磁共振成像基础知识
磁共振成像基础知识
IR序列M的变化过程
IR序列特点
IR序列具有强T1对比特性； • 可设定TI，饱和特定组织产生具有特征
性对 比图像(STIR、FLAIR)； • 短 TI 对比常用于新生儿脑部成像； • 采集时间长，层面相对较少。
STIR序列(Short TI Inversion Recovery)
在IR恢复过程中，组织的MZ都要过0点，但时间不 同。利用这一特点，对某一组织进行抑制。
超导型
优点：1.场强高(0.5-3.0T) ；2.磁场稳 定均匀；3.成像速度快，图象质量好。
缺点：1.造价高；2.需要补充液氦和 液氮；日常维护费用高。
梯度线圈
梯度线圈性能的提高 磁共振成像速度加 快
梯度线圈性能指标 梯度场强 20mT/m 切换率 50mT/m.s
脉冲线圈
作用：激发人体产 生共振；采集MR信 号
质子密度加权像
长TR、短TE——质子密度加权像，图像特点：
组织的 H 越大，信号就越强； H 越小，信号 就越弱。
脑白质：65 % 脑灰质：75 % CSF： 97 %
常规SE序列的特点
最基本、最常用的脉冲序列。 得到标准T1 WI 、 T2 WI图像。 T1 WI观察解剖好。 T2 WI有利于观察病变，对出血较敏感。 伪影相对少（但由于成像时间长，病人易
180- 90-{180-Echo}n
180°脉冲反转脉冲结束后，无MXY的存在，MZ开 始恢复，等MZ过了0点后，在时刻 t=TI (Time of In version反转时间)，再施加一个 90°脉冲(此后的脉 冲方式同SE)，再施加180°脉冲，就可以得到回波信 号。IR序列的TR一般为1800～2500ms，而TI=400～60 0ms。
磁共振成像基本知识PPT课件
波谱成像（Spectroscopic Imaging）：通过分析组 织中的化学成分来提供分子层面的信息，有助于肿瘤 和代谢性疾病的诊断。
靶向成像（Targeted Imaging）：通过使用特异性 标记的分子探针，对特定分子或细胞进行成像，为个 性化医疗和精准诊断提供了可能。
04 磁共振成像应用
医学诊断
成本与普及
磁共振成像设备成本较高，限制了其 在基层医疗机构的普及。未来需要降 低设备成本，提高可及性。
磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI）：利用组织磁敏感性 的差异进行成像，能够显示脑部微出血、铁沉积等病理变化。
分子成像技术
化学交换饱和转移成像（Chemical Exchange Saturation Transfer, CEST）：利用特定频率的射频 脉冲来检测组织中特定化学物质的变化，对肿瘤和炎 症等疾病的诊断具有潜在价值。
。
快速扫描技术
研究更快的扫描序列和算法，缩短 成像时间，提高检查效率，减轻患 者长时间处于扫描腔内的压力。
多模态成像融合
结合磁共振成像与其他影像技术（ 如CT、PET等），实现多模态成像 融合，提供更全面的医学影像信息 。
新应用活动和功能连接，深入 了解神经系统和认知科学领域。
磁共振成像的优势与局限性
高软组织分辨率
MRI对软组织结构有高分辨率，能够清晰显示脑、关节、肌 肉等组织的细微结构。
无骨伪影干扰
MRI不受骨骼的影响，能够清晰显示周围软组织的结构。
磁共振成像的优势与局限性
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检查时间长
由于MRI需要采集大量数 据，检查时间相对较长。
金属植入物限制
磁共振的基础知识
磁共振的基础知识1、核磁共振核，不是核辐射，而是原子核，用得最多的是氢（人体最多）。
