MRI技师上岗证考试复习.doc
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1、心房接受静脉,心室发出动脉体循环:左心室主动脉中小动脉全身毛细血管中小静脉上下腔静脉及冠状窦右心房肺循环: 左心房肺静脉肺泡毛细血管肺动脉肺动脉干右心室磁共振成像MRI-利用射频(RF)电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发,发生核磁共振(NMR),用感应线圈采集磁共振信号,按一定数学方法进行处理而建立的成像方法。 MRI-乙类大型医用设备被检者置于磁场中发射RF(射频脉冲)序列接收MR信号(接收线圈探测到的电磁波,具有一定的相位、频率、强度,在MRI图像上反应不同组织的亮暗特征;大小与横向磁化矢量成正比)成像。1946-斯坦福大学Flelix Bloch、哈佛大学Edwar
2、d Purcell-1952诺贝尔物理学奖;1978-英国-头部MRI;1980-全身MRIMRI 特点参数成像,丰富的诊断信息高对比成像,详尽的解剖图谱任意层面断层,三维空间上观察人体人体能量代谢研究,有可能直接观察细胞活动的生化蓝图不使用对比剂,可观察心脏和血管结构无电离辐射,一定条件下可进行介入MRI治疗无气体和骨伪影干扰;局限性成像速度慢,检查时间长对钙化灶和骨质病变不够敏感图像易受多种伪影干扰禁忌症多定量诊断困难。质子(+)数=核外电子数=核电荷数=原子序数,保持原子的电中性,原子核决定该原子物理特性;质子自旋-正电荷附着于质子,并与质子一起以一定的频率旋转;质子和中子不成对,将使质
3、子在旋转中产生角动量(与B0同方向时处低能级状态,反方向时处高能级状态极易改变方向),磁共振是利用这个角动量的物理特性来进行激发、信号采集和成像。角动量是有方向性的矢量(空间方向总是与自旋的平面垂直),是磁性强度的反应,角动量磁性。人体内最多的分子是水,约占人体重量的65%,氢原子是人体中含量最多的原子;人体中的氢、碳、钠、磷原子都存在此情况,均可用来作磁共振成像。磁距磁距是一个总和的概念磁距是动态形成过程磁距在磁场中是随质子进动的不同而变化,进动是具有特定频率的,称进动频率磁距有空间方向性,方向与B0的方向一致(约一半少点的质子的角动量方向与B0方向相反)。进动-磁距的作用下,原子核自身旋转
4、的同时又以为轴做旋转运动;磁距方向与B0轴的夹角决定了旋转的圆周大小。外加磁场的大小决定着磁距与B0轴的角度, B0角度B0方向上的磁距,可用来进行磁共振的信号会越强,图像结果会更好;B0进动频率。与B0强度相对应的进动频率也叫Lamor频率(或原子核的进动频率与主磁场B0成正比)。旋磁比-原子在1.0Tesla磁场中的进动频率为常数值;氢原子旋磁比为42.58MHz;1T=10G(高斯)弛豫-从外加的B1消失开始,到回复至发生磁共振前的磁距状态为止(原子核从激化状态回复到平衡排列状态)的过程。弛豫过程是一个能量转变的过程,磁距的能量状态随时间延长而改变;纵向弛豫(T1,自旋-点阵/自旋-晶格
5、)- 从零状态恢复到最大值的过程,MZ由零逐渐恢复到平衡状态的过程,长T1黑/短T1白;纵向磁矩恢复到原来的63%所需时间为一个单位T1时间(T1值),反映组织纵向磁矩恢复快慢的物理指标;横向弛豫(T2,自旋-自旋)-从最大值恢复到零状态的过程,长T2白/短T2黑;横向磁矩减少至最大时的37%所需时间为一个单位T2时间(T2值);横向弛豫与纵向弛豫同时发生。水T1白T2黑 脂肪T1白T2灰白去相位-质子失去相位一致性;复相位-质子的相位重聚;回波-由质子的相位重聚产生的MR信号,回波信号实质是射频信号,具有频率和强度的特点;自由感应衰减FID-弛豫过程中产生的信号,产生于射频脉冲激励自旋质子之
