第2章 磁共振成像

a.T1WI
b.T2WI c.静脉注射Gd-DTPA后T1W 图1-2-16 顶部镰旁脑膜瘤
七、磁共振血管成像 (MRangiography,MRA) 1.特点：利用特定的磁共振技术在不注 射或注射少量对比剂的情况下使血管成 像的方法。 2.黑血法：不注射对比剂，利用流空效 应显示的血管腔为低信号。
2.弛豫和弛豫时间
停止发射射频脉冲后，则发生变化的质 子又恢复至原来的初始状态，这个恢复 的过程称为弛豫(relaxation)，恢复所 需的时间称为弛豫时间(relaxation time)。
3.MR信号和MR图像
在弛豫的过程中，质子所吸收的能量 又以电磁波的形式释放出来，这种电 磁波即为MR信号。由于人体器官、组 织或病变的成分、分子结构和质子含 量的不同，所释放的MR信号强弱不一， 接收这些信号并经过一定的计算机处 理就可得到由黑白灰阶组成的MR图像。
图1-2-4 MRI血流流空 效应致双侧大脑中动脉 呈条状无信号影
图1-2-5 梯度回波序列 成像见双侧大脑中动脉 呈高信号
三、纵向弛豫时间 1.纵向弛豫时间(longitudinal relaxation time) 指RF停止后质子发生的变化，即在 纵轴方向(即主磁场方向)上恢复至初始状态 所需的时间，简称 T1。 2.T1 加权像 ： 水的 T1 长，脂肪的 T1 短。T1短的组织纵向磁化恢复得快，信号就 强，反之信号就弱。主要利用组织T1的差别 形成的图像称T1加权。 (T1weightedimaging,T1WI) (图1-2-6)
正图 常 脑 组 织 矢 状 面
1-2-6
T1WI
四、横向弛豫时间 1.横向弛豫时间(transverse relaxation time) 指质子发生的变化，即在横轴方向 恢复至初始状态所需的时间，简称T2。
2.T2 加权像 ： 水的 T2 长，脂肪的 T2 也 长，T2长的组织，横向磁化衰减得慢，信 号就强；反之信号弱。利用组织T2的差别 形成的图像称T2加权像 (T2 weighted imaging,T2WI) (图1-2-7)
医用磁共振利用氢质子成像，生物体单 位体积内能发生磁共振的质子数量越多， 产生的MR信号就越强，反之，含质子 少的区域(含气腔、骨皮质)则不产生MR 信号，或信号很弱。 利用组织质子密度的差别形成的图像称 质子密度加权像(proton density weighted image,PdWI) (图1-2-3)
3.应用 MRI动态增强扫描及心脏、 血管成像。
(三)反转恢复脉冲序列 (inversion recovery,IR) 1.特点 特殊的成像序列，它有一个重要的 成像参数称为反转时间(TI)。选择适当的 TI可使特定的组织在MRI上表现为无信号。 2.STIR 选用短的TI使其正好等于脂肪的 T1，脂肪的信号就被抑制掉，称为短间隔 时间反转恢复序列(STIR)(图1-2-9)。 3.FLAIR 选用长的TI，使其正好等于水的 T1，水的信号就被抑制掉；称为液体衰减 反转恢复序列(FLAIR)(图1-2-10)。
3.SE序列成像 根据TR、TE的长短分别获得T1加权像、 T2加权像和质子密度加权像。
（1）短TR短TE得出的图像为T1WI； （2）长TR长TE得出的图像为T2WI； （3）由长TR短TE得出的图像为PdWI
(二)梯度回波脉冲序列 (gradient echo pulse sequence， GRE) 1.特点 利用小角度激励脉冲和梯度 磁场的变化成像。 2.优点 与SE序列比较，保证了较好 的图像信噪比的前 提下明显 缩短了成 像时间。
第二节 MRI的基本设备

