磁共振成像簡介

1、 磁共振成像簡介磁共振成像簡介 （a short guide to magnetic resonance imaging） 第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院 丁仕義丁仕義 概念 磁共振成像（mri）是電子計算機將磁共振時發(fā)出的電磁波轉(zhuǎn)換為黑白灰階的有形狀的圖像。 磁共振實際上應稱核磁共振磁共振實際上應稱核磁共振（nuclear magneticresonance，nmr）。）?！昂恕笔侵浮昂恕笔侵?nmr 主要涉及到原主要涉及到原子核或核子。”磁”包含兩個子核或核子?！贝拧卑瑑蓚€含含義：義：nmr 發(fā)生在一發(fā)生在一個恒定不變的大靜磁場內(nèi)；需要射頻個恒定不變的大靜磁場內(nèi)；需要射頻（radiofraquen

2、cy）磁場進行核激勵誘發(fā)）磁場進行核激勵誘發(fā) nmr?！惫?。”共振”是借助宏觀世界的自然現(xiàn)象來解釋微觀世界的物理振”是借助宏觀世界的自然現(xiàn)象來解釋微觀世界的物理學原理。學原理。磁共振是氫質(zhì)子在接受能量后由低能級到高能磁共振是氫質(zhì)子在接受能量后由低能級到高能級，然后再釋放能量由高能級到低能級的過程。級，然后再釋放能量由高能級到低能級的過程。為了與為了與使用放射性元素的核醫(yī)學相區(qū)別，突出使用放射性元素的核醫(yī)學相區(qū)別，突出 nmr 不產(chǎn)生電不產(chǎn)生電離離輻射的優(yōu)點，以輻射的優(yōu)點，以免免“核”引起人“核”引起人們的誤解和疑懼，而們的誤解和疑懼，而通稱磁共振。通稱磁共振。 mrimri發(fā)展歷史發(fā)展歷史 自

3、三十年代以來，磁共振研究始終自三十年代以來，磁共振研究始終是國際高科技的熱點，并有五位科學家是國際高科技的熱點，并有五位科學家由此獲得諾貝爾獎由此獲得諾貝爾獎. mri 發(fā)展史發(fā)展史 時間時間 作者作者 成就成就 1937 stern 核磁矩規(guī) 諾貝爾獎（1943） 1938 rabi 原子束磁共振現(xiàn)象 諾貝爾獎（1944） 1946 bl0ck 測量核磁矩 諾貝爾獎（1952） purcell 1960 英國阿伯丁大學 電子自旋共振 1967 jacrson mr信號 1971 damadian 腫瘤 ti、t2 1973 lauterbur 水模 mr圖象，奠定 mri基礎(chǔ) 1974 la

4、uterbur 鼠 mr圖象 1977 damadian 自身胸部 mri 4h45， 圖象加工 1980 各大公司（國際） 應用臨床1989 安科公司（國內(nèi)） 0.15t機 磁共振儀的主要組成和作用磁共振儀的主要組成和作用磁磁體體:產(chǎn)生靜磁場，調(diào)控質(zhì)子總 磁矩與靜磁場同向射射頻頻線線圈圈：1.提供能量，激 勵氫質(zhì)子產(chǎn)生共振；2.接受 號；梯梯度度線線圈圈：在磁場中產(chǎn)生梯 度，將發(fā)射的核進行空間 定位；電電子子計計算算機機：將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D 象。 磁共振機分類磁共振機分類按磁場強度：按磁場強度：超低場超低場 0.1低場低場 0.5中場中場 1.0高場高場 1.5 按磁體種類：按磁體種類：超導型超

5、導型永磁型永磁型常導型（阻抗型）常導型（阻抗型） 磁體形狀：磁體形狀：隧道式漏斗式開放式mrimri的基本原理與圖象特點的基本原理與圖象特點 人體由原子組成，原子由原子核人體由原子組成，原子由原子核和電子組成，而原子核由質(zhì)子和和電子組成，而原子核由質(zhì)子和中子組成。磁共振與質(zhì)子有關(guān)，中子組成。磁共振與質(zhì)子有關(guān)，而且只與帶有奇數(shù)電荷的質(zhì)子有而且只與帶有奇數(shù)電荷的質(zhì)子有關(guān)。關(guān)。 mri的基本原理 當施加外磁場（當施加外磁場（bo）后，小磁體的）后，小磁體的自旋軸按自旋軸按bo磁力線方向重新排列。磁力線方向重新排列。再以特定的射頻脈沖再以特定的射頻脈沖（radiofrequency， rf）激發(fā)之，）

