第三版医学影像技术学MRI讲义

第一节磁共振成像原理及磁共振成像仪一、成像原理磁化产生一个与主磁场方向一致的宏观纵向磁化矢量共振对机体施加一个特定频率的射频脉冲，使宏观纵向磁化矢量偏转，产生一个横向磁矢量核质子进动频率=磁旋比x磁场强度(W=rB)弛豫接收质子驰豫过程中其横向磁化矢量切割接收线圈产生的电信号(MR信号) →MR图像纵向弛豫（又称T1弛豫）：射频脉冲关闭后,宏观纵向磁化矢量逐渐恢复直至最大的过程T1值（即T1弛豫时间）：射频脉冲关闭后，组织宏观纵向磁化矢量由零恢复到其最大的63﹪所用的时间间隔，称为该组织的T1值。

横向弛豫（又称T2弛豫）：射频脉冲关闭后,横向磁化矢量从最大逐渐减小直至完全衰减的过程T2值（即T2弛豫时间）：射频脉冲关闭后，组织宏观横向磁化矢量衰减到其最大值的37﹪所用的时间间隔，称为该组织的T2值。

二磁共振成像仪磁共振成像仪通常由主磁体、梯度系统、射频系统、控制系统及辅助设备等五部分构成。

一）主磁体主磁体的性能指标包括磁场强度、磁场均匀度、磁场稳定性及主磁体的长度和有效孔径。

1.分类1）.据磁体场强的高低分类：2）.据磁体的类型分类：永磁型和电磁型永磁型：产生磁场的磁体采用稀土永磁材料铸造而成。

优点：缺点：电磁型：常导型和超导型常导型：超导型：产生磁场的磁体线圈导线采用的是铌钛合金等超导材料制成，且线圈浸泡在绝对温标-268.8℃的液氦中。

优点：缺点：二）梯度磁场系统梯度磁场系统是磁共振成像仪的核心之一，它的性能关系到成像速度和成像质量。

梯度磁场最主要的作用是：选层及提供MR信号的三维坐标信息。

梯度磁场功能：提供层面选择梯度、相位编码梯度、频率编码梯度。

此外，可根据成像需要提供流动补偿梯度、扩散敏感梯度场等。

层面选择相位编码频率编码三）射频系统射频系统的作用：发射射频脉冲（RF）激发机体内的质子产生共振，并接收质子在驰豫过程中发出MR信号。

射频线圈有发射线圈和接收线圈之分。

发射线圈发射的射频脉冲的能量与射频脉冲强度和持续时间成正比。

四）控制系统是MRI仪的大脑，控制着脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示等功能。

五）辅助设备部份磁屏蔽,射屏屏蔽,液氦及水冷却系统,空调机,图像传输、存储及胶片处理系统第二节常用脉冲序列及其应用脉冲序列指系统施加射频脉冲、梯度场及信号采集方式等相关参数的设置及它们在时间顺序上的排列称为MRI的脉冲序列。

MRI脉冲序列按其设计的不同特点命名为：※自旋回波脉冲序列SE（Spin echo）※梯度回波脉冲序列GRE（Gradient echo ）※反转恢复脉冲序列IR（Inversion recovery）一自旋回波脉冲序列（Spin echo，SE）该脉冲序列先发射一个90º激励射频脉冲，间隔数十毫秒，再发射一个180º重聚相脉冲，使质子相位重聚，产生MR信号。

SE序列是MRI的经典脉冲序列优点: 能真实反映组织H质子的T1驰豫、T2驰豫和质子密度特性；图像具有良好的信噪比和组织对比度；对磁场的不均匀敏感度低。

缺点：扫描时间较长快速自旋回波脉冲序列：一个90º脉冲激励之后,利用多个180º聚相脉冲采集多个自旋回波，故在一个TR周期内可以填充多条相位编码线。

优点：缩短扫描时间；减少运动伪影提高图像质量。

缺点：回波次数过长时将增加图像模糊，并影响图像的对比度二反转恢复脉冲序列（Inversion Recovery IR）也称反转恢复自旋回波脉冲序列（IRSE），此脉冲序列特点是在施加90º射频脉冲前，先施加一个180º反转脉冲。

