磁共振基础知识及30T磁共振课件.ppt
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1、郑州大学附属郑州中心医院,磁共振室张新明,磁共振基础知识及相关临床应用,一、磁共振成像仪硬件基本知识二、磁共振成像物理学原理三、磁共振成像脉冲序列及临床应用四、磁共振成像快速采集技术五、临床磁共振成像常用技术六、磁共振血管成像技术七、MR水成像及排泄性腔道MR成像技术八、DWI及DTI九、磁共振灌注加权成像技术十、脑功能成像技术及磁敏感加权成像技术十一、磁共振波普技术十二、磁共振成像对比剂十三、MRI检查的注意事项及禁忌症十四、磁共振在临床各系统中的应用,一、磁共振成像仪硬件基本知识,磁共振设备的组成:1.主磁体:磁共振的分类的依据:永磁型磁体(低场磁共振):0.5T电磁型磁体及超导型磁体(中
2、高场磁共振):1.5T、3.0T2.梯度系统3.射频系统4.计算机系统及其他辅助设备,西门子0.2T磁共振,西门子1.5T磁共振,西门子3.0T磁共振,二、磁共振成像物理学原理,1.磁共振成像的物质基础:人体由很多分子组成,分子由原子组成;所有原子的核心都是原子核;带正电荷和中性粒子的集合体;占原子质量的绝大部分;,质子带正电荷,它们象地球一样在不停地绕轴旋转,并有自身的磁场。,二、磁共振成像物理学原理,2.磁共振现象共振是一种常见的现象。指南针是我们最熟悉的磁体,地球是一个磁场。指南针在地球表面作定向排列,即在静止状态下指北。如果我们用手指轻击指南针,使之来回摆动,直到指南针从我们手指上得到
3、的能量全部放出后,又回到原来的位置,指北。这就是共振现象。针摆动的频率为共振頻率。,二、磁共振成像物理学原理,3.磁共振成像核即原子核,磁有两种含义:外加静磁场B0;由射频脉冲产生的激励磁场B1。B0与B1有以下方面的不同:首先,B0的场强大约是B1的10000倍;其次,B0是恒定的,方向与磁体扫描膛平行,B1磁场迅速转动,方向总是与B0垂直。,用射频线圈做天线接收器,将释放出来的能量转化为信号。在进行人体磁共振成像时,信号的强度取决于质于的数量,也即质子的密度。脂肪、肌肉、血液以及骨胳中质子含量的不同,决定磁共振图像中各种组织信号的强弱和对比,这种图像即称为质于密度像。,除了组织中质于含量的
4、不同对成像起作用以外,还有其他的组织特性对磁共振图像的信号有更为重要的影响,这就是组织磁化的弛豫时间。,与X线和CT成像的原理不同,MRI没有X线辐射,而主要利用质子密度与质子的弛豫时间(T1与T2)的差异成像,尤其是弛豫时间更为重要。因为质子在人体中的差异仅10,但弛豫时间可相差百分之数百。,三、磁共振成像脉冲序列及临床应用,磁共振成像是利用脉冲序列进行的,充分理解各种脉冲序列的基本构建和特点是保证MR图像技术质量和提高诊断准确率的前提。场强对脉冲序列的发展和应用起决定性作用。髙场磁共振,四、磁共振成像快速采集技术,快速采集是当今磁共振技术发展的主流,合理利用快速采集技术不但可以缩短MRI的
5、检查时间,还可大大提高检查质量。起决定性作用的是软、硬件的发展与提高。髙场磁共振,五、临床磁共振成像常用技术,1.脂肪抑制技术:图1、22.化学位移成像及Dixon技术:图3、43.空间饱和及空间标记技术:图54.磁化传递技术:用于增加TOR MRA5.倾斜优化非饱和激励技术:用于减少血流饱和6.流动补偿技术:用于减少血液、脑脊液流动伪影7.磁共振增强检查技术:缩短局部组织T1弛豫时间,所以增强图像均为T1WI8.磁共振成像生理门控及导航回波技术:心电门控、呼吸门控,用于减少呼吸运动伪影9.组织弛豫时间的测量:,图1:压脂序列显示前列腺占位,图2:压脂序列显示肝内占位,图3:化学位移同反相位成
6、像,图4:Dixon技术水脂分离显示臂丛神经及淋巴结,图5:空间预饱和技术显示静脉畸形,六、磁共振血管成像技术,1.时间飞跃法MRA2.相位对比法MRA3.对比增强MRA4.其他MRA方法 除对比增强MRA需要造影剂外,其他方法均不需要造影剂,无创、无辐射检查血管情况,动脉瘤及血管狭窄,血管狭窄,正常颈部MRA,主动脉夹层MRA,腹部MRA,下肢MRA,全身血管成像,七、MR水成像及排泄性腔道MR成像技术,1.MR胰胆管成像2.MR尿路成像3.MR内耳水成像4.其他水成像技术,八、DWI及DTI,1.DWI在神经系统的应用:图12.DWI在体部的临床应用:图23.全身DWI技术(类PET):图