6、激發(fā)之，小磁體（原子核）吸收能量和釋放小磁體（原子核）吸收能量和釋放能量而共振，即發(fā)生核磁共振現(xiàn)象。能量而共振，即發(fā)生核磁共振現(xiàn)象。 mrimri的基本原理的基本原理 當停止發(fā)射rf，則被激發(fā)的原子核逐漸釋放能量（放出電磁波），恢復到原來的低能量位置。這一恢復過程為弛豫過程（retaxation process），而恢復到原來平衡狀態(tài)所需的時問則稱為弛豫時間（relaxation time）（ti， t2） mrimri的基本原理的基本原理 t1是反映自旋核把吸收的能是反映自旋核把吸收的能量傳給周圍核所需的時間，量傳給周圍核所需的時間，t2是高能級自旋核的能量傳是高能級自旋核的能量傳給低能級自

7、旋核所需的時鬧，給低能級自旋核所需的時鬧，單位毫秒單位毫秒。 mrimri的基本原理的基本原理把核磁共振的信號收集起來，經(jīng)過計算機轉(zhuǎn)換處理成為模擬灰度，形成圖象。 mrimri的基本原理的基本原理 組織間弛豫時間的差別，組織間弛豫時間的差別，是是mri的成像基礎(chǔ)，如同組的成像基礎(chǔ)，如同組織間織間x錢吸收系數(shù)差別是錢吸收系數(shù)差別是ct成像基礎(chǔ)一樣的道理。但成像基礎(chǔ)一樣的道理。但ct成像多數(shù)只算個，而成像多數(shù)只算個，而mri有有四個。四個。 mrimri的圖象特點的圖象特點 1高分辨力。高分辨力。 軟組織、腦組織、心臟大血管、椎間軟組織、腦組織、心臟大血管、椎間盤和關(guān)節(jié)等對比度明顯高于盤和關(guān)節(jié)等對

8、比度明顯高于ct。mri的的圖象以不同恢度表示，亮度與圖象以不同恢度表示，亮度與mri信號信號成正比。質(zhì)子密度越高成正比。質(zhì)子密度越高t1越短，越短，t2越長，越長，亮度越高；反之亮度越低。亮度越高；反之亮度越低。 mri mri的圖象特點的圖象特點 2.流空效應（流空效應（flowing void effect）。）。 由于心臟和血管內(nèi)的血液迅速流動，使發(fā)射mr信號的氫原子核移動到接收范圍之外，測不到mr信號，在ti wi和t2wi圖象上均呈黑色，而心壁和血管壁呈灰白色。使心臟和血管顯影，是ct所不能比擬的。 mri的圖象特點 3.mra是不用造影劑是不用造影劑 非創(chuàng)傷性的血管造影，應用時間

9、飛躍（tim of flight）和相位對比（phase contrast）技術(shù)使血液成為白色，使血管見影。 mrimri的圖象特點的圖象特點4.任意方位成象。任意方位成象。 可行橫、矢和冠狀面掃描，在熒光屏上可三維旋轉(zhuǎn)成像。 mri的圖象特點5.運動器官成像觀察運動器官成像觀察。 采用呼吸和心電門控（gating）技術(shù)不僅能改善心臟大血管圖象，還可獲得其動態(tài)圖象。” mrimri診斷的臨床應用診斷的臨床應用 1中樞神經(jīng)系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng) 尤其對腦干、幕下區(qū)、枕大孔區(qū)的顯示明顯優(yōu)于ct。（l）血管血管病變病變 腦梗塞：mrict 亞急、慢性腦出血:mrict 急性腦出血：ctmri 腦動脈瘤，動

10、、靜脈畸形： mrict（2）腦腫瘤）腦腫瘤（3）腦）腦外傷：腦挫傷外傷：腦挫傷 mrict（4）先天先天畸畸形：如形：如 chiari 畸形畸形（5）脊脊髓髓病變；外傷病變；外傷、脊脊髓髓空空 洞等洞等 2胸部胸部 （1）心臟血管：mrict （ 2）胸壁和縱隔：mrict，直 接分辨血管與淋巴結(jié) （3）肺病變：mrict胸片 3腹部腹部 （1）肝臟：mrict （2）胰腺：mrict、 us （3）腎臟：mrict（4） 膽道： mrict造影， mrcp4盆腔 子宮 : mrict 膀胱：mri=ct 結(jié)石: mrict 5骨關(guān)節(jié)： 軟組織及關(guān)節(jié) 軟骨 mrict 骨骼 mrict 平片

