MRI-检查技术课件.ppt
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1、MRI 检查技术,孟炯,第一节 常用脉冲序列及其应用,脉冲序列控制着MR系统施加RF脉冲,梯度和数据采集的方式,从而决定图像的质量。常用的RF序列有以下三种:1 SE序列(spin echo)2 IR序列(inversion recovery)3 GRE序列(gradient echo),一、SE 脉冲序列,一常规SE 脉冲序列二FSE 脉冲序列,90pulse and 180pulse,Z,Y,X,B1,180,90,Mz,Mxy,=B1t,Z,Z,Z,Z,Y,Y,Y,Y,MMo,MzMoMxy=0,Mz=0Mxy=Mo,M=Mxy+Mz,Mxy,Mz,M=Mo,Mz=MoMxy=0,90p
2、ulse后,Z,Y,X,Mxy,coil,Current in coil,time,Induced signal(FID),Mz,Mxy,Z,Z,Z,Z,Y,Y,Y,Y,X,X,X,X,Mxy,Mxy,Mxy=0,Mz,t,Mo,0,0.63Mo,T1,Mo,0,0.37Mo,T2,Mxy,t,Mz,Mz,t=0 FID,t=180pulse,Mz,t=,t=2 1st echo,Mxy,Z,Z,Z,Z,Z,Y,Y,Y,Y,Y,X,X,X,X,X,123,123,123,常规SE 脉冲序列,一 常规SE 脉冲波的形式,RF,Signal,90,180,90,FID,Echo,TE2,TR,常规
3、SE 脉冲序列,2 常规SE 脉冲序列参数TR:一个序列脉冲形式的作用时间。TR控制着纵向磁化恢复的程度,因而决定图像的 T1加权程度。TE:获取回波的时间。TE控制着横向磁化衰减的程度,因而决定图像的T2 加权程度。,常规SE 脉冲序列,3常规SE 脉冲序列的适用范围*Brain,orbital cavity,auditory nerves*Orthopedic range including joints,ligaments,tendons,muscles*Spinal column in all sections*Thorax,heart,4常规SE 脉冲序列的三种图像1:T1 加权像
4、TR short TE short 450ms,15ms 2:T2 加权像 TR long TE long 2500ms,90ms 3:质子密度图 TR long TE short 2500ms,15ms,常规SE 脉冲序列,常规SE 脉冲序列,5常规SE 脉冲序列的优点及缺点1 T1 加权像具有较高的信噪比,适于显示解刨结构,也是增强扫描的常规序列。2 T2 加权像更易于显示水肿和液体,病变常含 有较高的水含量,T2 加权像显示为高信号,从而易于显示病变。3 质子密度图可较好地显示血管结构。缺点:扫描时间长。,FSE 脉冲序列(fast spin echo)(TSE),一 FSE 脉冲波的形
5、式,RF,Signal,90,180 180 180 n个 180,FID,Echo,TR,TE(eff),FSE 脉冲序列(meas.time=raw data linesechoesTR acquisitions),Segment raw data,Kx,Ky,Echo no,1 2 3 4 5 6 7,FSE 脉冲序列,2 FSE 脉冲序列参数TR:一个序列脉冲形式的作用时间。TR控制着纵向磁化恢复的程度,因而决定图像的 T1加权程度。有效TE:获取回波的时间。TE控制着横向磁化衰减的程度,因而决定图像的T2 加权程度。在FSE脉冲序列中产生一系列回波,因而TE各不相同,需要选择有效TE
6、(effective TE),系统将根据所选的有效TE调整每次180脉冲后的相位编码梯度的斜度,使有效TE附近的回波最强,对图像的加权起主要作用。ETL(echo train length;turbo factor):180脉冲次数 称为回波链长度或快速系数。,FSE 脉冲序列,3FSE 脉冲序列的优点及缺点1 FSE图像与常规SE非常接近,但扫描时间显著缩短。SE的扫描时间=TR相位编码次数激励次数(number of excitations,NEX)FSE的扫描时间=TR 相位编码次数快速系数 NEX2 FSE 序列使T2 信号成分增加,T2加权像更易于显示病变。缺点:流动与运动伪影增加;
7、在T2加权像上脂肪与水肿难辩;快速系数大时图像较差。,二、IR 脉冲序列(inversion recovery sequences),一IR 脉冲序列二STIR脉冲序列,IR脉冲序列,一 IR脉冲波的形式,RF,Signal,180,90,180,FID,Echo,TR,180,TI,TE,B1180pulse,Z,Z,Z,Z,Y,Y,Y,Y,X,X,X,X,Mo,Mo,M,M,Mo,+Mo,-M0,t,0.26Mo,T1,Tissue#1,Tissue#2,Tissue#3,180,B1,180,180,B1,B1,M,M,M,M,Z,Z,Z,M,M,M,M,M,M,B190,B190,B1
