPDW/TSET2W/TSET2W/TSEDual TSEDual TSET1W/TSE SPIRT1W/TSE SPIRPDW/TSE SPIRPDW/TSE SPIRT2W/TSE SPIRT2W/TSE SPIRSTIR/TSE TESTIR/TSE TE30ms30msSTIR Long TESTIR Long TEFFEFFET2W/FFET2W/FFE频率选择反转脉冲脂肪抑制技术频率选择反转脉冲脂肪抑制技术SPIR-Spectral Presatu
14、ration Inversion Recovery)90900 0 射频脉冲射频脉冲signal1801800 0 回聚脉冲回聚脉冲略大于略大于90的的脂肪选择性的预脉冲脂肪选择性的预脉冲 Water signal自旋回波的脂肪抑制带宽窄,中心频率为脂肪质子频率带宽窄,中心频率为脂肪质子频率-只有脂肪被激发只有脂肪被激发+TI(短(短10-20ms)同时考虑:脂肪进动频率、脂肪短同时考虑:脂肪进动频率、脂肪短T1特性特性frequency220 Hz220 Hz1.5 T1.5 Twaterwaterfatfatfat fat selectiveselectivebandwidthbandwi
15、dth优点:l l扫描时间增加不多扫描时间增加不多l l一次预脉冲激发可完成整个三维容积内的脂肪一次预脉冲激发可完成整个三维容积内的脂肪抑制抑制l lSARSAR低低缺点:l l对场强要求高对场强要求高-低场不适用低场不适用l对对B1,B0敏感,敏感,对磁场均匀度要求高对磁场均匀度要求高With SPIR Without SPIR五、MRI化学位移成像技术 同相位同相位(In Phase)(In Phase)和反相位和反相位(Opposed-phase)(Opposed-phase)成像成像 相位是指在相位是指在XYXY平面磁化矢量的圆周运动平面磁化矢量的圆周运动水质子比脂肪质子进动频率快:水
16、质子比脂肪质子进动频率快:同相位(同相位(0 0)-异相位(异相位(180180)-同相位(同相位(360360)-异相异相位(位(540 540).通过选择适当的回波时间,可在水和脂肪质子宏通过选择适当的回波时间,可在水和脂肪质子宏观磁化矢量相位一致或相位反向时采集回波信号观磁化矢量相位一致或相位反向时采集回波信号l l同相位同相位:水和脂肪信号相加水和脂肪信号相加l l反相位反相位:水和脂肪信号抵消水和脂肪信号抵消技术:扰相技术:扰相GRET1WIGRET1WI应用:腹部脏器脂肪成分的判定应用:腹部脏器脂肪成分的判定六、MR扩散加权成像技术扩散的基本概念l l分子微观、随机的平移运动并相互
17、碰撞分子微观、随机的平移运动并相互碰撞-布朗运动布朗运动l l自由扩散:不受任何约束自由扩散:不受任何约束-如脑脊液、尿液等如脑脊液、尿液等l l限制性扩散:受周围介质的约束限制性扩散:受周围介质的约束-一般组织一般组织 各向同性:各方向上限制性扩散对称各向同性:各方向上限制性扩散对称 各向异性:各方向上限制性扩散不对称各向异性:各方向上限制性扩散不对称简要原理l l在某一方向上施加一个梯度场在某一方向上施加一个梯度场-磁场不均匀磁场不均匀-该该方向上质子进动频率出现差别方向上质子进动频率出现差别-质子失相位质子失相位-横横向磁化矢量衰减向磁化矢量衰减-MR-MR信号减弱信号减弱l lSE-E
18、PISE-EPI:180180 复相脉冲的两侧各施加方向、强复相脉冲的两侧各施加方向、强度和持续时间完全相同的梯度场(扩散敏感梯度和持续时间完全相同的梯度场(扩散敏感梯度场)度场)-体素中水分子在梯度场施加方向上的扩体素中水分子在梯度场施加方向上的扩散运动引起质子信号的衰减散运动引起质子信号的衰减DWIDWI技术要点技术要点l lDWIDWI上组织信号衰减的影响因素上组织信号衰减的影响因素 扩散敏感梯度场强度、持续时间、间隔时间扩散敏感梯度场强度、持续时间、间隔时间 组织中水分子的扩散自由度组织中水分子的扩散自由度l lb b值的选择值的选择(磁旋比磁旋比 梯度场强度梯度场强度 梯度场持续时间
19、梯度场持续时间 梯度场间隔时间)梯度场间隔时间)过高过高-SNR-SNR降低;过低降低;过低-扩散不敏感扩散不敏感b=0b=300b=1200l lDWIDWI方向性:方向性:6 6个方向以上施加梯度场个方向以上施加梯度场DTIDTIl l表观扩散系数表观扩散系数b=0b=1200ADC为了在图像中去掉其它权重的影响,可以利用两幅不同为了在图像中去掉其它权重的影响,可以利用两幅不同b值而其它条件值而其它条件全相同的图像来计算出纯扩散的信息。如利用一幅全相同的图像来计算出纯扩散的信息。如利用一幅b=0和一幅和一幅b0的的图像,便可以逐个像素地计算出图像,便可以逐个像素地计算出表观扩散系数表观扩散