11、6.腸腸道道：mrictdc 磁共振增強造影劑：造影劑： 馬根維顯（magnev i st），磁顯葡胺（稀有元素釓的螯合物），gd-dtpa。 循環(huán)于血管與細胞外液，經(jīng)腎和胃腸道排出。不穿透正常血腦屏障。毒性小，安全系數(shù)大200。 釓離子有7個電子，順磁性強，縮短ti和t2，提高分辨率，有利定位、定性。 應用范圍：應用范圍： 1.鑒別瘤體與水腫區(qū) 2.鑒別實體與囊變區(qū) 3.定性；腫瘤？良惡性？ 4.定位：腦內(nèi)、外？脊髓內(nèi)外？ 5.平掃（-）或不明確。 6.區(qū)別術(shù)后殘余、復發(fā)、液化、疤痕？ 7.ct（+）不能增強，診斷困難。 8.為使病變顯示更清晰：炎癥、膿腫、肉芽腫、 轉(zhuǎn)移。 七、禁忌癥與注意

12、事項（一）禁忌癥（一）禁忌癥 1心臟起搏器及神經(jīng)刺激器置入者 2體內(nèi)動脈夾 3人工心臟瓣膜置換者 4.眼球內(nèi)金屬異物或內(nèi)耳金屬假體者 5相對禁忌癥相對禁忌癥 1）各種金屬置入者2）妊娠期婦女、心率失常、近 期心肌梗塞 3）危重病人 4）癲癇病人 5）幽閉恐懼癥者 （二）二）注意事項注意事項1 臨床與磁共振室的醫(yī)生共同把好關(guān)，防止發(fā) 生意外. 2.進入檢查室前注意清除某些隨身物品1） 金屬物品：金屬物品被磁鐵吸引 飛擲人， 損傷機器。 2）信用卡、磁盤、磁帶；失效。2） 婦女檢查部位；洗除化妝品（眼影），取 出衛(wèi)生巾和避 孕環(huán)。3.應用藥物：幼兒、煩躁、幽閉恐懼癥患者適當 用藥。 八、磁共振檢查

13、的安全問題（一）生化電流感應作用（一）生化電流感應作用 1.心電圖改變：t波幅度增加，出現(xiàn)小尖 頭波等。一旦磁場 撤除心電圖正常。 2.視覺生理變化：光幻覺（閃電色環(huán)）。 刺激視網(wǎng)膜上的感光體。 3.皮膚過敏，肌肉抽搐，心室纖顫。梯度 磁場產(chǎn)生電流過大。（二（二）溫溫度效應：度效應： 射頻電波吸收所致。作用微弱，對人體不會產(chǎn)生危害。磁共振檢查的安全問題（三）2.0t以下對人體無害，不引起生物損傷，但對妊娠婦女檢查應慎重。磁共振檢查的安全問題 （ 四）為了防止mri檢查可能產(chǎn)生的危害，英美有關(guān)委員會作以下規(guī)定：1）磁場強度2.ot，交變磁場30.介紹醫(yī)院mr機主要技術(shù)性能 名稱：magnetom

14、 open 磁場：0.2 tesla 磁體：常導型、開放式主要主要特特點：點：1購置費用低2維持費用低，不用液氦和液氮3.機器體積小，安裝面積小4.磁場均勻度與超導型相同5.臨床應用范圍廣運用于各類病人：老少胖瘦，幽閉恐懼癥。觀察病人方便。適合于各種部位：床移動范圍大，任何部位均可移至磁場中央。介入治療和穿刺。mrimri照片說明照片說明病人姓名，性別病人姓名，性別 a southwesthosp.chongqing片號片號 magnetom open病人出生年、月、日病人出生年、月、日 h-sp va17b掃描時間（小時、分）掃描時間（小時、分） 檢查日期檢查日期image（8）一圖像序數(shù)）

