磁共振成像技术4.ppt

1、,x,y,x,z,image plane,y,MRI质量控制,评价MR图像质量三因素： 空间分辨力、信噪比、图像对比度,空间分辨力,是在一定的对比度下，影像能够分辨的相邻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

2、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。,信噪比,MR信号：指感兴趣区内像素的平均值。 噪 声：磁体内的患者、环境和MR系统电子设备所产生的不需要的信号。 信噪比（SNR）：组织信号强度与噪声信号强度的比值。 SNR越高，图像越清晰。,影响SNR的主要因素,质子密度 体素容积 重复时间 激励次数 接受带宽 线圈类型,质子密度,肌肉组织所含的质子明显少于脂肪和脊髓,质子

3、密度低的区域，产生低信号，SNR低，图像显示有局限性。 质子密度高的区域，产生较高信号，SNR高，在MR检查中具有优越性。 如用同一照相机在白天和黑夜拍照。,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。,10mm1

4、0mm8mm,5mm5mm8mm,FOV不变：矩阵越大，体素越小。,重复时间、回波时间、翻转角度,长TR，高SNR 短TR，低SNR 长TE，低SNR 短TE，长SNR 翻转角度90，SNR最高，角度越小，产生的信号量越少，SNR越低。,激励次数,激励次数越多，SNR越高，减少图像中毛刺状阴影，但延长扫描时间。,接收带宽,指读出梯度采样频率的范围。 增加接收带宽，增加信号收集范围，增加噪声量，SNR降低，图像质量下降。 类似于鱼钩和渔网捕鱼。,线圈类型,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

5、区包含的组织尽可能的少。,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,1磁场强度：B0越大，SNR越大； 2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，S

6、NR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。 8. 接收带宽 ：带宽越宽，SNR越高。,图像对比度,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,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、NE

7、X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、

8、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。,流动现象,时间飞跃 进入现象 体素内去相位,时间飞跃,流动质子在成像层面内受RF激励，在复相位前就从成像层面中流出，未经历复相位过程；或流动质子在RF激励后才进入成像层面，未受到激励却经历了复相位过程，这两种状态均无信号产生，称为时间飞跃。 在影像上管腔内因信号缺失呈黑色，叫做流空。,进入现象,不曾受到激励的质子垂直流入成像层面，在成像层面内受到激励并经历复相位后，

9、产生较周围静止质子信号强度更好的信号，在进入一组成像层面的第一层时最为显著，这种现象叫进入现象。,体素内去向位,同一体素内如同时含有流动质子和静止质子（或流动质子的速度、方向不一致）时，质子间将出现相位差。这是因为快速流动的质子沿梯度磁场流动时进动频率将增加或减低，前者使流动质子获得相位，后者使流动质子丧失相位，结果导致体素内质子相位失聚，信号减低，这种现象叫体素内去向位。,补偿技术,流动现象使流动质子的信号强度差异增大，产生伪影直接影响图像质量，通过补偿技术可进行改善。常用补偿技术有梯度相位重聚、预饱和技术、偶数回波相位重聚。,伪影及补偿技术,常见伪影 相位错位 卷褶伪影 化学位移位移 截断

10、伪影 部分容积效应 交叉对称信号伪影 敏感性伪影 运动伪影 遮蔽伪影 拉链伪影 交叉激励,MRI对比剂,MRI具有良好的软组织对比，但显示病变的特异性不足，定性诊断困难，需向静脉注入对比剂进行兴趣区扫描，称为增强扫描。,T1WI平扫,T1WI增强扫描,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

11、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.磁敏感性对比剂 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，

12、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。,组织特异性对比剂 肝特异性对比剂 血池对比剂 淋巴结对比剂 其他组织特异性对比剂,化学结构分类 Gd作为离子的MRI对比剂，可分为离子型和非离子型两种。,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

13、，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

14、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。,MRI对比剂副作用症状 一般反应较轻，呈一过性，可头痛、不适、恶心、呕吐等。,磁共振检查技术,平扫（T1WI、T2WI、PDWI） 增强（T1WI） 动态增强（Dynamic MR） 脂肪抑制成像（STIR) 水抑制成像（FLAIR） 磁共振血管造影（MRA） 水成像（MRCP、MRU、MRM） 波谱分析（MRS） 灌注成像（PWI） 弥散成像（Diffusion） 功能成像（fMRI）,磁共振血管造影,磁共振可以行血管造影，即显示血管，可发现血管狭窄和闭塞的部位，磁共振血管造影（MRA）。 有