6、后,是信号瞬间幅度与时间的对应关系。梯度磁场G-实现MRI的空间定位,横轴位Gz、矢状位Gx、冠状位Gy,使成像时感兴趣人体区域受到的磁场强度出现微小的差别。人体组织在不同磁场强度下,其共振的频率就会不同。空间定位-在相对均匀的主磁场基础上施加梯度磁场,不断变化的梯度磁场与对应变化的RF发生放大器配合,将达到空间定位的目的。MRI做任何断面都不移动病人,只启动不同的梯度场。顺序:层面选择相位编码频率编码K空间-计算机根据相位和频率不同而给予的暂时识别定位,即MR信号的定位空间。K空间中,相位编码是上下、左右对称的,从正值的最大逐渐变化到负值的最大,中心部位是相位处于中心点的零位置,而不同层面中
7、的多次激发产生的MR信号被错位记录到不同的K空间位置上。二维傅立叶变换法:将K空间排列的原始数据,整合了相位、频率和强度的信息逐行、逐点地解析和填补到真正的空间位置上去,形成多幅反映信号强弱的MRI图像。时间域信号频率域信号 二维傅立叶变换-选择性激发射频脉冲;三维-非选择脉冲序列:为不同成像目的而设计的一系列射频脉冲、梯度脉冲和信号采集按一定时序排列;一个周期-射频脉冲(激发脉冲/复相脉冲/反转恢复序列)、梯度脉冲(层面选择梯度/相位编码梯度/频率编码梯度,用以空间定位)、MR信号采集;射频脉冲:选择性激发/非选择性激发, 射频脉冲角度不能为零,宽度激发的频率范围,幅度激发后的翻转角度。重复
8、时间TR-脉冲序列一个周期所需时间;TR质子的弛豫恢复好SNRT1权重T2权重检查时间允许扫描层数;TR检查时间T1权重T2权重SNR允许扫描层数;长TR使大部分组织的T1弛豫接近完成,免除T1成分。回波时间TE-激发脉冲与产生回波之间的间隔时间,回波时间与信号强度成反比,TESNRT2权重;TESNRT1权重T2对比;TE超过一定范围,所有组织的T2横向磁化都极大的衰减而无对比。有效回波时间ETE-与最终图像对比度相关的回波时间。反转时间TI-反转恢复类脉冲中180反转脉冲与90激励脉冲之间的时间间隔;多数组织TI400ms;中等反转时间反转恢复序列TI(200800 ms;GE公司-T1
9、FLAIR,TI=750ms)可获得脑灰白质对比度高的图像。翻转角FA- 射频脉冲激励的角度;射频脉冲作用下,质子磁化矢量偏离平衡状态的角度;射频脉冲的能量偏转角度;偏转角能量组织纵向弛豫时间,翻转角过小SNR;GRE序列翻转角20-T1WI,80-T1WI。信号激励次数NEX/信号采集次数NA-指每一个相位编码步级采集信号的重复次数NEX信噪比伪影扫描时间。回波链长度ETL-每个TR 周期的回波次数;回波链扫描时间SNR允许扫描层数;主要用于FSE、IR、EPI序列。回波间隔时间ES-快速成像序列回波链中相邻两个回波之间的时间间隔,ES长短影响TE长短。视野FOV-最小FOV由梯度场强的峰值
10、和梯度间期决定。矩阵-组成每幅MR图像的像素方格,采集矩阵(原始资料矩阵,频率编码采样数相位编码步码数,增加相位方向编码数会增加扫描时间,常用256256,最高512256);显示矩阵(影像矩阵,经过付立叶变换显示在显示屏上,最高512512)显示矩阵采集矩阵。FOV不变,矩阵体素图像分辨力。扫描野/观察野FOV-扫描时采集数据的范围,取决于频率编码和相位编码梯度强度;最小FOV由梯度场强的峰值和梯度间期决定;采集矩阵不变,FOV体素空间分辨力信号强度SNR。接收带宽/射频带宽-MR系统采集MR信号时所接收的信号频率范围/读出梯度频率采集范围;射频脉冲越短/层厚越厚,带宽越宽;带宽信号采集范围