磁，磁场也。
共振，一定频率的射频脉冲激发原子核，使之共振，从而产生信号，转换成图像。
2、磁共振成像简单过程如果给人体施加一个外来的静磁场，再给予一个短暂的、与质子共振相同频率的旋转磁场（即射频脉冲），之后采集电磁波信号，就可以获得人体的磁共振信号。
对磁共振信号的采集过程给予一个形象的比喻，可以把质子比喻成卫星，我们从发射电台发送信号，卫星获得信号，再重新发射出来，地面的收音机就可以收听到节目了。
通过对接受到的磁共振信号进行空间编码和图像重建等处理，即产生MR图像。
3.磁共振检查的特点1）磁共振没有X线、CT检查的辐射，对身体不产生辐射危害。
2）磁共振采用空间三维梯度场，在不移动患者和扫描床的情况下实现任何角度扫描和图像重建。
3）无骨质伪影。
4）软组织对比度良好。
5）对病变显示更加敏感，可使病灶显示更早更清楚。
6）磁共振的DWI(扩散加权成像)序列，是唯一能够无创检测活体组织内水分子扩散运动的成像方法。
7）磁共振的PWI（灌注加权成像）序列，能够显示脑组织血流动力学信息。
8）磁共振的MRS（波谱分析）序列，是唯一能够无创检测活体组织内化学物质、反应组织代谢的方法。
4、图像分析过程中，有个非常重要的概念必须了解——部分容积效应。
在CT扫描，凡小于层厚或该层仅包含部分的病灶，其CT值受层厚内其它组织的影响，所测出的CT值不能代表该病变的真正的CT值。
MRI也一样，凡小于层厚或该层仅包含部分的病灶，图像表现出来的，不仅仅是病灶的影像，而是重叠了层厚内部分病变外结构的影像。
5、部分容积效应会让你看到的影像变得“不真实”，从而可能会使你做出错误的判断。
6、宽窗位技术，更是数字影像时代，每一名影像医生必须掌握的、最基本的技能！窗宽窗位技术源于CT，磁共振可能用对比度更合适。
不同器官、不同部位，有着不同的合适的窗宽窗位。
同一区域，由于观察的内容不同，合适的窗宽窗位也不同。
磁共振知识点总结
磁共振知识点总结一、磁共振成像（MRI）基本原理。
1. 原子核特性。
- 许多原子核都具有自旋特性，例如氢原子核（单个质子）。
当置于外磁场中时，这些自旋的原子核会发生能级分裂，产生两种不同的能量状态（平行和反平行于外磁场方向）。
- 两种状态的能量差与外磁场强度成正比，公式为Δ E = γℏ B_0，其中γ是旋磁比（不同原子核有不同的旋磁比），ℏ是约化普朗克常数，B_0是外磁场强度。
2. 射频脉冲（RF）的作用。
- 当施加一个频率与原子核进动频率相同（拉莫尔频率，ω_0=γ B_0）的射频脉冲时，原子核会吸收能量，从低能级跃迁到高能级，处于激发态。
- 射频脉冲停止后，原子核会释放能量回到低能级，这个过程产生磁共振信号。
3. 弛豫过程。
- 纵向弛豫（T1弛豫）- 也称为自旋 - 晶格弛豫。
是指处于激发态的原子核将能量传递给周围晶格（分子环境），恢复到纵向平衡状态的过程。
- T1值反映了组织纵向弛豫的快慢，不同组织的T1值不同。
例如，脂肪组织的T1值较短，水的T1值较长。
- 横向弛豫（T2弛豫）- 也称为自旋 - 自旋弛豫。
是指激发态的原子核之间相互作用，导致横向磁化矢量衰减的过程。
- T2值反映了组织横向弛豫的快慢，一般来说，纯水的T2值较长，固体组织的T2值较短。
二、MRI设备组成。
1. 磁体系统。
- 主磁体。
- 产生强大而均匀的外磁场B_0，是MRI设备的核心部件。
常见的磁体类型有永磁体、常导磁体和超导磁体。
- 永磁体：不需要电源，磁场强度相对较低（一般小于0.5T），维护成本低，但重量大。
- 常导磁体：通过电流产生磁场，磁场强度一般在0.2 - 0.5T，需要大量电力供应，产生热量多。