7、34.扩散张量成像技术(DTI):图4,图1:DWI在早期脑梗塞中的应用,图2:DWI在体部肿瘤诊断中的价值,图3:全身类PET,图4:DTI图像显示脑白质纤维素的走行方向,九、磁共振灌注加权成像技术,脑部疾病的灌注成像临床应用1.脑卒中2.脑肿瘤3.脑功能的研究4.其他应用,DWI+PWI显示缺血半暗带,PWI显示急性脑缺血,十、脑功能成像技术及磁敏感加权成像技术,1.fMRI的临床应用研究2.SWI成像技术及其临床应用,fMRI,fMRI躯体运动,感觉,视觉,语言,针灸镇痛,SWI显示微出血,十一、磁共振波普技术,1.MRS在神经系统的临床应用2.MRS在前列腺的临床应用研究3.MRS在乳
8、腺的临床应用研究,脑胶质瘤波普分析图,前列腺癌波普分析图,十二、磁共振成像对比剂,1.阳性对比剂:钆喷酸葡胺、钆贝普安2.阴性对比剂:,脑膜瘤平扫及增强,脑转移瘤平扫及增强,十三、MRI检查的注意事项及禁忌症,(一)注意事项:1.病人进入检查室以前,必须取出身上的一切金属物品,如手表、钥匙、钢笔、硬币、眼镜以及各种磁卡等。2.对幼儿、烦躁不安和忧郁恐惧症病人给与适量镇静剂。3.腹盆部检查最好空腹、憋尿。,(二)禁忌症:1.下列情况为绝对禁忌症,不宜进行磁共振检查:带有心脏起搏器、神经刺激器者、胰岛素泵、人工心脏瓣膜等的患者;带有动脉瘤夹者(非顺磁性如钛合金除外);有眼内金属异物、内耳植入金属假
9、体者、金属假肢、金属关节、铁磁性异物(弹片等)者;妊娠三个月内的早期妊娠者。,2.下列情况为相对禁忌症,经适当处置可进行磁共振检查:带有金属避孕环的患者如必须进行MR检查,应取环后再行检查;危重病人需要使用生命支持系统者;癫痫患者(应在充分控制症状的前提下进行磁共振检查);幽闭恐怖症患者,如必须进行MR检查,应在给于适量镇静剂后进行;不合作患者如聋哑人、小儿,应在给于适量镇静剂后进行;有活动性金属假牙者须取出后方可进行检查。,十四、磁共振在临床各系统中的应用,(一)颅脑的MRI检查(二)眼耳鼻喉、颌面部及颈部的MRI检查(三)脊柱脊髓及外周神经的MRI检查(四)心血管系统的MRI检查(五)胸部
10、的MRI检查(六)胃肠道的MRI检查(七)肝胆胰脾的MRI检查(八)泌尿生殖系统及乳腺的MRI检查(九)骨关节系统及软组织的MRI检查,(一)颅脑的MRI检查,1.颅内先天性疾病的MRI检查2.脑血管病及脑外伤的MRI检查3.颅内感染性疾病的MRI检查4.脑白质病变的MRI检查5.脑变性病的MRI检查6.颅内肿瘤的MRI检查,MRI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
11、期病变。,(二)眼耳鼻喉、颌面部及颈部的MRI检查,1.眼部病变的MRI检查2.颞骨的MRI检查3.鼻及鼻旁窦病变的MRI检查4.鼻咽、口咽部的MRI检查5.喉部病变的MRI检查6.口腔及涎腺病变的MRI检查7.颈部软组织病变的MRI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,以帮助定性。,(三)脊柱脊髓及外周神经的MRI检查,1.脊柱脊髓的MRI检查2.外周神经的MRI检查,MRI可直接显示脊髓的全貌,因而对脊髓肿瘤或椎管内肿瘤、脊髓白质病变、脊
12、髓空洞、脊髓损伤等有重要的诊断价值。对椎间盘病变,MRI可显示其变性、突出或膨出。显示椎管狭窄也较好。对于颈、胸椎,CT常显示不满意,而MRI显示清楚。另外,MRI对显示椎体转移性肿瘤也十分敏感。,(四)心血管系统的MRI检查,1.心脏病变的磁共振形态学检查2.心脏病变的磁共振功能分析3.冠状动脉粥样硬化性心脏病的磁共振检查4.大血管病变的磁共振检查,MRI可直接显示心肌和左右心室腔(用心电门控),可了解心肌损害的情况并可测定心脏功能。对纵隔内大血管的情况可清楚显示。,(五)胸部的MRI检查,1.肺脏的MRI检查2.肺血管的MRI检查3.纵膈和肺尖病变的MRI检查4.胸膜及胸壁病变的MRI检查
13、,MRI可显示肺水肿、肺栓塞、肺肿瘤的情况。对纵隔肿瘤的定位定性也极有帮助。可区别胸腔积液的性质,区别血管断面还是淋巴结。,(六)胃肠道的MRI检查,1.胃部病变的MRI检查2.小肠病变的MRI检查3.结肠病变的MRI检查4.直肠病变的MRI检查,(七)肝胆胰脾的MRI检查,1.肝脏的常规MRI检查2.磁共振特殊技术在肝脏的应用3.胆道的MRI检查4.胰腺及脾脏的MRI检查,(八)泌尿生殖系统及乳腺的MRI检查,1.肾上腺病变的MRI检查2.肾脏实质病变的MRI检查3.肾盂、输尿管病变的MRI检查4.膀胱病变的MRI检查5.子宫及附件病变的MRI检查6.前列腺病变的MRI检查7.阴囊及睾丸病变