15、两种方式，一种为不用经静脉注射对比剂，利用血液流动与静止的血管壁及周围组织形成对比而直接显示血管；另一种方法为高压注射器注入对比剂（为钆制剂）。注入对比剂的同时快速MR成像，这类似于CTA，称为增强MRA（CE-MRA）。,直接MRA与CE-MRA各有优势。 直接MRA不用对比剂，简便无创，成本低，对于显示血管非常有其实用价值，已经成为临床不可少的检查方法。 CE-MRA对血管腔的显示比直接MRA更为可靠，出现血管狭窄的假象明显减少，血管狭窄程度的反映比较真实，与CTA类似，其可靠性与传统DSA血管造影非常接近。 MRA的成像方法主要有三种，时间飞越法（TOF）；相位对比法（PC）；黑血法。,

16、1.TOF法 主要依赖流入相关增强效应。 分2D-TOF和3D-TOF 2.PC法 主要依赖流动质子的相位效应产生影像对比。 分2D-PC和3D-PC,3黑血(hlack blood)法 通过预饱和技术使图像中流动的血流呈黑色低信号，称黑血法。 在成像容积外设预饱和区，流动质子流经此区后进入成像区时处于完全饱和状态而不产生信号，而成像区内静止组织呈相对高信号，形成对比。 用于辨认血流方向、鉴别流动的血流与静止的血栓、抑制某一方向的血流信号显示解剖结构等。,后交通支动脉瘤,3D - MRA,3D-CEMRA的时间分辨率（胸腹部）,磁共振水成像,MRI水成像是指对体内静态或缓慢流动液体的MRI成像

17、技术。 优点有：无创性；安全，不用对比剂，简便，无对比剂不良反应；可获得多层面多方位图像；适应证广，凡不适于做ERCP、排泄性尿路造影、逆行肾盂造影的患者均可应用此方法检查。 临床上现已有MRl胰胆管成像(MRCP)、MR尿路成像(MRU)、MR脊髓成像(MRM)、MR内耳迷路成像和MR涎腺成像等。,MRCP图像,3D FRFSE-MRCP,水成像序列,不用造影剂快速得到高分辨率磁共振胰胆管水成像,磁共振胰胆管造影 （MRCP） 3D-重T2WI （水成像）,MRA+MRU,磁共振波谱分析,MRI频谱(MRS)最早是用于物理和化学分析物质结构方面的研究。随着高场强MRI装置的应用及相关技术的迅

18、速发展，MRS在人体上的应用日趋广泛，是目前唯一无损伤检测活体器官和组织代谢、生化、化合物定量分析的影像技术。 MRS定义：是一种利用MR成像设备，获得人体或组织内某些生物化学物质的MR波谱信息，并推测其含量变化的新技术，是对人体组织代谢、生化环境及某些或化合物进行无创性的定量分析方法。,磁共振弥散成像,磁共振弥散成像是唯一反映与细胞同水平活体水分子弥散运动的成像方法。 包括弥散加权成像（DWI）和弥散张量成像(DTI)。,磁共振弥散加权成像（DWI）是一种在分子运动水平上，分析病变内部结构及组织成分的无创性功能成像。DWI对早期脑梗死的诊断较常规磁共振检查具有更高的敏感性。有资料显示DWI最

19、早在起病后几分钟发现脑缺血灶，缺血性脑卒中发病后26小时DWI阳性率为95%；而常规检查发现病变最少需10小时。发病2-3小时内的急性脑梗死可使用导管介入溶栓，对患者的预后起关键作用；而早期溶栓治疗的关键是早期诊断；因此DWI为临床选用及时有效的治疗方案提供有力的依据。,弥散加权成像（DWI）：新鲜梗塞灶,磁共振灌注加权成像,PWI属于脑功能成像的一种，主要反映组织中微观血流动力学信息，可进行造影剂跟踪，用于评价兴趣区早期缺血，测量血流量等。,磁共振脑功能成像,fMR能够无创的现实脑皮质的不同功能活动区的部位、大小和范围，如视觉、听觉、感觉、运动区等，可用于避免损伤功能区的定位，以及相应的基础研究。,利用人工刺激（听觉、运动、视觉等）配合特定的MRI序列标识出脑组织的各功能区，适用于： 避免手术损伤 脑科学研究,脑功能成像,脑功能成像fMRI,脑功能成像,Finger tapping experiment,能对心脏、关节等进行运动、功能分析,MRI电影,利用MRI薄层扫描技术及特定的软件进行重建，模拟纤维内窥镜对空腔脏器进行腔内观察，有利于鼻腔、鼻咽部、气管、支气管、胃肠道、血管等部位病变的显示。,MRI仿真内窥镜,MRI的发展目的、方向及热点,发展目的： 缩短成