磁共振基本原理及读片

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磁共振波谱（MRS）：研究人体能量代谢病生理改变。通过显示组织生化学波谱，发现病变，这种生化代 谢异常更早于病理形态学异常。MRI + MRS = 诊断 ，更敏感、更早期、更特异
MRS是一种化学位移技术。均匀磁场中，同种元 素的同一种原子由于其化学结构差异，拉莫尔频率 也不相同，这种频率差异称化学位移
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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。
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血管丰富程度 血流灌注如何
CT造影剂 （碘制剂）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）
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水成像
胆道成像（Magnetic Resonance Cholangio-pancreatography ）MRCP 不使用造影剂，利用胆汁 （水）进行成像。用于胆道梗阻检查。
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尿路成像（Magnetic Resonance Urography）MRU 不使用造影剂，利用尿液进行成像。
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硬膜囊成像（Magnetic Resonance Myelography）MRM 不使用造影剂，利用脑脊液进行成 像。
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内耳膜迷路成像（Magnetic Resonance Labyrinthography) MRL 不使用造影剂利用迷 路内的淋巴液进行成像。
Y
Y 信号对比
X
X
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（5）恢复到平衡状态
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纵向弛豫或称自旋－ 晶格弛豫 (T1弛豫)
横向弛豫或称自旋 自旋弛豫 (T2弛豫)
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● 人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H核磁矩发生90。偏转，产 生能量——射频脉冲停止、弛豫过程开始，释放所产生的能量（形成MR信 号）——信号接收系统——计算机系统
● 因为人体各种组织如肌肉、脂肪、体液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫 时间值，所以形成的信号强度各异，因此可得到黑白不同灰度的图像
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磁共振常规检查图像的特点 层面成像、成像参数多、任意多方位直接成像、血管流空效应
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人体不同组织的 MR 信 号 特 点
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● 在弛豫过程中，即释放能量（形成MR信号），涉及到2个时间常数：纵向 弛豫时间常数—T1；横向弛豫时间常数—T2
● 加权（weighted ）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在， 只是在某一时间内所占的比重不同。如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的 扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得 到以 T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫 为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横向 （T2）弛豫特征的扫描参数采集图像……… 加权或称权重，有侧重、为主的意思
弥散加权成像DWI：是以MR流动效应为基础的成像方法。与MRA不同的是：MRA观察的是宏观的血流现 象，而DWI观察的是微观的水分子流动扩散现象
脑发生缺血时,PWI先有异常,出在6小时内(超急期),此时溶栓治疗, 疗效最佳；若出现DWI异常时,则易出血； 若T2WI出现病灶时,则为不可逆的。 PWI-DWI-T2WI
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MR成像基本原理
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实现人体磁共振成像的条件:
人体内氢原子核作为磁共振中的靶子，它是人体内最多的物质。H核只含一个质子不含中子，最不稳定， 最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象
有一个稳定的静磁场（磁体）：常导型、永磁型、超导型。0.15－3.0T 梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象 信号接收装置：各种线圈 计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等
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黑白灰度对比：X光片、CT均以密度高低为特征 MR图象是以信号高低/强弱为特征
水： 长T1（黑）、长T2（白） 骨皮质、完全性的钙化：黑（无信号） 脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰） 血流：常规扫描为流空（黑） 肌肉：长T1（黑）、短T2（黑） 大多数肿瘤：长T1、长T2
黑色素瘤：短T1、短T2
脑膜上皮型脑膜瘤
肿瘤呈神经 束推移型表 现，提示瘤 周无肿瘤细 胞浸润，为 良性肿瘤， 符合脑膜瘤 诊断。
上纵束向下移位
彩色编码的FA图
放射冠
神经束成像图
彩色编码的FA图
在彩色编码的FA图和神经束成像图上显示一良性肿瘤所造成的神经束推移征，即上纵束和放射冠被推移，但仍 保持原来色彩，符合脑膜瘤的诊断。显示胶元纤维所构成之肿瘤包膜 （箭）
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内源性PWI称血氧水平依赖法（BOLD）简单原理
神经元兴奋区兴奋 性
兴奋区静脉血中氧和血红蛋 白相对
去氧血红蛋白相对
去氧血红蛋白 的顺磁作用， 可使T2*信号
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神经元兴奋区信号相对
由于去氧血红蛋白的减 少
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外源性灌注加权成像PWI：用超快速MR扫描技术，进行造影剂跟踪，显示造影剂首次通过的组织血流灌注 情况并依需要作延迟增强（常用于脑、心肌的检查）
3-D弥散呈椭圆形,三个本 征矢量代表其弥散方向,本 征值确定其形态
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源于弥散方向性的张量(ADC’)
本征值
三个本征矢量
的矩阵
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弓形纤维的神经束图 弓形纤维
短联合纤维束
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胼胝体的神经束图
a
冠状面 (与彩色编码的FA 图 融合）
横断面
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矢状面 41
MRS实际是某种原子的化学位移分布图。横轴： 化学位移，纵轴：各种具有不同化学位移原子的相 对含量
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MR全身一次成像
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磁共振成像 主要优点与限度
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MR检查的主要优点