- 超导磁体：利用超导材料在超导状态下的零电阻特性，通过强大电流产生高磁场（1.5T、3.0T甚至更高），磁场均匀性好，但需要液氦冷却，设备成本和维护成本高。
- 梯度磁场系统。
- 由X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成，用于在主磁场基础上产生线性变化的梯度磁场。
MRI基础常识复习
核磁共振原理：磁共振成像是利用电磁波（RF）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，发生磁共振，用感应线圈采集磁共振信号，经处理建立数字图像。
（核与磁相互作用产生共振，需具备原子核，外磁场，电磁波）原子核：中子和质子数均为奇数；中子为奇数，质子为偶数；中子为偶数，质子为奇数外磁场：电磁波（射频脉冲）：核磁弛豫：1.自旋-晶格弛豫时间（纵向弛豫时间）T1弛豫2.自旋-自旋弛豫时间（横向弛豫时间）T2弛豫一、磁共振成像的物理基础将物质中具有磁矩的自旋原子核置于静磁场（外磁场、主磁场，用B表示）中并受到特定频率的射频脉冲作用时，原子核将吸收射频脉冲的能量而在它们的能级之间发生共振跃迁，这就是磁共振现象。
磁共振信号的产生必须满足三个条件：①具有磁矩的自旋原子核；②稳定的静磁场；③特定频率的射频脉冲。
1.原子核的自旋与磁矩任何存在奇数质子、中子或者质子数与中子数之和为奇数的原子核均存在磁矩。
这种自旋运动能够产生核磁的原子核才能产生磁共振现象。
在临床工作中常选择氢原子核内只有质子没有中子，因此氢原子又称为氢质子，人体的磁共振成像又称为质子成像。
2.静磁场在Z轴上合成一个净磁化矢量：即纵向磁化矢量Mz。
Mz稳定的指向B方向。
质子在自旋的同时，也绕B的轴进行旋转，这样的运动状态称之为“进动”或称为“旋进”。
表示），它在3.射频脉冲射频脉冲(RF)是一种交变电磁波（磁场分量用B1MR中仅做短暂的发射，称为射频脉冲。
如果向人体发射一个90o射频脉冲，Mz被翻转到XY平面，形成M。
如果我XY们在XY平面内设置一个线圈，进动的M将在线圈内产生电流，这就是磁共振信XY号。
导致质子绕Z轴的快速进动，逐步的螺旋向下翻转到XY平面，这种运动方式为“章动”。
二、磁共振信号的产生弛豫就是指自旋质子的能级由激发态恢复到稳定态的过程。
它包括同步发生但彼此独立的两个过程，即纵向弛豫和横向弛豫。
1.纵向弛豫射频脉冲停止以后，纵向磁化矢量Mz由最小恢复到原来大小的过程称纵向弛豫。
mri基本知识总结
mri基本知识总结
MRI，即磁共振成像，是一种非侵入性的医学影像技术，利用强磁场和射频脉冲使人体组织产生共振，从而产生信号，这些信号经过处理后可以形成人体的解剖结构和病变的图像。
以下是MRI的基本知识总结：
1. 工作原理：MRI利用的是磁矩不为零的原子核（如氢原子）在强磁场中
的共振现象。
当外部磁场作用于人体内的氢原子时，这些原子核会以特定的频率产生共振，这种共振信号被接收并转化为图像。
2. 灰阶成像：MRI图像以灰阶形式显示，类似于X线和CT图像的黑白灰度，但不表示密度，而是信号的强度。
3. 流空效应：由于流动的液体中的氢原子核无法“记住”其磁矩方向，因此流动的液体在MRI中显示为无信号，与周围组织形成对比。
这一特性在血管、脑脊液等流动液体的成像中特别重要。
4. 多方位、多层面成像：MRI能够从多个角度获取人体的图像，并可以在
不同的层面上对解剖结构进行展示。
这种能力使其不仅适用于定位诊断，对定性诊断也有重要价值。
5. 多种成像技术：MRI除了最基本的质子密度像、T1加权像、T2加权像外，还有多种成像技术，如血流成像、血管造影、水成像、脂肪抑制成像等。
