磁共振成像检查技术.ppt

项目八 磁共振成像检查技术,医学影像教研室,学习目标,1记住弛豫时间，常用脉冲序列参数，自旋回波序列，快速SE序列，反转恢复序列的组成和临床应用2理解磁共振成像的基本原理，了解成像设备组成，图像质量的影响因素3说出磁共振对比剂种类及临床应用4说出磁共振成像检查前准备与注意事项，各部位的常规磁共振检查技术5说出磁共振成像检查的特点，磁共振血管造影的原理及应用，磁共振水成像技术和磁共振频谱的临床应用6通过学习磁共振检查技术的临床应用，掌握磁共振检查的适用范围，培养严谨的工作作风和认真负责的工作态度,1946年，美国哈佛大学的Purcell和斯坦福大学的Bloch发现了物质的核磁共振现象。1973年，纽约州立大学Lauterbur利用磁场和射频相结合获得磁共振图像。1978年取得人体头部磁共振图像，1980年取得了第一幅胸、腹部图像。1982年底在临床开展应用。,任务一 磁共振成像基本原理,基本原理：将人体置于外加磁场中；用射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振；在停止射频脉冲后，氢原子核发出电信号，并被体外的接受器收录；经电子计算机处理获得图像。,（一）核自旋和磁矩原子由原子核及其周围绕行的电子组成。原子核由中子和质子组成，统称为核子。质子和中子围绕原子核的中心点公转，有轨道角动量。质子-质子之间或中子-中子之间以相反方向成对自旋，并互相抵消，但质子和中子之间不存在成对抵消。凡是拥有一种奇数核子数的原子核，都拥有一个特征性的自旋量子数。,原子结构,正常状态下各原子核自旋所产生的磁矩，呈随机排列，方向杂乱。电子与核子的总角动量为二者旋转角动量之和。在原子内，电子通常成对地反方向平行自旋，自旋的角动量相互抵消为0。,正常状态下的氢核,（二）与进动频率 1.核进动在外磁场作用下，原子核在自旋的同时绕磁场以一定的夹角旋转，称为进动。这与陀螺类似，陀螺在旋转时，其自旋轴倾斜，在重力作用下，以一定的夹角旋转。,自旋核有一定的自旋角动量，在B0作用下，将如旋转陀螺在地球引力场中旋进一样运动，称自旋核的旋进。,2.进动频率=.B,：进动频率 Larmor 频率,：磁旋比 42.5兆赫/T,B：主磁场场强 与B呈正比,根据=.B，讨论：（1）场强相同，不同的原子核，不同，则进动频率亦不同。根据不同的进动频率，可以分辨出不同的核；（2）相同的核处在不同场强中，其进动频率也不同。不同部位的同类核，受梯度磁场的作用，有不同的进动频率。根据进动频率的线性变化，可判断出释放信号核的相应部位。,(三)磁共振现象磁场中做进动的原子核可以吸收频率与其进动频率相同的电磁波，当原子核恢复原状时，会把吸收的能量释放出来。磁共振现象是指原子核在进动中吸收外界能量产生能级跃迁的现象。外界能量是指一个激励电磁场(射频，RF磁场)。磁共振现象的必要条件其频率等于的进动频率相同。目前研究最多的是1H的核磁共振。,RF脉冲的两大作用,（四）弛豫过程与自由感应衰减信号接收 1.弛豫过程从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过程称为弛豫过程。这一过程中将发生相对独立的两种弛豫。一种是纵向弛豫，是自旋核与周围环境(晶格)进行热交换，称“自旋晶格弛豫过程”；另一类是横向弛豫，是同类自旋核之间的能量交换，称为“自旋一自旋弛豫过程”。,2.弛豫时间(1)自旋晶格弛豫时间(T1)原子核不断与周围环境（晶格）进行热交换，称为自旋晶格弛豫时间(T1)。T1弛豫以在z轴上的纵向磁化分量逐渐恢复为标志，所以称纵向弛豫时间。,（2）自旋自旋弛豫时间(T2)：弛豫过程中，自旋原子核系统内部也在不断进行着能量交换，这个弛豫时间称为自旋自旋弛豫时间(T2)。T2弛豫是以XY平面的横向磁化分量由大变小，最终为零为标志的，所以称横向弛豫时间。,3.自由感应衰减信号停止射频脉冲，磁化强度矢量的运动称为自由进动；此时在线圈中感应出是的自由进动，即FIDS。FID过程的时间常数为T2，但由于主磁场不可能绝对均匀，实际上它是按T2*衰减的。,（五）磁共振成像技术 1.磁共振成像重建(1)投影重建法不断改变梯度磁场方向，获得的一系列投影，得到每个体素的MR信号强度，按照其空间分布依次排列展开成平面的密度分布。可分为三个步骤：首先沿某个方向施加一个线性梯度场，确定欲观测的层面；然后在此层面内施加旋转梯度场，获得相应方向的一维投影；最后由电子计算机计算。