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。