15、一圖像序數(shù)study（z）檢查序列）檢查序列 比例尺比例尺r右側(cè)右側(cè)post cm一增強一增強sel（ftzd） sp一層面位置一層面位置 sl一層厚一層厚 tr一（脈沖）重復時間一（脈沖）重復時間 fov一視野一視野 te一回波時間一回波時間 sagtra一圖像方位一圖像方位 ta一采集時間一采集時間 w：900tc一采集次數(shù)一采集次數(shù) head c：40se序列各加權(quán)像的參數(shù) tr te t1wi 短（短（500ms） 短（短（25ms） t2wi 長（長（2000ms） 長（長（75ms） 正常人體組織mr信號特征 了解正常人體組織 mr信號的特征 是mr診斷的基礎(chǔ)。一、脂肪、骨髓一、脂

16、肪、骨髓組織脂肪的 t1 短、t2 長、pd 高，故不論在 tlwi、t2wi 和 pdwi 圖像上均呈高信號（白色）；但隨著tr 的延長，在 pdwi 圖像上脂肪信號有逐漸衰減降低之勢。這是脂肪抑制技術(shù)的基礎(chǔ)。 骨髓內(nèi)因含有較多的脂肪成分，在 mr 掃描圖像上亦呈高信號，和脂肪組織信號有相似的特征。因此，mr 骨髓成像技術(shù)對于骨髓疾病尤其是對于早期的骨髓轉(zhuǎn)移或骨髓瘤等特別敏感，故臨床上有著廣泛的用途。 二、肌肉、肌二、肌肉、肌腱腱、韌帶、韌帶 肌肉組織的 t1較長，t2較短，故在 tlwi、t2wi和 pdwi上均呈中等強度信號（黑灰或灰色）。肌腱和韌帶組織含纖維成分較多，其信號強度較肌肉組

17、織略低。 三、骨骼、鈣化三、骨骼、鈣化 骨骼和鈣化內(nèi)含大量鈣質(zhì)，水分含量甚少，故其 t1值很長，t2值短，pd很低，故無論 t1wi、t2wi和pdwi圖像上均呈信號缺如的（低）信號區(qū)，故在 mr掃描圖像上不易顯示出早期的骨質(zhì)破壞及較小的鈣化灶是其缺點。 四四、軟軟骨骨 軟軟骨骨組組織織分分為為纖纖維維軟軟骨骨和和透透明明軟軟骨骨，纖纖維維軟軟骨骨的的信信號號強強度度比比骨骨髓髓和和鈣鈣化化略略高高，但但仍仍呈呈低低信信號號；透透明明軟軟骨骨的的 tl 和和t2 較較長長，pd 高高，故故在在 t1wi圖圖像像上上呈呈較較低低信信號號，在在 t2wi和和 pdwl 圖圖像像上上呈呈中中等等灰灰

18、色色信信號號。 五、氣體五、氣體 氣體的 t1 值很長，t2 值很短，pd很低，故在各種成像圖像上肺組織均呈較低信號。 六、水分六、水分 水 t1值較長，t2值明顯延長，故在 tlwi圖像上呈較低信號，t2wi圖像上信號明顯增加，呈鮮明的高信號為其特征。 六、血流六、血流 快速流動的血液因其“流空效應”，在各種成像上均呈低（無）信號血管影；而緩慢或不規(guī)則的血流如湍流、旋流等，血管內(nèi)信號增加且不均勻。 組織名稱組織名稱 tiwi pdwi t2wi 脂肪、骨髓 白 白 灰白 肌肉 黑灰 黑灰 灰 肌牌、韌帶 黑 黑 黑灰 骨骼、鈣化 黑 黑 黑 纖維軟骨 黑 黑 黑灰 透明軟骨 黑灰 灰 灰 氣體 黑 黑 黑 水分 黑 黑灰 白 血流 黑 黑灰 黑灰度由低至高分為黑、黑灰、灰、灰白和白五級，分別表示不同組織的信號特征.異常病變的mr信號分析 一、水腫一、水腫 無論何種類型水腫，細胞內(nèi)或組織間隙內(nèi)的含水量增加，均使t1值和t2值延長，pd值降低，放在t1wi和pdwi圖像上水腫區(qū)呈較低信號，而在t2wi圖像上則呈明顯的高信號，對比鮮明。 二、出血二、出血血腫的信號強度隨血腫期齡而發(fā)生變化。一般出血 3 天內(nèi)為急性血腫，4 天至 2 周內(nèi)為亞急性血腫，2 周以上為慢性血腫。各期血腫的 mr信號變化規(guī)律