,(2)非投影重建法 非投影重建成像法又称“选择激发顺序成像技术”。它包括线扫描成像、平面成像和多平面成像三种类型。线扫描成像法：该方法被激发的是整个层面的核自旋，而每次观测的只是其中一条线，这样其他信号将成为实际所需要接收的这条线上FID信号的干扰源，因此在线扫描基础上产生了多线扫描技术。这种方法是在选定欲观测层平面的同时，激发出N条线，并进行N次测量，得到每一条线上的MR信号。相对于单线扫描来说，多线扫描可提高灵敏度，缩短扫描时间。,平面成像法：是获得全平面信息的成像方法。首先选出一个层面，然后用一线性梯度场和经选择的射频脉冲对一系列等距窄条内的核子进行激发，最后再施加一个线性梯度场对各窄条内的核进行标记，以达到在一个层面内所有等距离的各点都有不同的频率。多平面成像法：是一种多层同时激发的成像方法，可以提高成像速度和分辨率。其原理是在Z、x、y三个方向均施加梯度场，并用T2和T的脉冲先后激发Z轴和X轴的核自旋。在y轴梯度场的作用下产生较强的自旋回波信号。此信号经傅立叶变换，可获得沿y轴方向的核自旋密度分布。该方法可同时获取15个层面。,2磁共振信号的分类与采集(1)T1弛豫信号：T1 弛豫信号的产生是纵向磁矩的弛豫，经90脉冲后，在横向磁场接受到的信号。(2)T2弛豫信号：T2 弛豫信号是横向磁矩弛豫产生的信号。即当给予90脉冲后，磁矩由纵向旋转至XY平面并开始弛豫后所得到的信号。,二、磁共振成像设备系统,由磁体、谱仪系统、计算机重建和图像显示系统四部分组成。(一)磁体 由主磁体、梯度线圈、垫补线圈和与射频线圈组成，是磁共振发生和产生信号的主体部分。1主磁体 主磁体产生静态磁场，使质子形成磁矩。磁场强度、磁场均匀度和磁场稳定性是衡量主磁体性能的三大要素。(1)磁场强度：要考虑信噪比、射频的穿透力和安全性三个方面的因素。磁场越强，质子产生的磁矩越大，信号就越高，图像对比度可减低。(2)磁场均匀度：对图像的质量影响很大。(3)磁场稳定性：指单位时间内磁场的变化率。,MRI按磁场产生方式分类,永磁,电磁,常导,超导,主磁体,0.35T 永磁磁体,1.5T 超导磁体,2三种常见磁体(1)永磁磁体：该类磁体没有昂贵和复杂的附加设备，操作维护比较简单。主磁体由多块小磁体组合而成，磁场的均匀性较差，磁场强度0.3T。(2)常导磁体：常导磁体由常规的铜或铝线绕制成同轴三线圈或四线圈的风冷或水冷式空芯磁体，磁场强度一般可达02 0.4T，其特点是造价低、耗电量大，场强和磁场均匀度都难以提高。(3)超导磁体：由超导铌-钛合金细线绕制成的空芯线圈，由液氮和液氦双重冷却。超导体在低温下可出现无电阻状态。该类磁体的特点是磁场强度高，均匀度好，耗电量小，但维持费用高。,3磁场梯度系统：包括梯度线圈和梯度放大器。包括X、Y、Z三维空间线性变化的梯度磁场，是三个正交的直流线圈。主要用于空间选层和空间编码。在扫描过程中梯度线圈切换时，产生较大的噪声。4射频线圈：除发射射频信号的线圈外还包括射频放大器。射频线圈装在主磁体梯度线圈内径和成像体的外径之间。主要用于激励核子和或接收信号。,(二)谱仪系统 是产生磁共振现象并采集磁共振信号的装置，主要由梯度场发生和控制系统、MR信号接收和控制系统等部分组成。1射频发生器：产生射频场并以脉冲的方式加到扫描体上，使核自旋并产生MR现象。由射频振荡器、发射门、脉冲功率放大器和发射线圈组成。2射频接收器：关断射频脉冲后，磁化强度矢量M将回到其初始的平衡位置，在接收线圈中产生一个F1D信号，这个信号由耦合电路进入前置放大器、接收门、中频放大器、检波器而得到FID信号，最后再进行低放和滤波。,(三)计算机重建系统要求配备大容量计算机和高分辨率的AD转换器，以保证在最短时间内完成数据采集、累加、傅立叶变换、数据处理和图像重建。其工作过程如下：射频接收器送来的信号经 AD转换器将模拟信号转变为数字信号，存储在计算机内并累加运算，再由傅立叶变换，把密度分布反映为频谱数据，得出层面图像数据，再经DA转换送至显示器，用不同灰阶显示出图像。,(四)图像显示系统大多采用黑白灰阶图像显示。核子自旋密度的分布和弛豫时间分布信息也用黑白灰阶图像显示。现在临床常用的工作站的彩色显示器可根据需求分别对三维重建、三维透射重建和仿真内镜进行器官、相同结构和或区域的彩色显示。,三、常用脉冲序列及其应用,质子密度、T1时间和T2时间，组织本身具有的参数，必须应用脉冲序列来检出。脉冲序列是指由具有一定带宽、一定幅度的射频脉冲与梯度脉冲组成的脉冲程序。脉冲的带宽是指其频谱宽度窄带脉冲主要用于选择性激励。