反转时间（TI）：在反转恢复序列中，180º反转脉冲中点到90º射频脉冲中点的时间间隔。

临床应用：（1）增加T1的对比：选择中等长度的TI、短TE获得重T1WI，其对比度好。

（2）脂肪抑制（STIR）:主要用于抑制T1WI中脂肪的高信号。

不能应用于的增强检查。

（3）液体抑制反转恢复（FLAIR)：用于抑制T2WI和PDWI中脑脊液的高信号优点：可通过控制反转恢复时间（TI）的长短，根据临床需要获得对比度好的重T1WI、水抑制像（FLAIR）或脂肪抑制像（STIR）。

缺点：扫描时间长三梯度回波脉冲序列（GRE）用小于90º的射频脉冲激励氢质子；在频率（读出）编码方向施加一对极性相反强度相同梯度场采集回波信号。

优点: 扫描时间短；磁场不均匀性敏感，缺点：图像信噪比低于SE序列；磁敏感伪影重第三节磁共振成像参数与图像质量一、加权成像人体内不同组织具有其固有的T1驰豫时间、T2驰豫时间及质子密度值,我们通过对成像参数的调整及成像脉冲系列的选择，使获得的MR 图像主要反映组织某方面的特性，尽量抑制组织的其他特性，这就是”加权”成像。

我们分别把主要反映组织T1、T2驰豫时间和质子密度N（H）特征的图像，相应的称为T1加权像(T1WI)，T2加权像(T2WI)和质子密度加权像(PDWI)。

T1加权像：用短TR，短TE来获得T1WI。

在T1WI中，组织间的对比度是由组织的T1值决定的：T1越短，信号越高；T1越长，信号越低。

T2加权像：用长TR、长TE获得T2WI。

在T2WI中，组织间的对比度是由组织的T2值决定的：T2越长，信号越高，T2越短，信号越低。

质子密度加权像：用长TR，短TE获得。

在梯度回波（GRE）脉冲序列，图像的权重程度虽与TR的长短有一定关系，但主要取决于偏转角的大小。

二、MR成像参数与图像质量图像质量控制指标：信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）、空间分辨率及扫描时间※1、信噪比（SNR）：指MR信号强度和背景随机噪声强度的比值。

