MRI结构与临床应用

X-gradient Y-gradient Z-gradient
RF coil gradient coils magnet
RF transmitter RF receiver
屏蔽房
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System Overview Magnet system Gradient system RF system Computer system 计算机系统
• MRI设备的激励源是短波或超短波段的电磁 波。波长大，能量小，对人体不会造成电 离作用。 • 磁场的变化率也在人体安全范围之内，不 会引起机体的异常和痛苦。
多参数成像
• 图像的信息载体有：纵向弛豫时间T1、横 向弛豫时间T2、核子密度、液体流速等。 • 这些参数可以独立成像，也可以结合成像。 • 例如核子密度N（H）与MR信号的强度成 正比，可以反映组织脏器的大小、范围和 位置。
对于中枢神经系统的先天性病变MRI是最好的影像学 检查方法。
左侧听神经瘤
脑膜瘤破坏颅骨
A
B
C
D
AB为左顶动静脉畸形；CD为左大脑后动脉动脉瘤；
2．MRI检查在脊柱和脊髓中应用
①MRI没有骨骼伪影，显示脊髓、椎管效果特别好； ②MRI的直接矢状位和冠状位成像，对于脊髓和椎管 的整体显示有优势； ③MRI可以多种成像方法同时使用，对于脊髓变性、 肿瘤等病变的显示敏感。扫描平面一般为矢状面和 横断面，必要时可以加做冠状面，层厚一般采用 4～5mm或更薄。
骨骼肌肉与关节检查 • MRI对关节内的软骨盘、肌腱、韧带的损伤，显 示率比CT高。由于对骨髓的变化较敏感，能早期 发现骨转移、骨髓炎、无菌性坏死、白血病骨髓 浸润等。对骨肿瘤的软组织块显示清楚。对软组 织损伤也有一定的诊断价值。
A
B
A为正常膝关节T1WI显示韧带（←）；B为胫骨上段骨肉瘤破坏骨质。
目前市面上以高场和低场为主，高场 一般为超导型，低场一般为永磁型。
磁共振成像设备的系统组成
磁共振一般是由以下系统组成： • 磁体子系统 磁体系统 • 梯度场子系统 梯度场系统 • 射频场子系统 射频发射与接收系统 • 数据采集和图像重建子系统 • 主计算机和图像显示子系统 计算机系统 • 射频屏蔽与磁屏蔽 • MRI软件
Earth magnetic field: ~ 0.5 G
磁屏蔽的有效区
• Magnet foot print
• 5 Gauss line • Cardiac pacemaker
0.5 T Axial (z)
1.0 T
1.5 T 2.4 m 3.8 m
Radial (x and y) 2.1 m 2.3 m 2.8 m 3.3 m
助定性。
胸部检查
肺脏的MRI图像均呈黑色低信号，因此在显示 肺内微细结构以及肺内病灶的细节等方面明显劣 于CT，故多不用于肺脏疾病的诊断。但MRI在显 示纵隔和肺门的病变、胸壁的病变、臂丛神经病 变以及肺动脉栓塞的诊断方面也具有较重要的价 值。由于纵隔内血管的流空效应及脂肪的高信号 特点，因此不必注射对比剂即可清晰显示纵隔内 肿瘤的位置及与周围结构的关系或增大的淋巴结， 如图。
MRI的特点
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1、优点： 无电离辐射危害，是一种安全的检查方法。 多参数成像，诊断信息丰富。 图像对比度高，对软组织的对比分辨率高。 具有任意方向截面（断层）成像的能力。 无需使用对比剂就可实现血管等的成像。 无骨伪影干扰 可以进行功能、组织化学和生物化学方面 的研究。
无电离辐射
系统结构
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System Overview Magnet system Gradient system RF system 射频系统 Computer system
cooling
magnet gradient coils RF coil
X-gradient Y-gradient Z-gradient
计算机系统
RF shield
cooling
magnet gradient coils RF coil
X-gradient Y-gradient Z-gradient
Patient table
RF coil gradient coils magnet
RF transmitter RF receiver
• System Overview • Magnet system – magnet type 磁体
– magnet shielding – homogeneity
• Gradient system • RF system • Computer system
磁体变化
内部结构
Outer vacuum can
射频
RF coil gradient coils magnet
RF transmitter RF receiver
射频线圈
Linear RF coil
线性RF线圈
射频线圈
Quadrature RF coil 正交RF线圈
RF coils
RF shield
cooling
magnet gradient coils RF coil
复习
磁共振成像定义（6要素） 核磁共振产生条件
GE公司的磁共振成像系统
西门子1.5T磁共振系统
飞利浦Achieva 3.0T核磁共振系统
国产的低端磁共振设备
主要内容
• MRI设备分类 • MRI设备结构组成 • MRI的临床应用
MRI设备的分类
按场强大小可分为： • 高场 • 中场 • 低场 按主磁场产生可分为： • 永磁型、常导型、超导型。
RF shield
cooling magnet gradient coils RF coil
X-gradient Y-gradient Z-gradient
Patient table
RF coil gradient coils magnet
RF transmitter RF receiver
computer
Contents
• System Overview • Magnet system