11、噪声;带宽可提高SNR但对比度。自旋回波脉冲序列SE- 90RF激励脉冲(Z轴纵向磁化矢量翻转至XY平面)180重聚相位脉冲(XY平面上的磁化矢量翻转180,失相质子重聚)获取回波;90RF激励脉冲;TRSNRT2权重;TRSNRT1权重T1加权像T1WI-突出组织纵向弛豫差别,利于观察解剖结构;SE序列:短TR500ms短TE20ms。T2加权像T2WI-突出组织横向弛豫差别,显示组织病变较好;SE序列:长TR2500ms长TE100ms。质子密度N(H)加权像-反映单位组织中质子含量;SE序列:长TR2500ms短TE20ms,各种软组织的质子密度差别大多不如其T1 或T2值相差大;可采用
12、双回波序列,第一个回波使用短TE形成质子密度加权像,第二个回波使用长TE形成T2WI。反转恢复脉冲序列IR- 180反转脉冲(纵向磁化矢量由Z轴翻转至负Z轴)90激励脉冲180重聚相位脉冲获取回波;180反转脉冲;对分辨组织的T1值极为敏感。TI(对组织信号形成有决定性作用,TR3TI,SNR最好)接近于两种组织的T1值,尽可能缩短TE(产生T2WI主要决定因素-长TE)可获得最大的T1WI;组织的T1TI。 T1WI/PDWI短TI反转恢复脉冲序列STIR(Short T1 IR)- 在T1WI中抑制脂肪的短T1(脂肪组织纵向磁距从负值恢复到零水平所需时间)高信号,特征是选择短TI(300m
13、s),脂肪组织TI100ms没信号,降低运动伪影;1.5T的MR设备约为150170ms。液体衰减反转恢复脉冲序列FLAIR-,IR序列与SE/FSE T2WI相结合的组合序列,产生液体信号为零的T 2WI,抑制游离水信号。长TI(15002500 ms)长TE;脑脊液信号为零,TE可较长,可获得更重的T2WI。常用于脑的多发性硬化、脑梗死、脑肿瘤等疾病的鉴别诊断,尤其是当这些病变与富含脑脊液的结构邻近时。1.5T的MR设备约为2000ms梯度回波序列GRE/场回波序列FE-与SE脉冲区别用90的射频脉冲激发,短TR(10-20ms)反转梯度取代180复相脉冲扫描时间空间分辨力和SNR无明显下
14、降;影响因素:组织T1T2、B0不均匀性、激发脉冲的翻转角、TR、TE、磁敏感性和流动。T1WI-FA5080TR10200ms;T2WI-FA1030TR200500ms。小角度激发优点脉冲能量较小SAR与90脉冲相比,产生的宏观横向磁化失量的效率小角度激发后,组织的纵向磁化失量大部分被保留,恢复时间缩短,采用短TR采集时间小角度脉冲Mz变化较小,能形成较大稳态Mz,故图像具有较高SNR。稳态梯度回波脉冲序列/稳态自由进动快速成像FISP -GRE小翻转角成像时,纵向磁距在数次脉冲后出现稳定值,导致组织T1值对图像的影响很小。如果TE也很短(远短于T2值)那么此时横向磁距也会在数个脉冲后趋向