14、的MRI检查8.腹膜后间隙的MRI检查9.乳腺病变的MRI检查,MRI对肝、肾、胰、脾、肾上腺等实质性脏器疾病的诊断可提供十分有价值的信息,有助于确诊。对小病变也较易显示,因而能发现早期病变。MR胰胆道造影(MRCP)可显示胆道和胰管,可替代ERCP。MR尿路造影(MRU)可显示扩张的输尿管和肾盂肾盏,对肾功能差、IVU不显影的病人尤为适用。,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值。,MRI对显示后腹膜的肿瘤以及与周围脏器的关系有很大价值。还可显示腹主动脉或其
15、他大血管的病变,如腹主动脉瘤、布查综合征、肾动脉狭窄等。,(九)骨关节系统及软组织的MRI检查,1.肩关节的MRI检查2.肘关节的MRI检查3.腕关节的MRI检查4.髋关节的MRI检查5.膝关节的MRI检查6.踝关节的MRI检查7.颞下颌关节的MRI检查8.四肢骨骼和软组织的MRI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。,休息一会,3.0T磁共振临床应用特点,在临床应用中有何优势?有何弊端?,3.0T临床应用优缺点,优点:1、信噪比
16、明显提高,空间分辨率提高。2、扫描速度加快。3、T2WI对比加强。4、增强效果更好。5、血管成像明显较1.5T好。6、功能成像、频谱成像和磁敏感性更敏感和精确。缺点:1、伪影更明显,如运动伪影、化学位移。2、屏蔽效应使腹水病人或孕妇检查不利。3、对体内有金属物的患者检查限制更严格。4、T1WI对比下降。,1、信噪比、空间分辨率提高,由于磁场强度的升高,敏感性增加,SNR提高,空间分辨率增加。随着场强的增加,SNR几乎是线性增加但在临床实际应用当中,并非两倍场强就会产生两倍SNR:在高场中有很多物理障碍需要克服,而克服这些障碍通常是牺牲SNR来实现的,3.0T的SNR大约是1.5T的1.7到1.
17、8倍一般情况下,扫描时间延长和降低空间分别率能提高信噪比。保持一定的空间分辨率而减少采集时间,或保持一定的采集时间而提高空间分辨率等,这些因素都会抵消一定的SNR,中枢神经系统高分辨率扫描Propeller T2512X512,分辨力,1.5 T,3.0 T,Figure 9a:(a,b)FLAIR images in a 22-year-old female patient with clinically isolated syndrome,3.0 T TR/TE/IR:12 000/140/2850;turbo factor,38;NEX 1;acquisition time,4 minu
18、tes,1.5 T 6000/110/2000;turbo factor,29;NEX 2;acquisition time,3 minutes,脑结构成像,3.0T高分辨率三维容积成像有助于发现细微皮质萎缩高分辨率T2WI有助于分辨颞叶癫痫病人的海马亚解剖结构,Figure 10b:MR images in 32-year-old female patient with medically refractory complex partial seizures,左侧海马信号强度增加,提示硬化体积变化不明显,提示尚无萎缩右侧海马所见的间隔样纹理结构丧失,右侧海马亚解剖结构可见黑线样的白质卷入海
19、马内可能是海马白质(海马槽),海马结构放大图,鼠脑成像,2、扫描速度加快,共振频率随场强线性增加:B0。1.5T的共振频率是63.9 MHz,3.0T是127.8。更高(快)的共振频率能带来:更快的质子相位周期。这样,就可以用更短的TE,加快采集速度,有助于减少伪影。相同条件下,同一序列约节省20%时间。,脑结构成像,更快的成像速度:有利于意识不清及不配合的患者及儿童检查。应用flip angle sweep and parallel imaging的FSE T2WI:成像时间从2分7秒降到8秒,MR images in a 19-year-old male patient with mult
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