,(一)脉冲序列的参数 MRl的脉冲序列实际上是各种参数测量技术的总称，目前各厂家已开发了不同类型的脉冲序列，对于大多数从事MR检查的技师来说，应该对各种脉冲序列有较全面和深刻的理解，以便于临床对脉冲序列的正确选用。在一个脉冲序列中有许多的变量，这些变量统称为序列参数。为了更好地理解脉冲序列，先介绍这些参数的定义。,190和180脉冲将宏观磁化矢量M0偏转90的RF脉冲称为90脉冲，多用来作激励脉冲；将宏观磁化矢量M0偏转180的RF脉冲称为180脉冲，常用作相位重聚脉冲。RF脉冲的幅度反映了该脉冲所具能量的大小，它的能量越大，成像区域的磁化强度矢量受激励后偏倒的角度就越大。,2重复时间(TR)：指脉冲序列执行一遍所需要的时间。在MR扫描中，相位编码方向上的像素越多，所需的扫描时间就越长。3回波时间(TE)：指从第一个RF脉冲到回波信号产生所需要的时间。在多回波序列中，RF脉冲至第一个回波信号出现的时间称为TE1，至第二个回波信号的时间叫作TE2，以次类推。,射频脉冲激发后的效应是使宏观磁化矢量发生偏转射频脉冲的强度和持续时间决定射频脉冲激发后的效应,低能量,中等能量,高能量,4反转时间(TI)：是指反转恢复脉冲序列中，180反转脉冲与90激励脉冲之间的时间。5翻转角：在RF脉冲的激励下，宏观磁化强度矢量偏离的角度称为翻转角。常用的翻转角有90和1 80两种。在快速成像序列中，采用小角度激励技术，其翻转角小于90。6信号激励次数（NEX）：又指每次相位编码时收集信号的次数。信号采集次数取的越大，所需扫描时间就越长。,宏观磁化强度矢量偏离的角度称为翻转角。,(二)常用脉冲序列及其应用,脉冲序列不但品种多，而且各MR设备制造厂家均发展并形成了自己独特的序列，并具有各自不同的名称。,1.自旋回波脉冲序列,（1）序列构成 自旋回波（spin echo，SE）脉冲序列是MRI检查中最基本、最常用的脉冲序列。SE序列包括单回波SE序列和多回波SE序列。以90RF激励脉冲开始，继而施加一次或多次180相位重聚脉冲使质子相位重聚，产生自旋回波信号。,FID,回波,从90脉冲开始至下一次90脉冲开始的时间间隔为TR，从90脉冲开始至获取回波的时间间隔为TE。,90脉冲后使用一次180脉冲，取得一次回波，称为单回波SE序列；90脉冲后使用多次180脉冲，产生多个回波，称为多回波SE序列。,（2）扫描参数 选择TR和TE值，可获得T1WI、T2WI 和PDWI。1）T1WI：选用短TR（300600ms左右）和短TE（1020ms。T1WI 上组织的对比主要受TR影响。在T1WI上，T1越短，信号越强。2）T2WI：选用长TR（20003000ms）和长TE（80ms）。随着TE延长，T2权重会加大。在T2WI上，T2越长，信号越高。3）PDWI：选用长TR（20003000ms）和短TE（20ms）。在PDWI上，质子密度越大，信号越高。,（3）优缺点 SE序列仍保持着MR诊断的主导地位，一方面SE序列采用180RF脉冲克服外磁场的不均匀性，能显示典型的T1WI、T2WI 和PDWI。另一方面SE序列的图像对常见的伪影不敏感。SE序列的主要缺点是扫描时间较长。,（4）应用 其中T1WI适于显示解剖结构，T2WI则对病变更敏感，PDWI常可较好地显示血管结构。顺磁性对比剂有缩短T1的增强效应，在T1WI上易进行增强前后信号强度变化的比较，也是增强检查的常规序列。T2WI上更易于显示水肿和液体，而病变组织常含有较多水分。,2.快速自旋回波序列,（1）序列构成 一个TR周期内首先发射一个90RF脉冲，然后相继发射多个180RF脉冲组成回波链，形成多个自旋回波；180脉冲次数称为回波链长度(ETL)，扫描时间显著缩短。,在多回波SE序列中，每个TR周期获得一个特定的相位编码数据，采集的数据只填充K-空间的一行。FSE序列中，每个TR时间内获得多个彼此独立的不同的相位编码数据，采集的数据可填充K-空间的几行，最终一组回波结合形成一幅图像。,SE,FSE,K空间节段与填充,(2)扫描参数T1WI：短TE20ms；短TR，300600ms；ETL 26；扫描时间一般需3060s。T2WI：长TE100ms；长TR4000ms；ETL820；扫描时间2min。PDWI：短TE，20ms；长TR，2500ms。ETL 812；扫描时间34min。,(3)优缺点 优点：扫描时间显著缩短。FSE序列能提供比较典型的质子密度加权像和重T2加权像。另外，减少了运动伪影和磁敏感性伪影。