8、90,Y,Y,Y,Y,Y,Y,X,X,X,X,X,X,IR 脉冲序列,2 IR 脉冲序列参数TR:一个脉冲序列形式的作用时间。(2000ms以上)TI(time of inversion):从180 反转脉冲 至90 脉冲开始的时间为反转时间。TI的长度决定了IR 脉冲序列的重T1加权像。TE:从90 脉冲开始的时间到获取回波的时间间隔。,3IR脉冲序列的三种图像1:重 T1 加权像:由于纵向磁化的恢复是从180 反转脉冲后的1(完全饱和)至1(纵向磁化完全恢复),范围大,因而选择合适的TI可得到不同质子纵向磁化的显著差异。获得比SE脉冲序列更显著的T1加权效果。2:质子密度图:使用长TI,则
9、所有质子(脂肪与水)的纵向磁化均可完全恢复,使T1对比完全消失,此时的图像为质子密度图。3:病理加权像:使用长TE,产生的图像,使图像不仅保持了显示解刨效果好的优点,且长T2病变可显示为高信号,称为病理加权像,。,IR脉冲序列,IR脉冲序列,4IR脉冲序列的优点及缺点优点:T1 加权像对比度好,具有较高的信噪比。缺点:扫描时间长。,STIR脉冲序列(short T1 inversion recovery),是IR脉冲序列的一个类型,特征是选择合适的TI值,恰好使脂肪质子的纵向磁化恢复到1至1的中点,即0点施加90 脉冲,因此在90 脉冲后脂肪质子无横向磁化而无信号产生。,STIR脉冲序列,ST
10、IR脉冲序列的用途 在T1 加权像中抑制脂肪的短T1高信号,即脂肪抑制;并且使用长TI(2000ms,1T)也可抑制CSF的流动(Dark Fluid method);使用长TE产生的图像,既含有T1对比度又含有T2对比度,叠加的效果会得到重 T2加权像。缺点:不用于增强扫描。,三、GRE序列(gradient echo sequences),GRE与SE比较*缩短检查时间*较少量的电磁波辐射*3-D 成像*T1加权像和/或重T2加权像的对比度有所提高。*单位时间的S/N有所提高。,Z,Mo,Mz,Mxy,Y,X,90,三、GRE脉冲序列,GRE脉冲序列的种类(1)常规GRE脉冲序列(2)GR
11、ASS脉冲序列(3)失相位GRE脉冲序列,1 常规GRE 脉冲波的形式,RF,Signal,90,90,FID,Echo,TR,TE,频率编码,去相位,复相位,FID,echo,A B C,RF pulse and echo signals,X-gradient,1,2,3,123,1,2,3,A,B,C,Z,Z,Z,Y,Y,Y,X,X,X,常规GRE 脉冲序列参数,TR:一个序列脉冲形式的作用时间。TR控制着纵向磁化恢复的程度,因而决定图像的 T1加权程度。TE:获取回波的时间。TE控制着横向 磁化衰减的程度,因而决定图像的T2 加权程度。翻转角:使纵向磁化矢量翻转的角度。,常规GRE 脉冲
12、序列应用范围 可应用于屏气下腹部快速扫描,动态增强扫描,血管成像,关节病变等检查。缺点:由于是小角度扫描,仅使部分纵向磁化矢量翻转为横向磁化,因而图像的信噪比低。,1:T1 加权像:大翻转角70110;短TE,5ms-10ms;短TR,5ms。2:T2 加权像:小翻转角520;长TE,15ms-25ms;短TR(因翻转角小)。3:质子密度图:小翻转角520;短TE,5ms-10ms;短TR(因翻转角小)。平均扫描时间为数秒至数分钟。,常规GRE 脉冲序列的三种图像,(a),(b),(c),(d),(e),Mo,Short T2*,Long T2*,Short T2*,Long T2*,Mxy,
13、Mxy,2GRASS脉冲波的形式,RF,Signal,90,90,FID,Echo,TR,TE,频率编码,去相位,复相位,FID,30 45,相位编码,翻转梯度,GRASS脉冲序列的特点 序列的翻转角为3045,因使用短于组织T1,T2的TR,使序列重复前仍有部分横向磁化没有衰减完,称剩余横向磁化。这种横向磁化与纵向磁化并存的状况称稳定状态(steady state),横向磁化与纵向磁化均对信号的产生有贡献作用,横向磁化的的幅度对T2*像起作用,纵向磁化的幅度对T1像起作用,对比度依靠于T1/T2*,与TR几乎无关,图像称为T1/T2*加权(TR short-TE short,large)和P
