磁共振成像(MRI)基本知识及临床应用

病变组织含水量高
（四）
MRI图像特点：
1、多参数成像
MRI是多参数成像，其成像参数主耍包括T1、T2和 质子密度等，同一部位可获得T1、T2和PDWI等多种 围像。 2、多方位成像
一次检查，可获得轴位、冠状位、矢状位及灶意倾 斜层面，有利于解剖和病变的显示。 3、MRI是信号，不是密度。 4、质子驰豫增强效应（造影剂对比增强）
用T2值来描述组织T2弛豫的快慢，T2值是横 向磁化减小至原磁矢量的37％所需时间
不同的组织横向弛豫速度不同（T2值不同）
重
要 提 示
不同组织有着不同 – 质子密度 – 横向(T2)弛豫速度 – 纵向(T1)弛豫速度
这是 MRI 显示解剖
结构和病变的基础
6、脉冲序列
使纵向磁化倾斜90度脉冲为90度脉冲，
把人体放进大磁场
人体进入主磁体发生了什么？
织进 质入 子主 的磁 核场 磁前 状、 态后 人 体 组
质子排列
无强磁场—排列无序
在强磁场内—排列有序
平行于（指向上），反平 行于（指向下）磁力线 前者处于低能级，略多
病人成磁体
磁化沿磁场纵 轴方向
2、纵向磁化
（longitudinal magnetization）
反转恢复与脂肪抑制序列
局灶脂肪变性
T1WI
T2WI
STIR
（2）液体衰减反转恢复脉冲序列（Fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）是IR序
列的另一个类型，特点是选择一个特殊的TI值，
使脑脊液信号被抑制，主耍用于T2WI和PDWI
中抑制脑脊液的高信号，使与脑脊液相邻的长
磁共振成像（MRI）基本知识及临床应用
中南大学湘雅二医院放射医学教研室
一、MRI扫描仪的基本 硬件构成
MRI仪由以下几部分组成
– 主磁体 – 计算机系统 – 其他辅助设备
1、主磁体
•MRI按磁场产生方式分类
主 磁 体
永磁
常导
电磁 超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体

MR按主磁场的场强分类 – MRI图像信噪比与主磁场场强成正比 • 低场: 小于0.5T • 中场：0.5T－1.0T

增强扫描还可以评价脑内病变的血脑屏障功能、 肝内病变的血供方式等。
MRI增强扫描
3mm层厚,T1WI+C
右侧微小听神经瘤
MRI图像特点：增强扫描
T1WI+C 3×4㎝ 脑内三级星形细胞瘤
T2WI
T1WI
（五）、MRI检查技术及其应用
（一）脉冲序列
●常用的脉冲序列有自旋回波（spin echo，SE）
4、进动与进动频率
●进动：在静磁场中，有序排列 的质子作快速的锥形运动； ●进动频率：每秒进动次数； H质子进动频率（ω0） 42.5MHz（1.0T） （42.5百万次/秒）
5、 射频脉冲效应 （一） 纵向磁化减少
质子吸收能后，从低能级（指向上）跃迁到 高能级（指向下），指向下抵消指向上质子 的磁力，引起纵向磁化减少
4、质子驰豫增强效应 一些顺磁性物质和超顺磁性物质，可缩 短周围质子的弛豫时间，此效应称为质 子驰豫增强效应（proton relaxation enhancment effect），是MRI行对比剂增 强的基础。
对比剂增强

