磁共振诊断学概论
磁共振成像诊断学-1总论
①具有磁性的原子核 ②外界静磁场 ③适当频率的电磁波
（一）磁性原子核
原子核是由质子和中子组成的，质子带 正电，而中子不带电，且原子核一直处 于自旋之中。
人体内具有磁性的原子核有：
氢（1Ｈ）、碳的同位素（13 C）、氟 （19 F）、磷（31 P）、钠（23 Na）、 14N氮、39K钾、17 O氧等。
5．MRI具有较高的空间分辨率，优 于超声心动图和放射性核素显像， 接近DSA和CT的水平。
6、无骨伪影
7、无需对比剂可进行心脏和血管成 像，MRA 、MRCP、 MRU等
开放式 磁体磁共振 成像系统
短磁体140cm
联机设计MRA+DSA+
第二节 基础知识
一、磁共振的形成 磁共振现象是指具有磁性的原子核处在 外界静磁场中，并用一个适当频率的射 频电磁波来激励这些原子核，从而使原 子核产生共振，向外界发出电磁信号的 过程。
综合型（0.3T—2.0T） 开放式（OPEN以低场为主） 专业型（神经、心脏、骨关节、乳腺等）
超高场机型（3.0T以上） 超高速型（扫描成像速度极快、亚秒级，具有
MR实时成像及多种功能）
现状与发展
1984年Schorher和Carr等首先在临床上应 用MR造影剂Gd-DTPA。
1986年Hasse等开始应用快速MRI技术。 在这之后的十余年间，超快速成像技术 如EPI、螺旋MRI和MRI透视技术（MR fluoroscopy,也称MR实时成像real-time MRI、或动态MR扫描技术 dynamic MR） 也得到了飞速发展。
二、磁共振成像检查的优点
1．在所有医学影像学手段中，MRI的 软组织对比分辨率最高，它可以清楚地 分辨肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等软组织； 例如：区分较高信号的心内膜、中等信 号的心肌和在高信号脂肪衬托下的心外 膜以及低信号的心包。
MR 讲义
研究生磁共振课程讲义第一部分磁共振成像原理、概论和相关知识第一章磁共振成像总论核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理现象。
早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学。
Lauterbur1973年发表了MR成象技术，使核磁共振不仅用于物理学和化学。
也应用于临床医学领域。
近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，已日臻成熟完善。
检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应用。
参与MRI 成像的因素较多，信息量大而且不同于现有的各种影像学成像，在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。
磁共振发展简史1946年发现磁共振现象 Purcell和Bloch1973年两个充水试管的MR图像 Lauterbur1974年活鼠的MR图像 Lauterbur1976年人胸部的MR图像 Damadian1980年 MR设备商品化磁共振成像（Magnetic resonance Imaging，MRI）磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。
第一节 MRI成像基本原理与设备一、MRI成像基本原理对于磁共振成像的描述有两种学说，即P u r c e l l的（氢）原子核能级跃迁学说和B l o c h的（氢）原子核磁矩进动学说。
人体不同器官的正常组织与病理组织的T1、 T2是相对恒定的，而且它们之间有一定的差别。
这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。
获得选定层面中各种组织的T1、T2值，就可获得该层面中各种组织影像的图像。
用信号接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，将获得的每个体素的T值进行空间编码，再经转换器将每个T值转为模拟灰度而重建图像。
如何获得不同的MR图像，这要取决于所获得的层面中各种组织的T1、T2或Pd 的差别。
T1WI:由T1差别形成的图像为T1加权像。
T1信号及图像由TR决定。