缺点：T2WI的脂肪信号高于普通SE序列的T2WI，在T2WI上脂肪信号难与水肿等鉴别；ETL大时信号成分复杂，图像模糊；磁敏感效应降低因而对出血不敏感。,(4)应用 FSE图像与SE图像非常接近，在很多部位的MR成像中，FSE序列可取代普通SE序列，尤其是T2加权像。只是FSE的T2WI上脂肪仍显示为高信号，必要时可用脂肪抑制技术进行补偿。FSE序列不能与呼吸补偿联用，在胸、腹部检查时，图像伪影会增加。,3.反转恢复序列,（1）IR脉冲序列先用一次180脉冲使宏观磁化矢量反转180；纵向磁化恢复一定时间后，施加一次90脉冲，使已恢复的纵向磁化偏转为横向磁化，以后再施加一次180相位，取得SE回波。,（一）构成,优缺点：优点是组织的T1对比效果较好，且信噪比较高；缺点是扫描时间较长。应用：IR序列对T1值极为敏感，主要用于获取重T1WI，以显示解剖结构。在IR脉冲序列中常使用短TE，以尽量减少T2对比。但有时为了使长T2病变显示为高信号，也可使用长TE，产生的图像不仅保持了显示解剖效果好的优点，且长T2病变可显示为高信号，这种图像称为病理加权像。,扫描参数：重T1WI：中等TI，400800ms；短TE，1020ms；长TR，2000ms以上。PDWI：长TI，1800ms；短TE，1020ms；长TR，2000ms以上。病理加权像：中等TI，400800ms；长TE，70ms；长TR，2000ms以上。,(2)STIR脉冲序列（脂肪抑制）序列构成：特征是选择特殊的TI值，使脂肪组织的纵向磁化恢复到转折点时施加90脉冲，脂肪组织无横向磁化而无信号产生。临床应用：可用于T1wI中抑制脂肪的短T1高信号，即脂肪抑制。由于组织的T1值具有场强依赖性，T1值在不同场强的MR设备上是不一样的。,扫描参数参考值 短TI，150175 ms；短TE，1030 ms。长TR，2 000 ms以上。平均扫描时间515 min。,(3)FLAIR脉冲序列 是一种水抑制成像方法。特征是选择特殊的TI值，使脑脊液信号被抑制，机制与STIR中脂肪被抑制的原理相类似。不同的是FLAIR用于T2WI和PDWI中抑制脑脊液的高信号。扫描参数参考值：短TI，200 ms；短TE长TE。长TR，6 000 ms以上。,4.梯度回波脉冲序列,gradient echo（GRE）序列又称为场回波（field echo；FE）序列。指通过梯度场方向的翻转而产生的回波信号。不仅可缩短扫描时间，而且图像的空间分辨力和信噪比均无明显下降。,与SE序列的区别：一是使用小于90 的射频脉冲激发；另一个区别是使用翻转梯度取代180相位重聚脉冲两者均可使TR缩短，短TR最终会使扫描时间明显减少。,（1）常规GRE脉冲序列,序列构成：该序列由一个小于90的小角度(RF脉冲和读出梯度的翻转构成。,临床应用：可用于快速屏气下腹部扫描、动态增强扫描、血管成像、关节病变等检查。扫描参数参考值：翻转角度、TR决定T1加权程度，TE决定T2加权程度。大角度、短TR、短TE将获得T1WI；小角度、长TR、长TE将获得T2WI；小角度、长TR、短TE将获得PDWI。,(2)相位重聚GRE脉冲序列 包括稳态自由进动(SSFP)序列列，该序列在每一TR期间，均由一次3045RF脉冲和反转梯度构成，并使用2050 ms的TR获得稳定状态。在该序列连续进行过程中。每一次RF脉冲中所含有能使磁矩翻转180。的射频波成分将对前一次RF脉冲产生的FID进行相位重聚，并通过反转梯度使该相位重聚过程加速，在下一次RF脉冲开始前获取信号。由于是采用180RF脉冲相位重聚。故获取的是SE。比常规GRE脉冲序列获得的信号含有更多真正的T2加权成分。,临床应用：可以获得真正的T2 WI，尤适用于脑、关节的成像。扫描参数的参考值:翻转角为3045;TR，2050 ms，有效TE(2TR)一TE。优缺点：优点：扫描时间短，可获得真正的Tz加权效果；并可进行2D或和3D容积采集。缺点：对伪影敏感。图像质量较差。梯度噪声强。,5.回波平面成像序列,Echo planar imaging（EPI)是目前临床上最快的MR成像技术。从原理上EPI更接近GRE。在一次TR期间内若完成全部K空间线的数据填充，则可达到最快的扫描速度，这一概念构成了EPI的基础。,EPI的射频激励,GRE,EPI,（1）序列构成 单次激发(single shot)EPI是在一个RF脉冲激发后采集所有的成像数据，完成全部k空间线的数据填充。