利用磁共振对比剂改变质子的T1、T2弛豫时间 来增强或降低组织的信号。一般应用其缩短T1 时间、使T1WI信号增高来提高发现疾病的敏感 性，或增加定性诊断的特异性。
T2病变显示得更清楚。→使水无信号！
多参数成像
液体衰减反转回复(FLAIR）序列
T2WI
T1WI
男，27岁，1月前有感
冒，记忆逐渐丧失。
T2FLAIR
病毒性脑炎
3、GRE脉冲序列（gradient echo ） GRE脉冲序列 是常用的快速成像序列，具有多种类型。 特点： 用小翻转角脉冲代替90°脉冲； 用梯度场代替180°复相脉冲 缩短TR以达到快速成像的目的主要用于屏气下腹 部快速扫描、动态增强扫描、血管成像等。
☉通过调节TR和TE的长短可分别获得反映组织的T1、T2 及质子密度特性的MR图像。
☉其中T1WI具有较高的信噪比，适于显示解剖结构，也 是增强扫描的常用序列； ☉T2WI则更易于显示水肿和液体，而病变组织常含有较 多水分，在T2WI上显示为高信号，因而更易于显示病 变； ☉PDWI常可较好地显示出血管结构。
90度 脉冲
T1曲线
（T1 curve）
以时间为横轴，以纵向磁化为纵轴绘制的一条曲线 T1曲线向上走行
纵向驰豫时间-T1
(Iongiudinal relaxation time, T1)
纵向磁化增加到复原所需的时间
•用T1值来描述组织T1弛豫的快慢，T1值是纵向磁 化恢复至原磁矢量的63％所需时间
（longitudinal relaxation）
横向磁化开始消失—横向驰豫 (transverse relaxation)
（2）纵向驰豫
高能级（指向下）质子逐个回到低能级（指向上）,纵向磁化 增加并复原
纵向弛豫

也称为T1弛豫，是指90度脉冲中止后，在主 磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直 至恢复到平衡状态的过程。
T1WI
回波时间（echo
time，TE）：指从
90度脉冲开始至获得回波的时间。 TE决定T2信号加权，使用长TE可获 得T2信号对比。
T2加权像（T2 weighted image，T2WI）
选用长TR（通常大于1500ms）、长TE（通常大于 80ms）所获图像的影像对比主要由T2信号对比决定， 此种图像称为T2加权像
信号对比，而长TR则不能。

T1加权像（T1 weighted image，T1WI） 在SE 序列中，选用短TR（通常小于500ms）、短TE
（通常小于30ms）所获得图像的影像对比主要
由T1信号对比决定，此种图像称为T1加权像。
T1WI 突出组织T1弛 豫
短TR（200-500ms） 短TE（<20ms）
重建MRI图像
三、MRI的物理学基本知识
1、人体MR成像的物质基础

原子的结构
电子：负电荷 中子：无电荷
质子：正电荷
原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )
原 子 核 自 旋 产 生 核 磁
所有的原子核都可产生核磁吗？
质子为偶数，中子为偶数 不产生核磁
质子为奇数，中子为奇数 质子为奇数，中子为偶数
长TR（>2000ms） 长TE（>50ms）
T2WI
重要提示!!!

人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的
正常组织大，因而在T1WI上比正常组织
“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。
长TR （>2000ms） 短TE（<20ms）
PD
常见组织的T1 、 T2
水 脂肪 T1 、 T2 长 T1 、 T2 短 T1 、 T2 长
如何才能产生横向宏观磁化矢量？
3、射频脉冲与磁共振
什么叫共振，怎样产生磁共振？

共振 ：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
怎样才能使低能氢质子获得能量，产生共振，进 入高能状态？
发射与质子进动频率相同的射频脉冲，质子 吸收能量而进入高能状态，即核磁共振。 90度脉冲是一种功率很低的电磁波信号
1、多参数成像 MRI是多参数成像，其成像参数
主耍包括T1、T2和质子密度等， 同一部位可获得T1、T2和PDWI 等多种围像。
MRI图像特点：1. 多参数成像
何为多参数成像？
T1WI
T1WI+C
2、多方位成像 可获得轴位、冠状位、矢状位及
任意倾斜层面，有利于解剖和病
变的显示。
指向上与指向下质子的磁矢量抵消，余下指向上质子的总磁矢量为 纵向磁矢量 磁化沿外磁场纵轴方向因而得名

进入主磁场后人体被 磁化了，产生纵向宏 观磁化矢量

不同的组织由于氢质 子含量的不同，宏观 磁化矢量也不同
磁共振不能检测出纵 向磁化矢量

• MR只能采集旋转的横向磁化矢量
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
射频脉冲效应（二）横向磁化
（transverse magnetization ）
引起质子同步、同速运动，处于同相（inphase），在XY平面上产生新的 磁化即横向磁化
5、射频线圈关闭后发生了什么？
驰豫
Relaxation
放松 、 休息
（1）驰 豫
中止射频脉冲，同时独立发生两个过程： 纵向磁化开始恢复—纵向驰豫
MRI：椎管内病变的首选及必要检查方法
女，46岁，左上肢疼痛数年， 近三月加重 C3-4平面髓外硬膜下神经鞘瘤
多方位成像： 定位更精确
男，25岁， 走路不稳伴 呕吐一月
有几个
壁性结节？
右小脑血管母细胞瘤：2个壁结节
3、MRI图像是信号而非密度
MRI T2WI CT ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRI T1WI
灰阶