这些技术提供了丰富的信息，是其他影像技术无法比拟的。
6. 不需要使用造影剂：大部分情况下，MRI检查不需要使用造影剂。
然而，某些特定的检查可能需要使用造影剂来增强图像对比度。
7. 适应症：MRI适用于多种疾病的诊断，包括但不限于神经系统疾病、心
血管系统疾病、肿瘤等。
总的来说，MRI是一种强大的医学影像技术，它通过无创的方式提供了高分辨率的人体解剖结构和病变的图像，对疾病的诊断和治疗具有重要价值。
磁共振基础知识教学教材
多核磁共振（Multi-nuclear MRI）：利用不同原子核的磁共 振特性，可以提供更多关于组织 成分的信息。例如，利用氢、碳 和磷的磁共振信号，可以提供关 于脂肪、蛋白质和水含量的信息。
功能和代谢成像：随着磁共振技 术的不断发展，未来将更加关注 功能和代谢成像。这包括利用磁 共振波谱（MRS）技术测量组织 代谢物，以及利用fMRI技术研究 大脑功能活动。
MRI图像的解读技巧
熟悉正常解剖结构
掌握人体各部位的正常 MRI表现，以便更好地识 别异常病变。
观察病变形态和信号
注意观察病变的形态、大 小、边缘和信号特点，与 正常结构进行对比。
结合临床病史
综合患者的临床病史、症 状和体征，对MRI图像进 行综合分析和诊断。
动态观察
对于需要观察病变演变过 程的病例，进行动态MRI 检查，以便更好地评估病 情。
感谢观看
常见病变的MRI表现
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脑部病变
脑梗塞、脑肿瘤、脑炎等 疾病的MRI图像，分析其 病变形态、信号特点和扩 散方式。
脊柱病变
椎间盘突出、椎管狭窄、 脊柱骨折等疾病的MRI图 像，描述其病变部位、程 度和对脊髓的影响。
骨关节病变
骨关节炎、骨折、骨髓炎 等疾病的MRI图像，解释 其病变信号、骨质破坏和 关节积液情况。
05
磁共振成像的伪影与校正
伪影的产生与分类
伪影的产生
磁共振成像过程中，由于多种因素影响，如磁场 不均匀、射频脉冲激发不充分等，会导致图像质 量下降，形成伪影。
伪影的分类
根据产生原因和表现形式，伪影可分为多种类型， 如运动伪影、截断伪影、化学位移伪影等。
伪影的校正方法
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硬件校正
磁共振成像医学知识宣讲
COMPANY LOGO
原发性肝癌
盆腔
COMPANY LOGO
❖ 用于膀胱癌、妇科肿瘤和男性前列腺癌旳 分期诊疗
❖ 对子宫病变和前列腺病变旳诊疗明显优于 CT
肌肉、骨关节系统
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❖ MRI可清楚显示关节软骨、韧带、肌肉及肌腱， 对关节病变旳诊疗，在一定程度上可替代有创性 旳关节镜检验
于观察解剖构造
❖ T2加权像：反应组织间T2旳差别， 显示 病变组织好
2、流空效应 3、多方位成像 4、运动器官成像
T1WI
T2WI
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磁共振检验技术
（一）MRI对比增强检验 （二）MR血管造影技术 （三）MR水成像技术 （四）脑功能成像 （五）MR波谱技术
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思索与训练
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1. MRI旳图像有哪些特点？ 2. MRI检验前有哪些准备工作？