EPI的数据采集是在读出梯度快速往返振荡（正负正切换）过程中进行的，梯度每反转一次就产生一个具有独立相位编码的梯度回波，读出梯度的快速往返切换即产生一个回波链。,(2)应用：除适用于心脏成像、腹部成像、流动成像外，还可进行功能成像，如脑的弥散加权成像（DWI）和灌注加权成像（PWI）。(3）EPI的限度：EPI的空间分辨力较低；而且信噪比也不是很高；高度的磁敏感性伪影。对梯度系统上升速度、梯度切换率等均有严格要求，使设备成本提高,四、磁共振成像质量及影响因素,脉冲序列是由一系列成像参数构成的，有些参数是可以直接设定的，称为初级参数如TE、TR、NEX、翻转角等。由这些初级参数导出并加以限定的参数称为二级参数，如图像对比度、空间分辨率和信噪比等。,（一）信噪比(signal nose ratio，SNR)：噪声是接受线圈在信号采集过程中，接收到的随机变化的信号。主要来源：一是磁体内组织的热运动和生理运动导致的横向磁化的随机变化；二是成像系统固有的电子噪声。,噪声是不可避免、始终存在的。图像质量取决于SNR，增加SNR，可提高图像质量。1、磁场强度B0越大，纵向磁化越大，翻转到XY平面的横向磁化越大，信号强度越大，SNR越大。,2、RF线圈,线圈距被检部位越近，MR信号强度越大。线圈敏感区包含的组织越多，噪声越大。要提高信噪比，必须选择合适的线圈：尽量贴近被检部位；线圈敏感区包含的组织尽可能的少。,脉冲线圈的作用：如同无线电波的天线激发人体产生共振（广播电台的发射天线）-发射线圈采集MR信号（收音机的天线）-接受线圈,脉冲线圈按作用分两类：激发并采集MRI信号（体线圈）仅采集MRI信号，激发采用体线圈进行（绝大多数表面线圈）,接收线圈与MRI图像SNR密切相关接收线圈离身体越近，所接收到的信号越强线圈内体积越小，所接收到的噪声越低,3、体素容积,体素容积越大，体素内自旋核数目越多，MR信号越强；保持图像矩阵不变，增加FOV；保持FOV不变，降低图像矩阵；层面越厚，产生的信号越多，SNR越高。但是层面越厚，空间分辨力越低，且部分容积效应也大。,视野 FOV（field of view）,320mm,320mm,视野：X轴、Y轴方向上实际成像区域的大小,FOV320mm320mm,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,矩阵不变：FOV越大，体素越大。,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,FOV不变：矩阵越大，体素越小。,采集矩阵,图像采集矩阵：沿频率编码和相位编码方向的像素数目。矩阵大小允许操作者进行不同的选择，最典型的是，沿频率编码方向选择256个像素，沿相位编码方向选择128256个像素。当图像FOV为正方形，用对称矩阵采集时，沿两轴方向得到相同的分辨力；用不对称矩阵采集时，沿两轴方向得到不同的分辨力。FOV不变，采集矩阵的增加，空间分辨力提高，SNR下降。但矩阵的增加会延长成像时间，成像时间正比于相位编码的次数，即相位编码方向的像素数目。,4翻转角,翻转角控制着MZ转变为MXY的程度。角大，由MZ翻转成的MXY就大，产生的信号就多，SNR就高。SE序列使用90脉冲，使全部MZ均转变为MXY，而GRE序列使用小于90的脉冲，仅使部分MZ转变为MXY。SE序列使用180复相位脉冲，比GRE序列通过梯度反转产生的复相位更有效。即SE序列获取的信号量更多，SNR更高。,5重复时间TR,停止RF后，开始T1弛豫，TR时间决定着MZ恢复的程度。而信号大小取决于信号读出时的MXY的大小，MXY的大小又依赖于翻转的MZ的大小。延长TR可以使MZ恢复的多，在下一次激励时将有更多的MXY，产生信号量多，提高图像SNR；缩短TR仅有部分MZ恢复，下一次激励时的MXY就小，产生的信号量少，降低图像SNR。TR除影响SNR外，主要决定图像的加权对比。延长TR提高图像SNR，同时会降低T1WI对比。,6回波时间TE,RF停止后，开始T2弛豫，MXY随时间逐渐减小，而回波信号的大小取决于信号读出时的MXY的大小。TE决定着读出信号前MXY的衰减量。延长TE，会使MXY的衰减的多，产生的信号少，图像SNR下降。TE还决定着图像的加权对比。缩短TE提高图像SNR的同时会降低T2加权成分，降低图像组织之间的T2对比。,7激发次数,NEX（number of excitation）：也称平均次数（NSA），是每个相位编码采集数据的重复次数。采集的数据中既有S也有N，S总是发生在同一空间位置上，而N的发生具有随机性。