• 高场: 1.5T － 2.0T
• 超高场强：3.0T － 4.7T － 7T
1.5T
3.0T
0.23T
0.5T
1.0T
2、计算机系统及谱仪

数据的运算


控制扫描
显示图像
3、其他辅助设备
检查台 激光照相机 液氦及水冷却 系统 空调 自动洗片机等

二、 MR成像操作步骤
将病人置于主磁体磁场 内 发射90度（射频）脉冲 中止90度（射频）脉冲 接收体内发出的信号
产生核磁
何种原子核用于人体MR成像？
•用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
–1、1H的磁化率很高；
–2、1H占人体原子的绝大多数。
•通常所指的MRI为氢质子的MR图像。
通常情况下人体内氢质子的核磁状态
通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的 磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消， 人体并不表现出宏观磁化矢量。
不同组织有不同的T1弛豫时间
（3）横向驰豫
不同频率的质子因周围磁场不均匀性，很快失去相位一致性， 横向磁化减少、消失—横向驰豫.
横向驰豫时间-T2
(transverse relaxation time, T2)
横向磁化减小到消失所需的时间
T2曲线
（T2 curve）
以时间为横轴，以纵向磁化为纵轴绘制的一条曲线 T2曲线向下走行
（纵向弛豫）差别 – T2 加权成像（ T2WI ） ---- 突出组织 T2 弛豫 （横向弛豫）差别 – 质子密度加权成像（ PD ）－突出组织氢质 子含量差别
重复时间（repetition
time，TR）指在
脉冲序列中，两次90度脉冲之间的间 隔时问。TR的长短决定着能否显示出
组织间T1的差别，伎用短TR可获得T1
反转恢复序列：通过 在90°RF前使用 180°的反转RF，并 调节其与90°RF之间 的间隔，可分别抑制 不同组织的信号（如 脂肪或水）

（1）STIR脉冲序列是IR脉冲序列的一个类型， 选择一个特定的TI值，在脂肪质子的纵向磁化
恢复到0点时施加90度脉冲，在90度脉冲后脂
肪质子无横向磁化而无信号产生。主耍用途是 在T1WI中抑制脂肪的短T1高信号，即脂肪抑 制（Fat suppression）→使脂肪无信号！
序列、梯度回波（gradient echo，GRE）序列、 反转恢复（inversion recovery，IR）序列等。 ●脉冲序列决定获得组织的何种信号
1、SE序列
☉常规SE脉冲序列是临床上最常用的成像序列。
☉该序列先发射一次90RF激励脉冲，然后施加180复相脉 冲，使质子相位重聚，产生自旋回波信号。
施加90度脉冲后，等待一定时间，施 加第二个90度脉冲，这种连续施加的 脉冲即为脉冲序列。脉冲序列决定着 将从组织获得何种信号。
•SE脉冲序列结构
180 90 回波 90 180 回波
TE TR
TE：回波时间 TR：重复时间
7、磁共振“加权成像”
何为加权？

所谓的加权就是 的意思
“重点突出”
– T1 加权成像（ T1WI ） ---- 突出组织 T1 弛豫
自旋回波 (SE) 序列应用举例
经典序列，获得T1WI, T2WI, PDWI,图像质量较好 慢性硬膜下血肿 正常脂肪 组织
T1WI
T2WI
自旋回波 (SE) 序列应用举例
硬膜下积液
亚急性早期硬膜下血肿
T1WI
T2WI

多参数成像的经 典序列 有利于准确诊断

T1WI T2WI
慢性硬膜下血肿
2、反转恢复序列
肝癌
男 28岁 体检发现肝内占位 乙肝13年 AFP（-）
MRI平扫+C
4、回波平面成像（echo planar imaging，EPI） EPI是目前成像速度最快的技术，EPI最大的优
点是扫描时间极短而图像质量相当高，可最大
限度除去运动伪影，适用于心脏成像、腹部成