T1WI选用短TR（ 500ms）；短TE（15-25ms）T2WI:由T2差别形成的图像为T2加权像。
(第6章 核磁共振)-1
2、化学位移 、
①屏蔽常数σ 屏蔽常数 • 核外电子对原子核有一定的屏蔽作用。由于核所处的 核外电子对原子核有一定的屏蔽作用。 化学环境不同， 化学环境不同，其共振频率亦会有变化 。 • 在外场B0存在时，核外的电子运动产生第二种磁场， 在外场 存在时，核外的电子运动产生第二种磁场， 它的方向与外场B 相反，因而削弱了外场B 它的方向与外场 0相反，因而削弱了外场 0，这样实 际作用于原子核的磁感强度不是B 而是B 际作用于原子核的磁感强度不是 0，而是 0（1-σ）。 ）。
h PΖ = m 2π
m：磁量子数， m=I，I-1，I-2，……-I ：磁量子数， ， ， ， • 每一种取向相对应一定的能级，其能量为： 每一种π
②核磁共振的产生
• 原子核不同能级之间的能量差为： 原子核不同能级之间的能量差为： • 能级间跃迁，必须满足选律: 能级间跃迁，必须满足选律 • 所以核磁共振产生的条件为： 所以核磁共振产生的条件为： • 原子核产生共振时电磁波的频率 原子核产生共振时电磁波的频率:
第三节 核磁共振氢谱
从谱图上得到的信息： 从谱图上得到的信息： • ①化学位移δ 化学位移 • ②吸收峰组数 • ③峰的裂分情况，耦合常数 峰的裂分情况， • ④峰面积（积分强度） 峰面积（积分强度）
1、化学位移 、
影响化学位移的因素： 影响化学位移的因素： ①诱导效应 诱导效应使邻接核的外围电子云密度降低， 诱导效应使邻接核的外围电子云密度降低，减少电子云对 该核的屏蔽，叫去屏蔽。共振频率向低场移动。 该核的屏蔽，叫去屏蔽。共振频率向低场移动。
h P = I (I + 1) 2π
I：自旋量子数；h：普朗克常数 ：自旋量子数； ：
• I=0 原子核没有自旋运动：12C、16O、32S 原子核没有自旋运动： 、 、 • I=1/2 • I=1
现代体部磁共振诊断学 原理
现代体部磁共振诊断学原理英文回答：Modern body magnetic resonance imaging (MRI) is a medical imaging technique that uses a strong magnetic field and radio waves to generate detailed images of the body's internal structures. The principle behind MRI is based on the behavior of hydrogen atoms in the body.When a patient undergoes an MRI scan, they are placed inside a large cylindrical magnet. This magnet creates a strong magnetic field that aligns the hydrogen atoms in the body. Radio waves are then applied to the body, causing the hydrogen atoms to absorb energy and enter an excited state.After the radio waves are turned off, the hydrogen atoms return to their original alignment with the magnetic field. As they do so, they release energy in the form of radio waves. These radio waves are detected by the MRI machine and used to create a detailed image of the body.Different tissues in the body have different amounts of hydrogen atoms and different rates of energy release. This allows MRI to differentiate between different types of