14、D-weighted contrast(A small flip angle)。优点:扫描时间短,用于屏气扫描,对流动敏感,可获得良好的血管成像。缺点:SNR低。,(3)失相位GRE 脉冲序列 与GRASS脉冲序列不同是使用了RF spoiling or Gradient spoiling,去除剩余横向磁化(可产生T2*对比)对图像的影响,序列只使用纵向磁化形成图像。1:RF破坏(SPGR)可获得T1 WI 和PDWI。2:梯度破坏(MPGR)同上,但梯度破坏不如RF破坏彻底,信号含有T2*成分较多。可获得T1 WI(TR short-TE short,average to large),T2
15、*WI(TR long-TE relatively long,very small)。,SSEP,特点:使用射频信号进行复相位,获取的是SE,信号含有真正的T2WI成分。因而主要用于获取T2对比的图像,尤其使用在脑,关节成像。优点:扫描时间短;真正的T2WI。缺点:伪影多;图像质量差。,第二节 成像参数的选择,一、与图像质量有关的成像参数(1)信噪比(SNR)(2)对比噪声比(CNR)(3)空间分辨率(Resolution)(4)伪影(Artifacts),(1)信噪比(SNR),Voxel,Pixel,Pixel,FOV,SL,Matrix,一幅MR-image是这些由众多像素组成,这些像素
16、被安置在一个棋盘式的矩阵(Matrix)中,每一个像素都有一个具体的灰度值,即这个灰度值的矩阵就创遭了一幅MR图像。理想的状态是像素的灰度值反应了相应单元(VOXEL)被测后所得的信号大小,其大小依赖于横向磁化的大小,并受很多其他因素的影响。,1*MR图像中的信号,2*影响信号强度的因素,Tissueparameters,Measurementparameters,Systemparameters,Signal,(1),(2),(3),(1)Tissue parameters 质子密度 弛豫时间参数:T1,T2(2)Measurement parameters Pulse Parameter:
17、TR,TE,flip angle,etc Slice parameters:Slice thickness,Slice distance,etc Matrix parameters:Matrix size,Half-Fourier,etc Acquisition parameters:Acquisitions,measurements Reconstruction parameters:Filter,Interpolation etc(3)Device Parameters Magnetic field strength Type of coil used,3*信号与噪声实际的状态是:Grey
18、 value=Signal+Noise*引起噪声的因素Electromagnetic noise in the body due to molecular movement of charged particles Noise effects due to electrical resistance of receiving coil and the measurement electronics*图像的噪声依赖于线圈的形状尺寸(body coil,local coil,Array coil)和脉冲序列的带宽。屏幕上表现为像雪花似的不规则形的颗粒。,4*信噪比(SNR),SNR=Signaln
19、oise SNR是评价图像质量的一个重要标准。,(2)对比噪声比(CNR)1*对比度(Contrast)是指在图像上不同组织的信号强度之间存在的相对差异程度,特别是正常组织与病变组织的相对差别。2*影响信号对比度的因素,Contrast,Pulsesequence,Pulseparameters,Contrastmedium,(1),(2),(3),(1)Pulse sequence:Spine Echo,Inversion Recovery,Gradient Echo,etc.(2)pulse parameters:TR,TE,TI,flip angle.(3)Contrast medium
20、:For example,Gadolinium DTPA(shorter T1 and T2).对比度与噪声的关系 一幅图像有较高的信噪比并具有足够的对比度,这两个指标可用一个评价质量的参数来代替,即对比噪声比(CNR)。,2*对比噪声比(CNR)Contrast-to-noise ratio(对比噪声比)代表了两个相关组织(A 和B)信噪比的差异性。CNR=SNR(A)-SNR(B),(3)空间分辨率(Resolution)1*空间分辨率 是指图像中可辩别的邻接物体空间几何长度的最小极限,即对细微结构的分辨率。足够的分辨率是保证诊断微小病变的先决条件。2*影响信号对比度的因素,Resolut
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