– magnet type – magnet shielding – 磁屏蔽 – homogeneity
• Gradient system • RF system
被动屏蔽
被动屏蔽
主动屏蔽
Outer vacuum can Counter Coils
多种特殊成像
• 血管成像、水、脂成像、脑功能成像等 • 不用使用对比剂就可以显示心脏和血管的 结构。 • 现代MRI设备由于成像速度快，可以用于动 态成像，形成磁共振电影。
高的组织学、分子学特征
• 磁共振波谱分析提供了分子水平的诊断信 息，对于疾病的早期诊断很有帮助。 • MRS（磁共振波谱 ）还可以对组织器官的 新陈代谢情况进行洞察。 • 使疾病的诊断深入到分子生物学和组织学 的水平。
computer
MRI的临床应用
1．MRI检查在脑和头颅疾病中应用
•
对脑肿瘤、脑炎性病变、脑白质病变、脑梗塞、
脑先天性异常等的诊断比CT更为敏感，可发现早
期病变，定位也更加准确。
• 对颅底及脑干的病变因无伪影可显示得更清楚。
MRI可不用造影剂显示脑血管，发现有无动脉瘤
和动静脉畸形。 • MRI还可直接显示一些颅神经，可发现发生在 这些神经上的早期病变。
Normal unshielded colour monitor 1 gauss Image intensifier Nuclear camera Photomultiplier tube, unshielded
Shielded
Photomultiplier tube Nuclear camera CT scanner CT scanner
高的软组织对比度
• 成像介质主要是H元素，在人体中它广存在 于水、脂肪、蛋白质和其它化合物里。 • H质子在不同组织里的MR信号强度不同， 从而在软组织中虽然CT值很相近的两个部 份它们的MR信号强度却很大不同，所以 MRI对软组织对区分力远胜于X线CT。
任意截面成像
• MRI可以方便的作横断面、冠状面、矢状面 或任意斜位的成像，达到三维立体空间观 察人体的效果。 • 扫描层面的选择和改变不需要通过移动人 体来实现，而是通过调节Gx、Gy、Gz三 个梯度磁场来获得，从而降低对机器机械 运动的要求。
A
B
C
脊髓星形细胞瘤。A为T1WI，B为T2WI， C为Gd-DTPA增强T1WI示肿瘤强化
颈部检查 • MRI对眼耳鼻咽喉部的肿瘤性病变显示好，如鼻
咽癌对颅底、颅神经的侵犯，MRI显示比CT更清晰 更准确。 • MRI还可做颈部的血管造影，显示血管异常。对 颈部的肿块，MRI也可显示其范围及其特征，以帮
X-gradient Y-gradient Z-gradient
gradient coils magnet
线圈
Z gradient coil
X-Y gradient coil
梯度的参数
trapezoid gradient waveform
最大强度 (mT/m)
Rise time
Fall time
危险
危险
万 磁 王
• System Overview • Magnet system
– magnet type – magnet shielding – Homogeneity均匀
Contents
• Gradient system • RF system • Computer system
匀场
MRI的特点
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MRI不适用情况（极限性） 装有心脏起搏器者 体内有铁磁性金属植入物者 铁磁性夹用于动脉瘤夹闭术后的患者 重症监护者（自屏蔽较好的设备除外）
• 多种伪影成像 • 伪影来自设备、运动、金属异物三个方面。 • 运行、检查的费用较高
Shim iron
Homogeneous Sphere (DSV 50 cm)
系统结构
• • • • • System Overview Magnet system Gradient system 梯度系统 RF system Computer system
cooling
magnet gradient coils
Main Magnet Coils Superconductor NbTi
Helium container Liquid Helium at 4.2K
为什么要屏蔽？
Computers Disk drives Operator's console shielded colour monitor 20 10 5 gauss Watches Magnetic data carriers - diskettes - tapes - disks - credit cards Neurostimulation and biostimulation devices
A
B
A为胆总管内多发结石呈低信号影；B为肝门区胆管癌引起胆道高位梗阻。
盆腔检查
• MRI可显示子宫、卵巢、膀胱、前列腺、精囊等
器官的病变。可直接看到子宫内膜、肌层，对早 期诊断子宫肿瘤性病变有很大的帮助。对卵巢、
膀胱、前列腺等处病变的定位定性诊断也有很大
价Baidu Nhomakorabea。
A B A显示双侧肾盂输尿管扩张积水；B显示左输尿管下段肿瘤 （↙）。
主动脉夹层
左上肺鳞癌
6.2.4 腹部检查
MRI检查已经成为肝脏局灶性病变最好的影 像方法，明显提高了术前诊断的正确率，例如肝 癌、肝血管瘤、转移瘤、结节状增生及肝腺瘤等 均有相应的MRI表现特征。 • 常规MRI检查并不适于胆道病变的诊断，目前 主要是利用MRCP（磁共振胰胆管成像）无创地 显示肝内外胆管扩张以及梗阻的部位与形态，对 胆道梗阻的良、恶性病变的鉴别诊断提供必要的 证据。胆囊癌表现为正常胆囊形态消失，胆囊区 出现肿块影，T1WI呈低信号、T2WI呈高信号， 肿瘤常直接侵犯周围肝脏组织及肝门区域。
Main Magnet Coils Superconductor NbTi
Helium container Liquid Helium at 4.2K
体长: 157 cm 重量: 2500 - 2900 kg
氦蒸发率: 0.03 l/h typical
0 for Rex Magnet
磁体失超
紧急处理 • 安装时预留失超安全区 • 人员紧急撤离 • 气体消散后及时更换爆破膜