tissues, such as muscles, organs, and blood vessels. By manipulating the magnetic field and radio waves, MRI can also provide information about blood flow and tissue characteristics, such as water content and cell density.MRI is a non-invasive and versatile imaging technique that can be used to diagnose a wide range of medical conditions. It is particularly useful for imaging soft tissues, such as the brain, spinal cord, and joints. MRI can detect abnormalities such as tumors, infections, and injuries. It can also be used to monitor the progression of diseases and evaluate the effectiveness of treatments.In conclusion, modern body MRI uses a strong magnetic field and radio waves to create detailed images of the body's internal structures. It is a valuable tool in medical diagnosis and provides important information about tissue characteristics and blood flow. MRI is safe, non-invasive, and widely used in clinical practice.中文回答：现代体部磁共振诊断学是一种医学影像技术，利用强磁场和无线电波生成身体内部结构的详细图像。
磁共振诊断学
１、颅脑
病人准备 ：颅脑 MRI 检查一般无需特殊
准备，但应注意1、去除发卡、耳环、项 链、假牙（固定假牙一般影响不大，可 以进行检查）；2、最好检查前洗净头发 。
MRI适应症
颅内各种肿瘤：脑内肿瘤、脑膜肿瘤、脑室肿瘤
、垂体肿瘤、颅神经肿瘤、转移瘤、其他颅内肿 瘤。 颅内炎症：脑炎、脑脓肿、结核、脑膜炎症、寄 生虫病、其他炎症。 脑血管疾病：血管畸形、动脉瘤、颅内出血、脑 梗塞（扩散成像、灌注成像、MRA相结合能检出 超急性期脑梗塞）、其他脑血管疾病。 各种颅脑发育异常 各种脑白质病变 颅脑外伤 颅骨病变
适应症
骨骼各种良恶性肿瘤 膝关节病变：半月板损伤、交叉韧带损伤、软骨损 伤、肌腱病变、绒毛结节性滑膜炎、化脓性关节炎 、关节结核等 肩关节：关节盂损伤、肩袖损伤、肌腱病变等 髋关节病变：股骨头缺血性坏死、化脓性关节炎、 关节结核等 腕关节、肘关节、踝关节病变 骨髓病变：白血病、骨髓瘤、淋巴瘤、骨髓纤维化 、再生障碍性贫血等 软组织病变：各种软组织良恶性肿瘤、软组织炎症 等
第四章核磁共振概论
I> 1核电荷在原子核表面呈非均匀分布
2
eQ > 0
核电荷非均匀分布，长椭球自转体
， 0。 如2H1, 14N7
eQ < 0
核电荷非均匀分布, 扁椭球自转体，
0。如37Cl17，7Li3
电荷均匀分布于原子核表面（I = , 1eQ
2
= 0）的核，核磁共振的谱线窄，有利于 核磁共振检测。
电荷非均匀分布于原子核表面
核磁共振谱(NMR)
1952年, Nobel 物理奖 F. Bloch and E.M.Purcell 1991年, Nobel 化学奖 R. R. Ernst 磁诱导核自旋能级裂分
E = E2 E1
核磁共振基本原理 核磁共振仪 核磁共振近期进展
核磁共振基本原理
核自旋, 核磁矩 核磁共振 核弛豫
E·t h 1/2 1/T
核磁共振仪
磁体：永久磁体、电磁体、超导磁体 射频场(Radio Frequency Transmitter)
连续波NMR: Continual Wave-NMR(CW-NMR)