❖ MR血管成像能够清楚显示血管 病变，如动脉硬化、狭窄、动 脉瘤、动静脉畸形、动静脉瘘 等，能够和DSA相媲美
胸主动脉夹层动脉瘤
胸部
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❖ MRI对纵隔肿瘤、胸膜病变、肺癌分期等 有较高诊疗价值
❖ MRI对于乳腺疾病，经过动态增强，可用 于乳腺炎，乳腺纤维增生，乳腺肌瘤﹑乳 腺腺瘤﹑乳腺癌等疾病旳诊疗
（二）信用卡、医疗卡等带磁性旳物品请勿带入扫描间，以免 储存信息被消除。
（三）扫描前更换全部带金属挂钩、拉链旳内、外衣，最佳穿 棉制内、外衣裤。
（四）女性病人如有体内节育器，检验前应告知医生，腰椎及 盆腔区旳检验，要取出金属节育环，以免影响检验效果。
（五）作肝、胰、肾、肾上腺等腹部检验时要空腹，检验前可 饮足量旳水，以使胃与肝、脾旳界线显示得更清楚。
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由主磁体提供的静磁场，在成像空间内其磁 场是均匀的，而梯度磁场却是在静磁场中放入通 电线圈，产生新的磁场，使磁场中的一点的磁场 比另一点强，从而获得MR成像的位置信息。
目前设计的梯度磁场有三种：层面选择梯度 磁场，频率编码梯度磁场和相位编码梯度磁场。
这三种梯度磁场由三个梯度磁场来完成，这 三个梯度磁场的方向均按3个基本轴线（X、Y、Z 轴）的方向，联合使用梯度磁场亦可获得任意斜 面的图像。通常GZ指人体自头至脚的梯度磁场， GX指左右梯度磁场，GY指前后梯度磁场。
方向和大小的物理量）
7、组织净磁化向量即受静磁场的作用（相当于陀 螺受到重力作用），也受射频磁场的作用（相当 于对陀螺顶端水平方向的弹力）。当有射频磁场 （频率单一的电磁波）作用于H质子时，只要射频 磁场频率与磁化矢量进动频率相同，H质子吸收其 能量，磁化矢量进动角度将会越来越大。
8、射频脉冲（RF）愈长，进动角度愈大，可以使进 动角度增加到900的RF称900 RF。在垂直于主磁场 的RF作用下，氢质子同步旋转进动，逐渐从Z轴倒 向XY平面旋转，形成新的磁化矢量，称“横向磁 化矢量” （或虽然没有完全倒向XY平面，但由于 RF的作用，使氢质子旋转进动同步，净磁化矢量 在XY平面形成的分量亦称～ ） 。
• 脉冲线圈的进步显 著提高了MR图像的 质量
计算机系统
• 用于数据 的运算、 显示图像、 控制扫描。
MRI的物理学基础
磁共振中的基本物理学概念 1、物质是由原子构成的，而
原子是由核外电子和原子 核组成的。 2、不同物质其原子核由不同 数目的质子和中子组成。 3、氢核内没有中子，只有单 个质子，带正电，作自旋 运动，产生磁场，并具有 极性。人体内含有丰富的 氢质子，各自极性排列杂 乱无章。目前的MRI都是利 用1H核成像
超导型
优点：1.场强高(0.5-3.0T) ；2.磁场稳 定均匀；3.成像速度快，图象质量好。
缺点：1.造价高；2.需要补充液氦和 液氮；日常维护费用高。
梯度线圈
• 梯度线圈性能的提高 磁共振成像速度加 快
• 梯度线圈性能指标 –梯度场强 20mT/m –切换率 50mT/m.s
脉冲线圈
• 作用：激发人体产 生共振；采集MR信 号
4、带正电荷的H质子围绕自身轴旋转,称“自 旋”。该自旋轴亦围绕某一轴旋转，称“进 动”。
• 5、人体进入均匀的磁场B0中,杂乱无章的H 原子核逐渐按主磁场方向排列并继续进动 （进动轴与B0一致），即“磁化”。
↑B0