主磁体、梯度线圈、射频线圈及MR信号接收器 等负责MR信号的产生、探测与编码；
计算机、模拟转换器、磁盘等负责系统的控制、 数据处理及图像重建、显示和存储等。

一、主磁体
主磁体按产生磁场的方式分为常导 型（又称阻抗型，resistive magnet）、 永磁型(permanent magnet)和超导型 (superconducting magnet)磁体，主 要用于产生静磁场，主磁体的场强要求 高而均匀。场强单位为特斯拉(Tesla,T) 或高斯(Gauss,G)，1T=10000G。
2.T2WI T2时间越长信号越强；反之，T2时间越 短，信号越弱。如水及脑脊液T2长， 显示为高信号；脂肪T2较长，呈略高 信号。骨质与空气含可发生磁共振的 质子少，在任何序列图像上几乎无MR 信号(图1-2-19)。
第二章 磁共振成像(MRI)
磁共振成像(magnetic
resonance imaging,MRI)，又称核磁共振成像 (nuclear magnetic resonance imaging,NMRI)，它无电离辐射损伤， 利用了原子核在磁场内发生共振产生 的信号形成画像，显示人体层面解剖 和某些病理、生理变化的无创性成像 方法。
图1-2-1 高场强超导磁共振仪外观全貌
二、梯度线圈 梯度线圈(gradient coil)产生梯度磁 场，用于选择扫描层面和磁共振信号 的空间定位。梯度线圈与主磁体的静 磁场叠加在扫描野内稳定的磁场梯度， 使扫描野内任意两点的磁场强度略有 不同，在不同的空间位置上扫描的生 物体内的质子具有不同的频率或相位， 能够获得成像区域不同位置的信息。
图1-2-17 白血法双侧髂总动脉成像
图1-2-18 静脉注射Gd-DTPA后双侧 髂总动脉成像
第四节 正常组织和某些病理组织 MR信号
一、T1和T2 由于不同组织T1和T2的差别，加权像上 信号亦不同。 1.T1WI T1WI上时间越短信号越强； 反之，T1时间越长，信号越弱。如脂 肪的T1短，显示为高信号；脑与肌肉 T1居中，显示为中等信号；水及脑脊 液T1长，显示为低信号。
a.T1WI
b.T2WI 列T1WI
c.脂肪抑制序
图1-2-12 右侧桥小脑角脂肪瘤
(六)水成像(hydrography) 1.特点 利用长TR(>3000ms)加特长的 TE(>150ms)获得T2WI的效果，抑制其 他器官和组织信号使含水器官凸显。
2.应用 用以显示胆胰管(称MR胆胰管造影 MRcholangiopancreatography， MRCP)(图1-2-13)、尿路(称MR尿路造影， MR urography，MRU)(图1-2-14)、椎 管内脊髓(称MR脊髓造影，MR myelography，MRM)(图1-2-15)等。
第一节 MRI的基本原理
一、磁共振 (magnetic resonance,MR)信号
来自
原子的原子核
(如1H、13C、23Na、31P、39K等) 医学MRI主要是利用人体内含量最丰富的氢 (1H)原子核(质子)形成图像。
二、氢质子和自旋 氢质子沿自身轴不停的旋转运动 称为自旋。
质子带有正电荷，其自旋可在周围产生 一个小磁场。
图1-2-3 正常脑组织矢状位PdWI
1.流空效应 ： 在常规的自旋回波脉冲序列上， 正常流速(>10cm/s)的血流不产生 或只产生很弱的信号，称为流空效应。 2.产生机理 ：在选定的扫描层面内快速流动 的血流中的氢质子停留时间太短，一个 完 整的射频脉冲尚未结束，还未激发出MR信 号，氢质子己经流出该层面，从而收不到 MR信号(图1-2-4)。涡流也是流空效应产 生的原因之一。 3.特殊情况 ：血流呈现高信号，如采用梯度 回波序列成像、多回波序列中的偶数回波 血流及流入性增强效应(图1-2-5)。
正图 常 脑 组 织 矢 状 面
1-2-7
T2WI
五、脉冲序列
施加RF脉冲获取MR信号的程序称为脉冲 序列。施加RF脉冲的方式、顺序和间隔时 间不同，获得MRI图像亦不同。
两个激励脉冲之间的间隔时间称为脉冲时间 (repetition time,TR)； 激励脉冲与产、生磁共振信号之间的时间称 为回波时间(echo time,TE)(图1-2-8)。 TR左右着T1信号，短TR有利于显示出组 织间T1信号的差别。TE左右着T2信号， 长TE有利于显示出组织间T2信号的差别。
图1-2-8 脉冲序列的TR、TE示意图
（一）回波脉冲序列 (spin echo pulse sequence,SE) 1.特点 MRI扫描中最常用的脉冲序列，图像质 量高，但扫描速度较慢。 2.FSE 在SE基础上产生了快速自旋回波序列 (fast spin echo pulse sequence,FSE)，加快扫描速度，主要 获得T2加权像。
三、射频线圈 1.作用 射频线圈发射射频脉冲激发体内的氢 原子核，产生磁共振信号，同时接收 磁共振信号。磁共振信号经过处理， 重建图像。
2.种类 （1）射频线圈分为发射线圈和接收线 圈。发射线圈用于发射射频脉冲，接受 线圈用于接收人体成像部分所产生的磁 共振信号。 （2）根据扫描部位将其分为头线圈 (图1-2-2)、颈线圈、体线圈及脊柱线 圈等。 （3）阵列线圈 利用多个信噪比较高的 小线圈排成阵列，接收较大区域的信号 称为阵列线圈。
3.白血法：利用流入性增强效应显示的 血管腔为高信号(图1-2-17)。
4.优缺点：简便易行，易受血液的流 动方向和流速等因素干扰。
5.经血管注射对比剂：利用短T1效应 使血管成像，消除干扰因素，根据血 循环的特点显示血管的不同时相如动 脉早期、动脉晚期和静脉期等，对末 梢小血管的显示较优(图1-2-18)。
在一般情况下，生物体内质子呈无序排 列，故无外观磁性。
三、射频脉冲和弛豫
1.射频脉冲
生物体进入强磁场后，氢原子核则按 外磁场方向顺序排列，生物体则被磁 化。此时若向人体局部发射特定频率 的短促无线电波，即射频脉冲，激发 按磁场方向排列的质子，这些质子吸 收RF的能量而发生排列和振动幅度的 改变，即发生了磁共振现象。
图1-2-2 头线圈，患者头部置于其内但尚未送入磁场中心来自第三节 影响信号强度的因素