(探头probe, 匀场系统, 扫描系统Field-Sweep) (Frequency-Sweep， 记录系统)
弛豫(Relaxation)
高能态的核以非辐射的形式放出能量回到
低能态,重建Boltzmann分布。
弛豫过程：
N
h
Relaxation
N+
自旋-格子弛豫（spin-lattice relaxation） （纵向弛豫 longitudinal relaxation）
格子：含有旋进核的整个分子体系。也称为“晶格”，意即 “环境”并非指晶格点阵（因为样品呈液态）。
现代体部磁共振诊断学
现代体部磁共振诊断学现代体部磁共振诊断学：深度解析医学影像技术的奇迹1. 引言：现代医学的进步离不开科学技术的支持，其中磁共振成像技术（MRI）是一项革命性的影像诊断方法，被广泛应用于体部疾病的检测与诊断。
本文将深入探讨现代体部磁共振诊断学的原理、应用和前景，帮助读者更全面地了解这一领域。
2. 原理与技术：我们来了解一下磁共振成像的原理。
MRI利用强磁场和射频脉冲对人体进行扫描，并通过检测人体的信号来生成高质量的影像。
这种技术与传统的X射线和CT扫描相比，具有无辐射、高分辨率和多参数成像的优势。
2.1 强磁场：MRI中使用的强磁场能够使体内原子核的自旋产生磁共振信号。
这个强磁场是如何产生的？为什么能够对体内组织进行成像？我们将通过解释磁共振的物理原理和磁体的结构来回答这些问题。
2.2 射频脉冲：除了强磁场，MRI还需要射频脉冲来激发体内原子核的共振信号。
我们将介绍射频脉冲的作用机制和参数设置，以及如何通过控制射频信号来获取不同类型的影像。
3. 应用与前沿：现代体部磁共振诊断学的应用非常广泛，包括神经科学、心血管科学、肿瘤学等领域。
我们将以这些领域为切入点，详细介绍体部各个系统的常见疾病和MRI诊断应用。
3.1 神经科学：脑部疾病是现代人常见的健康问题之一，MRI在诊断和监测脑部疾病方面具有重要作用。
我们将重点介绍磁共振脑血流成像、功能性磁共振成像和脑白质病变的MRI诊断方法。
3.2 心血管科学：心血管疾病是全球范围内的主要死亡原因之一。
MRI在心脏和血管结构、功能和代谢检测方面具有独特的优势。
我们将探讨应用MRI进行心脏功能评估和心肌灌注成像的最新技术和临床应用。
3.3 肿瘤学：肿瘤是现代医学的重点研究领域之一，MRI在肿瘤的早期诊断、定位和治疗中发挥着重要作用。
我们将介绍磁共振成像在各种肿瘤类型中的应用，如胸部、腹部和盆腔的肿瘤诊断。
4. 总结与思考：在本文的我们将对现代体部磁共振诊断学进行总结，并提出一些对未来发展的展望。
MRI诊断学
MRI原理
组织 大脑 脑桥 小脑 脑脊液 头皮
T1
T2
600
100
380
80
585
90
1155
50
235
60
MRI原理
梯度回波脉冲序列 1、小角度激励
梯度场诱发去相位 特点：X、Y、Z轴 去相位彼此独立， 具有相位“记忆功能”
MRI原理
二、梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
二、梯度回波脉冲序列的机理
造影剂
药物动力学基础 特性：1、弛豫性强 2、毒性小 3、安
全系数大 4、细胞外分布 5、不通过正 常的血脑屏障 6、迅速由肾脏排泄 7、 在人体内结构稳定 8、具有高容解度
质量控制
伪影 1、化学伪影伪影
质量控制
2、卷褶伪影
被检查解剖部位的 大小超出视场 （FOV）范围时， FOV以外的部分的 解剖部位的影像移 位移位或卷褶到下 一张图像上。
质量控制
3、部分容积效应 4、运动伪影 1）生理运动伪影
质量控制
2）自主性运动伪影
肝脏扫描相位/频率交换前后主动脉搏动伪影变化
氢原子大部分位于生物组织的水和脂肪 中。
MRI原理
各种磁体
磁和非磁同位素
MRI原理
以磁矩M表示核磁磁场
MRI原理
B0
各个质子的M为任意取向（M=0）
MRI原理
B0为主磁场强度，用T为单位。 R为磁旋磁比，F磁矩进动频率。
旋进 自旋
旋进频率
质子群宏观磁化矢量的旋进
质子和陀螺旋进的比较
MRI原理
A、B为90脉冲使纵向磁化矢量M0转到XY平面。
为 丧 失 聚 合 。
D为180脉冲使这些磁矢量绕X轴转180。 E为经过TE/2时间，Mxy又达最大值。 F为Mxy趋于零。
MR诊断总论A
第一章 总
第三节
论
磁共振成像技术—扫描序列
五、脂肪抑制成像技术（Fat Suppression）