6、在常温的状态下顺 静磁场B0排列的氢质 子数比逆向排列者多 10-6倍。故净磁化矢 量M在Z轴上的分量与 静磁场B0方向一致， 称“纵向磁化矢量（ M0）”。由于各个氢质 子进动不同步，故在XY 平面上的分量相互抵 消，为0。（矢量是具有一定
缺点：1.场强较低，0.3-0.35T；2.重量 过大；3.磁场均匀性受室温的影响大，对室 温要求高（波动范围＜1℃）；4.成像速度 慢。
常导型
优点：1.造价低；2.磁体重量轻；3.磁 场可关闭
缺点：1.耗电量大；2.场强低0.20.4T；3.产热量大，需大量循环水冷却； 4.磁场均匀性受磁体温度的影响大。
磁共振成像概述
磁共振成像的历史
• 1946年，美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大 学的Purcell发现了物质的核磁共振现象
• 1978年，英国诺丁汉大学和阿伯丁大学的 物理学家获得了第一幅人体头部的核磁共 振图像
• 后来为了区别核医学成像，不引起误解， 将核磁共振成像（NMR）称为磁共振成像 （MRI）
MRI扫描仪的基本硬件构成
一般的MRI仪由以下几部分组成
–主磁体 –梯度线圈 –脉冲线圈 –计算机系统 –其他辅助设备
主磁体
主磁体为一种外加磁场，磁共 振成像就是在这种外加磁场内进行 的。按主磁体的类型不同，可将磁 共振成像仪分为以下三种类型：
1.永磁型 2.常导型 3.超导型
永磁型
优点：1.造价与维护费用更低，不耗电， 不需冷冻剂；2.磁力线垂直于孔腔，使用螺 旋管线圈，可提高信噪比。
•提 示
• 不同组织有着不同横向 (T2)弛豫或/和纵向(T1) 弛豫速度，是MRI显示解 剖结构和病变的基础。
14、氢质子的 上述吸收和 释放能量的 过程称“共 振”，共振 的条件是射 频脉冲的频 率和氢质子 的拉莫尔频 率一致。
MRI形成的基本理论
根据拉莫尔方程，质子的进动频率与场强成 正比，若（利用梯度磁场）令病人体内空间各点 的场强不同，不同空间位置的质子将以不同的频 率进动,则产生的MR信号频率也不同，藉之就能确 定MR信号产生的部位。
11、撤消RF后，新建立的横向磁化矢量逐步消失， 称“横向弛豫”，反映横向磁化衰减、丧失的过 程。其消失至最大值37%所需的时间称该组织的 “T2”。
13、纵向磁化矢量逐步恢复，称“纵向弛豫”。其 反映自旋核把吸引的能量传递给周围晶格所需的 时间。其恢复到原来大小的63%所用时间称该组织 的“T1”。
层面选择
• 在固定的主磁场上附 加一个线性的梯度磁 场，就会在受检体上 形成不同共振频率的 空间坐标。如右图， 在1.0T的磁场中，加 入一个梯度磁场，则 一端场强高，氢质子 共振频率也高，另一 端场强低，氢质子共 振频率也低。选用不 同频率的RF去激励相 应位置的质子，就可 以达到选择层面的目 的。
成像平面信号的定位
• 在平面内是采用频率梯度磁场改变氢质子的进动 频率，运用相位梯度磁场短时间作用于氢质子来 改变其相位，从而确定各自位置的。
傅里叶变换
• 傅里叶变换的功能是将信号从时间阈值转换为频 率阈值 ，用于“翻译”频率与相位编码的信号成 份。通过傅里叶变换每个复合信号都被分解成一 系列具体与体素相应的频率成分。
9、组织的磁化矢量是由许许多多质子的成分所构 成的，每个质子的进动频率也直接取决于主磁场 强度。主磁场强度和磁化矢量进动频率之间遵循 拉摩尔方程
f=γB0/2π
f是进动频率，B0是主磁场强度，γ是磁旋比，对 于每一种原子核，磁旋比是一个常数，氢质子的 磁旋比约为42.58
10、磁化矢量在XY平面旋进，产生变化的磁场，根 据法拉第定律，若在磁场内有一个线圈，则会在 线圈内产生变化的电流，即MR信号，这是一个释 放能量的过程。