15、一个稳定值,此时组织T2值对图像的影响也很小了,而真正对图像产生影响的是组织的质子密度。获得的图像为质子密度加权图像,血液呈很高信号,由于短TR短TE,速度快,适合心脏电影动态磁共振成像/MRA。扰相位梯度回波脉冲序列FLASH:消除带状伪影(组织的T2TR激发角度带状伪影越明显)。快速梯度回波脉冲序列Turbo-FLASH- FLASH序列中为了实现T1或T2加权,除了FLASH序列外,在快速GRE序列前加用一个脉冲(快速梯度序列的磁距预准备成像)之后,通过控制后续的梯度脉冲出现的TI,既可选择性抑制某一种组织信号,从而实现心脏快速成像时的亮血或黑血成像技术,又可选择性形成T1或T2加权成像
16、。Turbo-FLASH结合K空间分段采集技术是心脏快速MRI和冠状动脉成像的主要方法。快速采集弛豫增强RARE技术-用SE多回波技术和K空间填充方法实现快速MR扫描减少扫描时间。FES的基础,90脉冲激发多个聚焦180脉冲(多个自旋回波) ,一个TR填充多行K空间相位编码,TR重复少,扫描时间短。快速自旋回波脉冲序列FSE/TSE-90RF激励脉冲180重聚相位脉冲获取回波180重聚相位脉冲获取回波90RF激励脉冲;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。每个TR时间内获得多个彼此独立的不同的相位编码数据,一次激发采集多个相位K空间,时间,但一次激发中后面数次回波的ES
17、信号使T2WI不同, MRI图像必然与常规SE序列T2WI不同。快速自旋回波脉冲序列FSE/TSE-一个TR周期先发射一个90RF脉冲,然后相继发射多个180RF脉冲,形成多个自旋回波,采集数据填充K空间的几行,一组回波形成一幅图像;扫描时间 (Ny相位编码数,N采集层数;ETL多为432个,过长会使模糊伪影明显);FSE序列较SE序列,优-采集速度快,运动伪影和磁敏感性伪影减少,能提供比较典型的PDWI和重T2WI;缺-T2WI的脂肪信号高于普通SE序列T2WI,提高了因使用多个180脉冲而引起的对人体射频能量的累积。半傅里叶采集单次激发快速自旋回波序列HASTE-一个单次激发(在一次90激
18、发脉冲后使用一连串180复相脉冲,采集一连串的回波信号)快速成像序列,并结合半傅里叶采集技术(仅采集正相位编码行、零编码以及少数几个负相位编码行的数据,利用-空间的数学对称原理对正相位编码数据进行复制,由采集数据以及复制的数据重建成一幅完整图像,扫描时间减少近半),使一幅256256矩阵的图像数据在1秒内便可采集完,大大减少运动伪影。主要用于生成T2WI;重T2加权HASTE序列可用于胆道、泌尿道、内耳、椎管等部位的水成像。K空间轨迹-K空间的数据按某种顺序填充数据(填充方式-K空间轨迹,直角坐标-直线,极坐标-圆形,球面坐标-螺线形) K空间中心部分决定图像对比度,边缘部分决定图像细节/空间
19、分辨力。平面回波成像EPI- MR信号的一种采集方式,以梯度回波为基础,一次射频脉冲激发采集多个梯度回波。EPI回波由读出梯度场的连续正反向切换产生,产生的信号在K空间内填充是一种迂回轨迹;相位编码梯度场在每个回波采集结束后施加,其持续时间的中点正好与读出梯度场切换过零点时重叠。分类按激发次数分类(多次激发EPI MS-EPI,单次激发EPI SS-EPI;SS-EPI的成像速度明显快于MS-EPI;MS-EPI的图像质量优于SS-EPI,SNR更高,EPI常见的伪影更少)按准备脉冲分类(梯度回波EPI GRE-EPI-在90脉冲后利用EPI采集技术采集梯度回波链;自旋回波EPI序列 SE-E