—扫描序列 一、自旋回波序列（快速自旋回波序列）
Spin Echo Sequence, SE（Turbo SE，Fast SE）
T1加权像（ T1 Weighted Imaging ，T1WI）: 重点显示组织T1值的图像称为T1WI 短TR(TR<500ms) 短TE(TE<30ms)
第一章 总
Spin Echo Sequence, SE（Turbo SE，Fast SE） SE序列的两个重要参数： 重复时间（Repetition time，TR）： 两个900 脉冲之间的间隔时间。 回波时间（Echo time ，TE）： 900 脉冲至采集回波信号的时间。
第一章 总
第三节 磁共振成像技术
论
第二节；磁共振成像基本原理
定义：利用人体内固有的原子核，
在外加磁场作用下产生共振现象，吸 收能量并释放MR信号，将其采集并作 为成像源，经计算机处理，形成人体 MR图像。
第一章 总
论
第二节；磁共振成像基本原理
一、自然状态下的原子核（磁矩、自旋、进动） 二、外加磁场（主磁场和射频磁场）后的原子 核（吸收能量、共振现象、Larmor公式） 三、射频终止后的原子核（释放能量、产生MR 信号、弛豫） 纵向弛豫（T1、自旋—晶格弛豫） 横向弛豫（T2、自旋—自旋弛豫）
磁共振成像（MRI） 诊断学
磁共振基本原理及读片
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 ）
C
Z
Z
Z
90度
Y
Y
Y
B0 X X
X
（1）静磁场中
（2）90度脉冲
（3）脉冲停止后
（3）－（5）该过程称
Z
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
Y
Y
豫），和纵轴上延长（ 纵向或T1弛豫）。而人
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。
血管丰富程度
CT造影剂 血流灌注如何 （碘制பைடு நூலகம்） 血液内碘浓度高低
血脑屏障完整与否
直接提高 病变区X线衰减 值 （称直接增强）
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）
z M
x
按照单一核子 进动原理,质子 群在静磁场中 y 形成的宏观磁 化矢量M
Z
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七、MRI特殊检查技术
MR功能成像 MRA（磁共振血管成像） MR水成像 MRS（磁共振波谱）
功能成像
MRA（磁共振血管成像）
水成像
MRS（磁共振波谱）
2、MRI检查有那些优点？
⑴没有电离辐射的损伤（尚未发现）； ⑵多方位（横、冠、矢及斜面）成像； ⑶图像对解剖结构的细节显示比较好； ⑷对组织细微病理的变化更敏感，如 脑水肿等，组织间的对比度优于CT； ⑸根据信号可以确定组织的类型，如 脂肪、出血、水等；
MR成像相关知识
二、MR成像相关知识
【目的要求】
1、了解： （1）MR成像的基本原理概述 （2）MR图像特点及常用MR检查技术 （3）MR图像分析与诊断 2、熟悉：MR临床应用价值 3、掌握：正常及异常组织的信号特点
一、概述
MR成像基本原理概述 MRI检查的优、特点
1、MR成像的原理概述
是利用原子核在强磁场中发生 共振所产生的信号，经采集、图像 重建的一种高科技成像技术； 是一种核物理现象在医学领域 的应用。
磁共振成像 （MRI）概论
西安交通大学 第一医院影像中心 孙兴旺
何谓MRI？
MRI是英文Magnetic Resonance Imaging的 缩写，即核磁共振成像。 （Nuclear Magnetic Resonance Imaging NMRI）； （ Magnetic Resonance ， MR） 是近些年来一种新型的高科技影像学 检查方法，是二十世纪80年代初才应用于 临床的医学影像诊断新技术。被誉为医学 影像领域中继X线和CT后的又一重大发展。
②了解水和脂肪的信号特征有助于区分T1 加权像和T2加权像，特别是在图像没有显 示特征性的TE和TR值时更有价值。 如：观察液体结构(脑室、膀胱或脑脊液) 若液体是亮的，很可能为T2加权像， 若液体是暗的，则可能为T1加权像。 若液体是亮的，而其他结构不像是T2 加权像。则可能是质子密度图。
MRI常用检查技术
脾脏
脑灰质 肌肉
480
520 600