SNR与NEX1/2成正比，增加NEX可提高图像的SNR。,1磁场强度：B0越大，SNR越大；2RF线圈：尽量贴近被检部位，线圈敏感区包含的组织尽可能的少；表面线圈的信噪比最高；3体素容积：体素容积越大，包含的自旋核数目越多，MR信号越大；4翻转角（）：越大，MR信号越大，SNR越大；5 TR：延长TR，有助于Mz的恢复，有利于提高SNR。6 TE：延长TE，Mxy衰减的多，MR信号降低，SNR下降；7激发次数：增加NEX，可提高SNR。,（二）对比度指组织之间信号强度的相对差异：信噪比高的图像不能确保将相邻组织区分开，若要区分，必须有足够的对比度。图像对比度有时受严重噪声的影响，不能真实反映图像质量，必须把噪声考虑在内。对比噪声比（contrast nose ratio，CNR）：代表两种组织的信噪比的差异,（三）空间分辨力是在一定的对比度下，影像能够分辨的邻接物体的空间最小距离，是对物体细节的分辨能力。空间分辨力取决于体素的大小。体素小时，能分辨出细微结构，空间分辨力高；体素大则空间分辨力低。体素的大小取决于：层面厚度、FOV和像素矩阵的大小。层面越薄，空间分辨力越高。层面内的空间分辨力：层面内的分辨力=像素尺寸=FOV/矩阵,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,矩阵不变：FOV越大，XY平面的空间分辨率越低。,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,FOV不变：矩阵越大，XY平面的空间分辨率越高。,空间分辨率与矩阵、FOV的关系,空间分辨力与矩阵、体厚的关系,空间分辨力,FOV一定，像素矩阵越大空间分辨力越高；像素矩阵一定，FOV越小空间分辨力越高。如：视野25cm25cm，矩阵为256256，则像素约为1mm1mm。,(四)扫描时间指完成像数据采集的时间。扫描时间越长则发生运动伪影的机会越多，在连续采集方式时仅影响正在采集的层面。而在2D和3D容积采集时,将影响所有层面。,(五)成像参数的选择 1提高扫描效率，扫描效率是指单位时间内获得的图像信息量。总扫描时间应以图像满足临床诊断目的为宜。在尽量减小TR、NEX和相位编码次数的同时调整其他参数，使信息量不减少。2应根据检查目的和检查部位选用合适的脉冲序列、图像信号的加权参数和扫描平面(横、冠、矢、斜)。合适的成像序列和图像信号的加权参数是获取良好SNR和CNR的基本条件。3在设置成像参数时应特别注意，SNR是影响图像质量的最重要因素。一般情况下，图像SNR高时，多能同时满足对CNR的要求。不应为追求过高的空间分辨率而牺牲SNR，如选择3mm以下的层厚、很大的矩阵或很小的FOV(如8cm)。4尽量采用短的扫描时间。全部检查时间一般不宜超过30 min。不应为追求更高的SNR或空间分辨率而使扫描时间延长。因为患者在磁体内很难长时间保持不动。咳嗽、打喷嚏、微小的移动均可使图像质量显著下降。5应当注意人体不同解剖部位信号强弱的差异。信号较强的部位如头部，使用较大的矩阵、很少的NEX即可获得满意的SNR和CNR。而信号较弱的部位,如肺，则应当使用较小的矩阵并增加NEX的次数。,五、磁共振系统的生物效应和安全性,目前研究表明，MR设备对人体不会造成损害。MR检查的安全要求(1)对患者及家属详细讲解MR检查的安全性问题,解除顾虑。(2)检查室外张贴有关MR检查的注意事项。(3)被检查者及家属要填写患者安全检查调查表。4)了解患者体内有无金属异物或假体。女性患者如带有铁磁性金属节育环，应于检查前取出。(5)严禁将金属物品，特别是铁磁性物质带人检查室内。,(6)对有精神紧张、恐惧者除详细解释以消除患者心理障碍外,在检查中可在患者外耳道内填塞棉球,以减少噪声的影响。向患者解释可能产生身体发热的原因；并嘱患者闭眼以减少恐惧；必要时允许有家属陪同检查。(7)对不能合作的患者及患儿要给予镇静剂，待其入睡后再进行检查。(8)对育龄妇女要了解是否妊娠,妊娠3个月内者应延期或停止检查。(9)对需要做增强MR检查者，应向家属及患者解释使用对比剂的目的、意义及反应。,项目二 磁共振检查方法,磁共振检查的目的就是获取组织间最大对比度的图像。不同组织间的信号对比度越强，就越容易将其区分。使用不同的脉冲序列就是为了获取不同成像参数的图像。磁共振检查有多种不同的检查技术和方法，根据其临床使用频度可以分为常用检查方法和特殊检查方法。