20、PI-90脉冲+180脉冲后利用EPI采集技术,自旋回波填充在K空间中心, EPI回波链填充在K空间其他区域,T2WI/水分子扩散加权成像DWI序列;单次激发序列SE-EPI-脑部超快速T2WI,图像质量不及FSE T2WI,磁化率伪影较明显,该序列基础上施加扩散敏感梯度场即可进行DWI;反转恢复EPI IR-EPI-指EPI采集前施加180反转恢复预脉冲,可产生典型T1WI,选择适当TI,可获得脂肪抑制或液体抑制图像)。磁化传递MT/磁化传递对比MTC-结合水质子将饱和的磁化状态传递给自由水质子的过程,应用于MRA/磁共振增强/多发性硬化/骨关节检查。化学位移-因分子环境不同引起的共振频率差
21、异;是MRS的基础,用于检测组织内的细胞代谢物质;化学位移饱和成像可用来抑制或突出某种组织信号;可诱发化学位移伪影。并行采集技术-在相位编码方向采用多个表面接收线圈、多通道采集的方法。优点-采集时间减少,减少SS-EPI的磁敏感伪影;缺点-SNR,可能出现卷折伪影。MRI设备:磁体系统(主磁体为MRI设备提供满足要求的静磁场匀场线圈提高磁场均匀性梯度线圈解决被检体空间分辨力,空间定位,层面选择等成像问题射频发射和接受体线圈/内置体线圈发射射频脉冲激发被检测体产生MR信号,接收MR信号)、梯度磁场系统、射频系统、计算机及图像处理系统(超导MRI设备-低温保障冷却系统)。磁体的性能指标:主磁场强度
22、(B0SNR临床0.153.0Ttesla,特斯拉;1T=10G高斯)、磁场均匀度(磁场强度在一定空间的变化范围ppm值=磁场最大场强-最小场强)/平均场强105,磁场均匀度图像空间分辨力SNR,成像区域磁场均匀度,受环境影响)、磁场稳定性(受磁体附近散布的铁磁性物质、磁体间环境温度和湿度、超导匀场线圈电流漂移、主磁场超导线圈电流漂移、进入磁体检查的人体及体内置入物、体外携带物等;时间稳定性/热稳定性)、磁体有效孔径、边缘场空间范围(磁体产生的静磁场向空间各个方向散布,发散到磁体周围的空间中,强弱与空间位置有关)。 MRI磁体类型永磁型磁体(由具有铁磁性的永磁材料构成,优-磁场强度衰减极慢,运
23、行维护简单无水电消耗,磁力线闭合,磁体漏磁少,磁场方向为方向,射频线圈制作简便,线圈效率高;缺-磁场强度较低,磁体庞大.笨重,磁场均匀度受环境温度影响大,磁场稳定性较差)常导型(阻抗型)磁体(电流通过导线产生磁场,其磁力线与受检人体长轴平行;空心磁体/铁心磁体/电磁永磁混合型磁体;优-造安装容易,造价低廉;缺-磁场强度较低,匀性和稳定性较差,运行费用高,受室温影响大)超导型磁体(绝对零度-273.2,绝对温标0K,超导材料制成并置于液氦之中的导线通过导线产生磁场,优-磁场强度、均匀性高,成像质量高,能进行MRS及功能性磁共振成像等一些研究项目,磁场方向为水平方向;缺-维持运行费用较高消耗一定量
24、液氦,工艺复杂,造价昂贵失超超导体变为导体;温度急剧升高,液氦大量挥发,磁场强度迅速下降,线圈温度超过8K时非常危险)混合性磁体磁屏蔽-防止磁场影响附近的电子设备及扫描室外携带心脏起搏器的病人,大金属物品对磁场均匀性的干扰。多采用足够厚度的铁(像海绵样吸收磁力线)组成,目前均采用自屏蔽,磁场屏蔽标准5Gs-0.5MT磁力线分布范围。有源屏蔽(磁屏蔽线圈/线圈系统,内通以与静磁场线圈电流方向相反的电流,可用于磁体的主动屏蔽);无源屏蔽(铁磁性屏蔽体,房屋屏蔽48mm特制硅钢板/定向屏蔽超出规定限度方向对应墙壁中安装磁屏蔽,形成针对边缘杂散磁场的定向屏蔽/铁轭屏蔽自屏蔽,磁体外周安装铁轭作磁力线磁
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