20、系数表观扩散系数表观扩散系数图(图(ADC):):MRMR缺缺血血的的时时程程T T T T2 2 2 2DWIDWIDWIDWIADCADCADCADCFan G,Zang P,Jing F,et al.Fan G,Zang P,Jing F,et al.Usefulness of diffusion/perfusion-weighted Usefulness of diffusion/perfusion-weighted MRI in C6 rat gliomas:correlation with histopathology.MRI in C6 rat gliomas:correlati
21、on with histopathology.Aca Radiol 2005Aca Radiol 2005;12(5):640651.12(5):640651.EPI技术的主要应用:技术的主要应用:弥散张量成像(弥散张量成像(DTI)理论依据:l l水分子的限制性扩散:受周围介质的约束水分子的限制性扩散:受周围介质的约束-一般一般组织组织 各向同性:各方向上限制性扩散对称各向同性:各方向上限制性扩散对称 各向异性各向异性各向异性各向异性:各方向上限制性扩散不对称:各方向上限制性扩散不对称l l选用不同的弥散梯度方向:选用不同的弥散梯度方向:6 6个以上(个以上(3 3 个主要个主要方向方向+3
22、+3个对角线个对角线)应用:白质纤维束成像(Fiber Tractography)可识别三种主要纤维束可识别三种主要纤维束:l l投射纤维:投射纤维:CSTCSTl l联络纤维联络纤维 :SLFSLFl l连合纤维:胼胝体连合纤维:胼胝体 Potential of Diffusion Tensor MR Imaging in the Potential of Diffusion Tensor MR Imaging in the Assessment of Periventricular LeukomalaciaAssessment of Periventricular Leukomalacia
23、(Fan G,Yu Fan G,Yu B,Quan S,et al.Clinical Radiology,2006:in press)B,Quan S,et al.Clinical Radiology,2006:in press)七、MR波谱原理:化学位移原理:化学位移分子结构不同所造成的同一磁性原子核进动频率的差异分子结构不同所造成的同一磁性原子核进动频率的差异1HMRS1HMRS技术:技术:l lSTEAMSTEAM(激励回波采集模式):(激励回波采集模式):3 3个个9090 脉冲脉冲-SNR-SNR低低l l PRESSPRESS:1 1个个909022个个18180 0 脉冲脉冲-S
24、NR-SNR高高特点:磁场均匀度、场强要求高,相对代谢信息特点:磁场均匀度、场强要求高,相对代谢信息-谱线表谱线表示示l l特定磁性原子核特定磁性原子核特定磁性原子核特定磁性原子核:1 1H H、3131P P、1212C C、2323NaNa、1919F F单体素多体素梗死代谢疾病肿瘤正常八、MR 灌注成像(PWI)经静脉团注对比剂(Gd-DTPA)后进行的快速动态扫描 T1(体部)、T2(头部)MRMR灌注成像(灌注成像(PWIPWI)缺血血流动力学:缺血血流动力学:侧枝循环侧枝循环 -MTTMTT血管扩张血管扩张 -CBVCBV终末期:终末期:CBF CBF 采用采用ASLASL研究研究
25、DWIDWI与与PWIPWI不匹配不匹配-缺血半暗带缺血半暗带DWI ADCDWI ADCMTTMTT CBVCBVCBF=CBV/MTTCBF=CBV/MTT实验研究实验研究实验研究实验研究 临床研究临床研究临床研究临床研究图像质量MRI常规质控指标的基本概念常规质控指标的基本概念矩阵、矩阵、FOV、空间分辨率空间分辨率-显示细小结构的能力图像信噪比(图像信噪比(signal to noise ratio,SNR)-显示图像的能力对比噪声比(对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR)-显示不同组织的能力矩阵矩阵 Matrix矩矩矩矩阵阵阵阵:图图图图像像像像X X轴
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