灰白
灰白 灰
80
100 40
灰黑
灰白 黑
肾随质
血液 脑积液 水 气体
680
800 2000 2500
灰黑
黑 黑 黑 黑
140
180 300 2500
灰黑
黑 白 白 黑
【病理组织MR信号特点】 病理 T1－WI T2－WI
水肿 变性 坏死 含水量 低 高
含水量 含水量
T2-WI
T1-WI
T1-WI ＋C
适 应 症
1、某些肿瘤的鉴别诊断； 2、提高病变的发现率； 3、确定血脑屏障是否被破坏；
MR检查的禁忌症
禁忌症：
是病人体内装有磁易感性物质或装置， 这些结构的移动或功能丧失会引起不良后 果。如： ① 心脏起搏器；②耳蜗移植体；③某些人 工心脏瓣膜；④ 骨骼生长刺激器和神经刺 激器（TENs）； ⑤动脉夹或圈； ⑥ 金属 结构（框周）； ⑦某些假体。
含水量 纤维成份 含水 蛋白 无水 成份复杂 特殊
低 低
低 低 低 高 低 中、低
高 低
高 低 高 高 低 高
囊变
钙化 肿瘤 出血
水肿
钙化
肿瘤
【出血的MR信号特点】
出血各期的MR信号特点
1、急性期（3D↓）：不易显示 T1－WI、T2－WI呈等或稍低信号； 2、亚急性期（3D-2W↓）： T1－WI、T2－WI血肿周围信号增高并向 中心推进，血肿最外周围可见低信号环 （含铁血黄素沉积）； 3、慢性血肿（2W↑）： T1－WI、T2－WI均图像特点
灰阶成像：信号强、弱 强（高）－－白色 弱（低）－－黑色 三维成像： MR信号强弱与组织中氢质子的弛豫时 间 （T1，T2值）有关。 短T1，长T2（高或强信号）－－白色； 长T1、短T2（低或弱信号）－－黑色；
不同组织的T1，T2值及信号特点
组织 脂肪 肝脏 肾皮质 脑白质 T1（ms） 180 270 360 390 T1-WI 白 灰白 灰白 灰白 T2(ms) 90 50 70 90 T2-WI 灰白 灰黑 灰黑 灰黑
MR检查的临床应用 及与相关影像方法比较
六、MR检查的临床应用 及与相关影像方法比较
1. 2.
3.
4.
中枢神经系统最佳，也比较成熟; 胸部:适于纵隔和心脏大血管的检 查; 腹、盆部:各种脏器和器官（胃肠 道除外）; 骨关节系统：观察骨髓改变、软骨 及软组织（如椎间盘、半月板）
MRI特殊检查技术
扫描序列 T1WI、T2WI
1、何谓MRI扫描序列？
磁共振图象是通过采用特定的成像 序列（软件程序）扫描而获得的。 目前最常用的是自旋－回波序列 （SE序列）。通过改变序列中的TR（射 频重复时间）和TE（回波时间）两个参 数，可分别获得质子密度图、T1-WI和 T2-WI 的加权图像；这三种不同成像参 数的加权图像，各分别代表了各种组织 的三种不同的磁共振特性，借以分辨正 常组织种类、并识别病变。
短 <600ms 短 <25或30ms
主要反映组织T1（纵向弛豫时间）值者称T1 －WI
主要反映组织T2（横向弛豫时间）值者称T2－WI
2、如何识别T1、 T2加权像
① 观察图像的TE和TR值(TE 15-80ms TR 300-3000ms) 可以识别。短TE、短TR为T1加权像，TE、TR均长为T2 加权像，短TE、长TR者为质子像。
MR图像分析与诊断
五、MR图像分析与诊断
1. 2. 3.
4. 5.
6.
7.
检查的部位 扫描参数或技术条件 结合不同的方位（如矢状，冠状及横切 位） 、加权（T1，T2）进行分析 注意器官的大小、形态及位置 病变的位置、大小、形状、边缘和周围 组织和器官的关系 病变的信号特点 结合临床进行诊断
自旋回波（SE）序列成像
成像参数：TE（15~90ms） 和TR（ 300~3000ms）
1800 900 900 1800
射频脉冲 信号 TE TR
【SE序列成像图】
T1－WI
TR
射频重复 时间
Pd－WI
长 >1500ms 短 <25或30ms
T2－WI
长 >1500ms 长 >75ms
TE
回波时间
三、MRI常用检查技术
1、MR平扫 2、MR增强扫描
磁共振（MR）平扫
采用常用序列（自旋回波序 列），不引入任何造影剂于组 织、器官血管内，对被检查脏器 进行扫描，获取普通常规T1-WI 和T2-WI 加权或质子图像的扫描 称作平扫。
MR增强扫描
1、引入顺磁性阳性物质（造影 剂）。其作用主要可使T1缩短， 在 T1-WI加权像上呈高信号； 2、引入超顺磁性物质（造影剂）， 其作用是使 T2缩短，在 T2-WI 加权像上是低信号。