无射线、成像参数多、直接多方位成像 不使用造影剂可进行血管或流体成像，无创性 脑、脊髓、椎间盘检查中具有其他任何影象检查
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细胞正常，水分子游动自由。
水
分子
细
理解弥散成像的原理
细胞毒性水肿时，较多的细胞外 液进入细胞内，使细胞内、外水 分子游动缓慢
胞
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DTI 的 物 理
本征矢量 本征值
神经束对MR机的三个轴(X,Y,Z,)的关系形 成其在MR成像中的方向性,并导致与方向 有关的弥散测量(各向异性)
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脑弥散加权成像（DWI）是使用一对大小相等、方向相反的扩散敏感梯度场。该梯度场对静止组织作用的 总和为零，但水分子在不断扩散，受该梯度场影响而产生相位变化。梗死区域水含量增加，其早期细胞毒性 水肿使水分子扩散下降，而在产生T2信号改变之前，在DWI显示出早期的脑梗死。
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T2加权像无异常
右侧急性轻瘫，症状4小时
同一时间，弥散加权像（4秒） 见大片高信号
C-E同一时间，团注对比剂5-10秒内的灌注成像。缺血区显示对比剂到达延迟（C）。D为病变区对比剂消散延迟 E为45秒后灌注基本趋于正常
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弥散张量成像(DTI)
是一种描述大脑结构的新方法，是核磁共振成像(MRI)的特殊形式。 弥散张量成像便是依据 水分子移动方向制图。弥散张量成像图(呈现方式与以前的图像不同)可以揭示脑瘤如何影响神 经细胞连接，引导医疗人员进行大脑手术。它还可以揭示同中风、多发性硬化症、精神分裂 症、阅读障碍有关的细微反常变化。
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正常心脏电影（静态图）
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功能MR成像(fMRI):从范围上有 1、灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging) PWI
包括外源性和内源性。 2、弥散加权成像(Diffusion-Weighted Imaging)DWI 3、MR波谱分析(Magnetic Resonancespectroscopy)MRS
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特殊检查：
血管成像（Magnetic Resonance Angiography MRA）利用流动的血液进行血流的直接成像 可用于动脉或静脉的检查，若同时使用造影剂，称增强血管成像（CE-MRA)。 血管成像用于血管畸形、动脉瘤、血管狭窄或闭塞。但目前仍不能代替DSA。 特点：简便、无创伤
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结肠水成像:向结肠内注入水后，进行结肠人工 水造影。胃、小肠也同样可进行此项检查。
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仿真内窥镜：同CT一样，利用计算机所作的图像的后处理技术之一
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MRI三维重建
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MR电影成像（Magnetic Resonance cine MRC ）:对运动的脏器实施快速成像。采集脏器运动中的 不同时段（时相）的“静态”图像，再利用计算机技术快速、连续显示。例如：关节、心脏等。
多神经束的神经束图
胼胝体 上纵束 下纵束 皮质脊髓束
矢状面
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各神经束可随Leabharlann Baidu标示为各种不同颜色
横断面 42
脑膜上皮型脑膜瘤
何神经束受犯？
良性脑膜瘤瘤？
较大量瘤细胞浸润？
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T1WI C+
T2WI
常规MRI显示脑膜瘤的典型表现
FLAIR 43
胶元纤维构成 的包膜。
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磁共振成像的过程
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人体内的H核子可看作是自旋状态下 的小星球。
自然状态下， H核进动杂乱无章，磁 性相互抵消
进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态） 的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础
z M
按照单一核子进动原理, 质子群在静磁场中形成的 宏观磁化矢量M
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）该过程称弛豫
(relaxation)，即将能量（MR
Z
Z
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弛豫），和纵
轴上延长（纵向或T1弛豫）。
而人体各类组织均有特定T1、
T2值，这些值之间的差异形成
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MR心肌灌注成像
造影剂首次通过相 造影剂延迟增强相
诊断 1、正常的心肌 2、缺血的心肌 3、心肌梗死后心肌存活状况（顿抑心肌及冬眠心肌） 4、死亡心肌
心肌缺血发现的敏感性和特异性：MR灌注成像：敏感性92％－94％，特异性87％－96％。ECT：敏 感性65％，特异性82％
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） 造影剂入血行——病变组织间隙—— 与病变组织大分子结合——T1驰豫接近脂肪或Larmor频率———T1缩 短——强化（白），（称间接增强） 影响因素：病变区的血流；灌注；血脑屏障。与血液内的药浓度不绝对成正比，达一定浓度后不起作用。
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y
x
6
B0
Z
MZ
Y
X A
在这一过程中，产生能量
Z
Y MXY X
B
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A:施加90度RF脉冲前的磁化矢量Mz B:施加90度RF脉冲后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor频率横向施进 C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横 向平面
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Z
Z
Z
90度
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磁 共 振 成像 检查方法
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MR检查方法 普通检查：采用不同脉冲序列、不同方位，对病变部位进行扫描（包括脂肪或水抑制）。
FS
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FLAIR（Fluid Attenuated Inversion Recovery) 抑制水的重度T2加权像,也称黑水技术。即抑制自由水，如脑脊 液，对邻近脑脊液病变的显示更有利。
不能取代的优势 骨关节系统显示病变敏感，软骨及软组织分辨好 MR的生理、功能成像突破了影象学以大体病理形
为诊断依据的传统模式 数据重建技术做三维立体重建或仿真内窥镜显示
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MR检查的限度及存在的问题
某些病变定性困难 MR成像仍相对较长（主要是限于信号采集） 运动伪影 某些部位的血管成像尚需DSA、如冠脉，某些血管 性病变术前的金标准仍借助DSA 引进和检查费用相对昂贵 禁忌症：带心脏起搏器、胰岛素泵、体内金属 假肢、眼球内金属异物，颅内动脉瘤银夹术后 时间较短者 严重不合作者，精神病，危重病人，幽闭恐怖症