,一、常用检查方法(一)普通扫描 普通扫描也称MRI平扫，即血管内不注入对比剂的一般扫描。适用于绝大多数患者，尤其是对初诊患者一般先进行普通扫描。普通扫描可获得T1WI、T2WI、PDWI图像以及重T1、重T2图像，对观察解剖结构、发现病变、全面了解病变情况有很重要的意义。(二)增强扫描 增强扫描检查即静脉内注入对比剂后的扫描。增强扫描是在普通扫描发现病变或疑似病变后，选用的检查方法。增强扫描检查可出现两种情况：即注入对比剂后目标组织的信号强度增加或信号强度减弱。前者可称为正增强，后者为负增强。I临床常用的顺磁性MRI对比剂GdDTPA，仅可获得T1WI或重T2WI。,二、特殊检查方法,(一)心电触发及门控技术 心电触发技术是利用心电图的R波触发信号采集，使每一次数据采集与心脏的每一次运动周期同步。而门控技术则是采用阈值法，根据心电图与心动周期的关系设上下值即“门”，所有数据采集都在“门”内进行，超出“门”范围的数据则不采集。(二)呼吸触发及门控技术 呼吸触发及呼吸门控技术与心电触发及门控技术相似。呼吸触发技术是利用呼吸波的波峰固定触发扫描，从而达到同步采集。门控技术则是将数据采集控制在呼吸波的一定闽值的上限和下限，从而达到每次采集同步的技术。,（二）饱和成像技术 1.局部饱和技术：是最常用的饱和技术。它是对某一区域的全部组织在射频脉冲激发前预先施加非选择性预饱和射频脉冲，使其纵向磁化全部被饱和。随后立即进行目标区的激发及数据采集，使被饱和区的组织无法产生磁共振信号。这种技术的主要作用包括两个方面：消除伪影，消除由于血流搏动、脑脊液搏动以及呼吸、吞咽等运动所造成的伪影。例如，在腹部横段面成像时，预饱和带设置于成像容积的上方和/或下方，可使来自上方的动脉血和来自下方的静脉血被预饱和，无信号产生，不再产生血管搏动伪影。协助诊断，利用预置饱和带在MRA中可以选择性地对某一方向的血流成像，在静脉流入端加预饱和而只显示动脉影像；而若显示静脉时，则在动脉流入端加预饱和带。另外，通过预置饱和带可以确定血管的血流方向，为诊断定性提供重要信息。,2.化学位移频率选择饱和技术 同一种元素的原子由于化学结构的差异，在相同强度的磁场中其拉莫尔频率不同，这种频率的差异称为化学位移。利用化学位移可消除脂肪或水的信号。水中氢质子与脂肪中氢质子的化学位移为3.5ppm，即在1.0T磁场中水中氢质子较脂肪中氢质子的拉莫尔频率约快148Hz，因此可使用特殊频率的RF脉冲激励两者之一，使之预饱和。脂肪预饱和是先对FOV施加脂肪频率的预饱和脉冲，使FOV内脂肪成分的纵向磁化翻转，当它在脉冲序列开始后再次受到激励时，将发生饱和，当达到完全饱和时则不再产生信号，在所得图像中脂肪信号被消除。同样，水预饱和是先对FOV施加水进动频率的预饱和脉冲，使脉冲序列开始后水中的质子完全饱和而不再产生信号，在所得图像中水的信号被消除。,三、空间编码,在成像中为减少扫描时间一般采用矩形FOV，将被扫描物体在图像中的解剖长轴设置为频率编码方向，将短轴设置为相位编码方向。例如，在体部轴位成像中，层面解剖长轴为人体左右方向；而在头部轴位成像，层面解剖长轴一般为前后方向。另外，频率编码方向和相位编码方向的选择还要考虑图像伪影，有些伪影只出现于特定方向，例如，运动伪影沿相位编码方向，化学位移伪影沿频率编码方向。在具体操作中可根据需要交换这两个编码方向，尽量减少伪影的产生。,四、磁共振对比剂成像,为了提高组织间的对比，MRI检查还可借助于一些外源性物质，即MR对比剂。使用对比剂是为了提高某些病变与其周围组织的对比，提高MR发现病变的敏感性，并且对疑难病变加以定性。MRI对比剂还可用于器官的机能、代谢和组织血流的动态观察。,（一）MRI对比剂分类,MRI对比剂可根据其在体内分布、磁特性、对组织的特异性和化学结构进行分类。1.生物体内分布 分为细胞液内、外对比剂。（1）细胞液外对比剂：对比剂在体内非特异性分布，可在血管内与细胞外间隙自由通过。因此需掌握好时机，方可获得良好的组织强化对比。目前临床广泛应用的钆制剂属此类。（2）细胞内对比剂：以体内某一组织或器官的一些细胞作为靶来分布，如网织内皮系统对比剂和肝细胞对比剂。此类对比剂注入静脉后，立即从血中廓清并与相关组织结合。其优点是使摄取对比剂组织和不摄取的组织之间产生对比。,2.磁特性分类 分为顺磁性、超顺磁性和铁磁性三类。（1）顺磁性对比剂：由顺磁性金属元素组成，如Gd、Mn。对比剂浓度低时，主要使T1缩短并使信号增强；浓度高时，则组织T2缩短超过T1效应，使MR信号降低。常用其T1效应作为T1加权像中的阳性对比剂。