组织的MR信号越强,图像的SNR越高，图像清晰度越高；噪声越小，图像SNR越高。

信号：某一感兴趣区内所有体素的信号强度的平均值。

是净磁化矢量在横向平面进动时在接受线圈内感应出的电流，这些信号是成像的基础。

噪声：主要来源于患者体质结构、检查部位及系统设备电子系统产生的不需要的信号。

影响MR图像信号的因素：1）、重复时间（TR）：指脉冲序列中相邻两个激励脉冲的时间间隔。

在SE序列指相邻两个90º激励脉冲中点的时间间隔。

TR决定着纵向磁化恢复的量，TR→量↑→SNR↑，2）、回波时间（TE）：指产生宏观横向磁化矢量的脉冲中点到回波中点的时间间隔。

在SE序列指90º射频脉冲中点到自旋回波中点的时间间隔。

TE决定着采集信号前横向磁化的衰减量。

TE越长，图像SNR越低3)、翻转角度(FA)：在激励脉冲作用下，组织的宏观纵向磁化矢量偏离平衡状态的偏离角度。

偏转角影响纵向磁化量翻转为横向磁化量的量。

4)、激励次数（NEX)：又称信号平均次数(number of signal averages, NSA)。

指脉冲序列中每一个相位编码步级的重复次数，即数据采集的重复次数。

增加激励次数可增加MRI的信号强度,但图像SNR的变化仅与激励次数的平方根成比，扫描时间随激励次数几乎是成倍的增加。

5)、层厚：指被激发层面的厚度。

层厚越厚，图像信噪比越高6)、层间距：指相邻两个层面间的距离。

层间距越大，层间干扰（或称层间污染）越小，图像SNR越高。

7)、质子密度：组织器官的质子密度越高→产生的MR信号越强→图像的SNR越高。

8)、主磁场强度：图像的SNR与主磁场强度成正比9)、脉冲序列：一般自旋回波序列获得的图像的SNR高于梯度回波序列。

10)、回波链长(ETL)：又称快速成像序列的时间因子。

指一个TR间期内，激励脉冲之后产生和采集的回波数目。

11)、接收带宽:指读出梯度采样的频率范围。

12)、线圈类型：2、对比噪声比（CNR）对比噪声比（CNR）：指图像中两种组织信号强度差值的绝对值与背景噪声比。

在临床上常用对比度表示对比噪声比对比度：指图像中两种组织信号强度的相对差别，差别越大则图像对比越好。

3、空间分辨率：指图像对解剖细微结构显示能力矩阵：指MR图像在频率编码和相位编码方向上需要采样的点阵数视野（FOV)：指成像区域的实际大小。

体素：是数字数据于三维空间分割上采用的具有一定大小的最小体积单元的最小单位体素＝像素面积×层厚※影响图像空间分辩率的因素：F0V，矩阵及层厚，即FOV和体素大小F0V，矩阵不变，层厚↓→体素↓→空间分辩率↑F0V，层厚不变，矩阵↑→体素↓→空间分辩率↑矩阵，层厚不变，FOV↓→体素↓→空间分辩率↑图像的空间分辨率与体素大小成正比，而图像的SNR与体素大小成反比。

图像的空间分辨率越高，则SNR越低。

4、扫描时间（TA):也称采集时间。

指整个脉冲序列完成信号采集所需的时间。

扫描时间=TR×相位编码数×NEX扫描时间=TR×相位编码数×NEX回波链长(ETL)在成像参数的选择时应注意以下几点：1、应根据检查目的和检查部位选择合适的脉冲序列，成像参数及扫描平面。

2、在设置参数时应特别注意SNR是MRI最基本的质量参数，一幅MR图像如果没有足够的信噪比，其它质量参数就无从谈起。

3、尽量采用短时间扫描4、注意人体不同解剖部位信号强弱的差异第四节MRI常见伪影及对策伪影指MR图像中与实际结构不相符的信号，可以现为图像的变形、重叠、缺失、模糊等。

※一、运动伪影1.分类自主运动伪影：如肢体的运动、吞咽等生理性运动伪影：如呼吸、心跳、血管搏动等※2.特点：1）主要出现在相位编码方向上的重像或弥散性伪影2）伪影的强度取决于运动结构的信号强度。

※3.对策：自主运动伪影：1）争取患者配合2)选择合适参数和/或脉冲序列缩短扫描时间生理性运动伪影：1）改变相位编码方向2）预饱和技术3）心电触发技术4）呼吸触发技术和呼吸补偿5) 选择合适脉冲序列二、金属伪影1.原因：相邻的不同组织成分磁化率的差异※2.特点：局部明显的信号减弱或增强，常伴有组织变形※3.对策：1）去除金属2）尽量在低场强的MR机上做检查3）使用SE脉冲序列4）缩短TE，增加矩阵三、包裹伪影（卷褶伪影）1.原因：受检部位的尺寸超出了FOV的大小※2.特点: 1）常出现在相位编码方向2）FOV外一侧的组织信号卷褶重叠到图像另一侧的FOV内※3.对策：1）加大FOV2）启用去相位包裹（NPW）：相位编码方向过采样3）把相位编码方向放在扫描部位最小经线方向4）使用预饱和技术四、化学位移伪影1.原因：由于脂肪内与水中的质子进动频率不同。

※2.特点：1）伪影仅显示在频率编码方向2）主磁场场强越高，化学位移伪影越明显※3.对策：1）改变频率编码方向2）增加接收带宽的宽度3）使用脂肪抑制技术五、交叉激励伪影（串话伪影）六、截断伪影七、部分容积效应第五节磁共振成像对比剂影像诊断的重要基础是组织与组织之间、组织与病变之间的对比度，对比度越高，组织形态结构的显示越清晰，病灶的显示率和检出率越高。