临床上使用的对比剂多数为顺磁性物质。（2）超顺磁性对比剂：是指由磁化强度介于顺磁性和铁磁性之间的各种磁性微粒或晶体组成的对比剂。由于这种微粒或晶体的磁矩比电子磁矩高出上千倍，故其磁化的速度快于顺磁性物质，如超顺磁性氧化铁（superparamagnetic iron oxide，SPIO）。（3）铁磁性对比剂：其为紧密排列的一组原子晶体组成，其磁矩存在于磁畴中，磁化后即使没有外加磁场的作用仍带有一定磁性。,（三）MRI对比剂应用,1.钆螯合物 以目前临床使用最多的MRI对比剂Gd-DTPA为例。Gd-DTPA静脉注药后迅速分布到心脏、肝、肾、肺、脾、膀胱等组织器管中，其不通过细胞膜主要在细胞外间隙。不易通过血脑屏障，当血脑屏障破坏时，才能进入脑与脊髓。Gd-DTPA在组织中的浓度与该组织血供丰富程度成正相关，血供丰富的组织则T1缩短信号增强，不丰富的组织强化则不明显。对比剂在注入体内后迅速衰减，1224h达到检出水平以下，血中浓度下降一半的时间约为6070min。因其不能进入细胞，在体内以原形排出，主要经肾小球滤过从尿中排除体外，约占90%，少量分泌于胃肠道后随粪便排出，约占7%。,钆类对比剂主要应用于中枢神经系统MRI检查，可使某些正常结构强化，如垂体、静脉窦等。Gd类对比剂经静脉内注入，用量一般为0.1mmol/kg。多发性硬化、转移瘤可用至0.20.3mmol/kg，以发现更多病变。垂体检查时用量可减为0.05mmol/kg，对发现微腺瘤有利。因其主要经肾脏排泄，在单纯行肾脏检查时用量可减少。,2.超顺磁性氧化铁对比剂 SPIO为颗粒物质，经静脉注入后被肝脏的单核一吞噬细胞系统的库普弗细胞从血中清除；SPIO被网状内皮系统摄取后降解成游离铁。SPl0由晶体氧化铁作为颗粒的核心，用稳定剂葡萄糖或羧聚葡萄糖包裹。经静脉注入后，80%被肝脏的网状内皮系统内的Kpfer细胞从血中清除，SPIO被摄取后则降解成游离铁。SPIO主要作为肝对比剂，用于肝恶性肿瘤诊断，因肝恶性肿瘤缺乏Kpfer细胞，因此增强后与正常肝形成对比。所用剂量为0.015mmol/kg，需用100ml 5%葡萄糖稀释，在30min或以上缓慢滴入。MR扫描在滴入末期进行，延迟3060min扫描为宜。在SE序列的T2WI上及GRE序列的T2*WI上肝实质信号明显减低。,3.肝细胞特异对比剂 肝细胞特异性吸收对比剂，即在Gd对比剂中加入芳香环，增加其亲脂性以便与肝细胞结合。包括Gd-EOB-DTPA和Gd-BOPTA。Gd-EOB-DTPA的使用剂量在12.550mol/kg。正常肝实质摄入对比剂后，肝脏呈高信号与肿瘤组织形成对比。4.血池对比剂 主要是缩短T1的对比剂，目前利用USPIO（超微SPIO）粒子。静脉注射USPIO后其不能进入间质而留于血池中数小时，可使T1持续缩短而应用于MR血管造影。5.口服对比剂 阳性对比剂用Gd-DTPA与甘露醇配合，服用后肠道显示高信号。阴性对比剂为SPIO口服剂，它使肠道内对比剂聚集处信号消失。口服对比剂主要用于区分肠道与周围正常、病理的器官或组织，使胃肠道壁显示清晰。服药后造影效果持续20min左右，与服药者的胃排空时间有关。消化道不吸收对比剂，经粪便排出。,五、MRI检查的特点,（一）MRI检查的优点 1.具有较高的组织对比度 MRI的软组织对比度明显高于CT。2.可行任意方位的层面成像 磁共振可进行横断面、冠状面、矢状面、以及任意斜面的直接采集成像，可多方位立体地观察病变。3.多参数、多序列成像 在MRI中，可用于成像的组织参数包括氢质子密度、纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2等，。,4.可提供生理、生化及功能方面的信息 磁共振波谱(MR spectroscopy；MRS)可以分析组织器官的代谢情况；磁共振功能成像(fMRI)可用于皮层中枢功能区的定位。5.多种特殊成像 磁共振成像具有多种特殊成像技术，例如各种血管影像、水成像、脂肪抑制成像等。磁共振血管成像与传统的血管造影相比，最大优点为无创伤性。磁共振血管成像在某些部位的血管检查上可取代常规血管造影术。MR流动测量技术可以对脑脊液和血液的流动作定量分析，可以提供一组有关流动的非形态学信息。,6.无电离辐射 MRI的这种优势为其在临床各领域的应用创造了条件，例如，利用MRI作为影像引导手段介入性治疗，大大减少了利用X线作为影像引导手段造成的病人和医生受到的较大剂量X线照射。7.可消除骨伪影干扰 在CT、