质子CT成像
MRI检查有什么作用,为你揭开神秘面纱
一、 ＭＲＩ 与 ＣＴ、Ｘ 光相比有何特点？
（ 一） Ｘ 光
Ｘ 光利用了人体组织密度的不同而成像。 Ｘ 射线穿过
不同组织时，组织对 Ｘ 射线吸收程度有差异，因此到达屏幕
或胶片的 Ｘ 射线量也不同，从而在明暗或黑白之间形成具有
（ 一） 颅脑
脑血管病变、颅内感染、颅脑损伤、脑肿瘤等。
（ 二） 脊髓、脊柱
某些部位例如肺、骨皮质缺少质子，敏感度也较差。
振机器比作一块大磁铁，将人放进去后会发出电磁脉冲，电
二、 ＭＲＩ 适合检查什么疾病？
磁脉冲关闭后，仪器会接收人体发出的信号，并计算人体不
同组织的信号而生成图像，供医生分析、诊断。 ＭＲＩ 检查是
一项精细的检查，通常需要有人陪伴，检查不同位置所需的
时间也有所不同，根据每个人的情况，时间从 １０ 分钟到 ４０
ＭＲＩ 检查有什么作用，为你揭开神秘面纱
彭 杨
ＭＲＩ 想必很多人都很陌生，大家去医院看病，尤其是去
水质子成像，不同于 ＣＴ、Ｘ 线对人体有辐射损害。 ＭＲＩ 对软
么很多人就要想了，核磁共振是不是核反应？ 会不会有辐
软组织敏感性较低，难以为定性诊断提供更为可靠的依据，
程中听从医生的指导。
在某些病变中若异常组织与正常组织之间无明显的密度差
别则难以做出正确的断定， 该技术在胸、 腹部扫描中 使 用
较多。
（ 三） ＭＲＩ
人体躺在磁场中，体内的质子组成会略有变化，磁场的分
布将不均匀。 质子在不同化合物中存在信号差异，例如肿瘤
器、皮带、金属手表等。 若患者曾接受血管介入治疗或置入
乳腺、胃肠道等检查中漏诊、误诊率高。
心脏支架、起搏器等则不能进行 ＭＲＩ 检查。 同时体内有金
磁共振成像原理
磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。
核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理现象。
早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学。
Lauterbur1973年发表了MR成像技术，使核磁共振不仅用于物理学和化学。
也应用于临床医学领域。
近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，已日臻成熟完善。
检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应用。
为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成像。
参与MRI 成像的因素较多，信息量大而且不同于现有各种影像学成像，在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。
一、磁共振现象与MRI含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。
小磁体自旋轴的排列无一定规律。
但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。
在这种状态下，质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场. 正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。
当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。
它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列用特定频率的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。
停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。
这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）。
有两种弛豫时间，一种是自旋-晶格弛豫时间（spin-lattice relaxationtime）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间，称T1。
磁共振技术讲解
磁共振技术1•磁共振简介磁共振指的是自旋磁共振(spinmagneticresonance)现象。
它是指磁矩不为零的原子或原子核在稳恒磁场作用下对电磁辐射能的共振吸收现象，其意义上较广，包含有核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)、电子顺磁共振(electronparamagneticresonance,EPR)或称电子自旋共振(electronspinresonance,ESR)。
用于医学检查的主要是磁共振共像(MagneticResonanceImaging，MRI)。
磁共振是在固体微观量子理论和无线电微波电子学技术发展的基础上被发现的。
1945年首先在顺磁性Mn盐的水溶液中观测到顺磁共振，第二年，又分别用吸收和感应的方法发现了石蜡和水中质子的核磁共振；用波导谐振腔方法发现了Fe、Co和Ni薄片的铁磁共振。
1950年在室温附近观测到固体Cr2O3的反铁磁共振。
1953年在半导体硅和锗中观测到电子和空穴的回旋共振。
1953年和1955年先后从理论上预言和实验上观测到亚铁磁共振。
随后又发现了磁有序系统中高次模式的静磁型共振(1957)和自旋波共振(1958)。
1956年开始研究两种磁共振耦合的磁双共振现象。
这些磁共振被发现后，便在物理、化学、生物等基础学科和微波技术、量子电子学等新技术中得到了广泛的应用。
2•电子顺磁共振电子顺磁共振(ElectronParamagneticResonance简称EPR)，或称电子自旋共振(ElectronSpinResonance简称ESR)。
它主要研究化合物或矿物中不成对电子状态，用于定性和定量检测物质原子或分子中所含的不成对电子，并探索其周围环境的结构特性。
2.1电子顺磁共振的发展史EPR现象首先是由前苏联物理学家 E.K.扎沃伊斯基于1945年从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类发现的。
物理学家最初用这种技术研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。
正常头颅CT、MRI图解
颅缝
颅骨之间的连接处，CT上 表现为锯齿状的高密度影。
颅底孔道
颅底存在多个孔道，如圆 孔、卵圆孔、棘孔等，CT 上可以观察到这些孔道的 正常形态和大小。
脑组织在CT上的表现
灰质和白质
CT上灰质呈稍高密度影，白质呈 稍低密度影，两者之间的密度差
异较小。
基底节和丘脑
基底节和丘脑是大脑深部的重要结 构，CT上表现为对称性的稍高密 度影。
CT成像利用X射线穿透人体组织后的 衰减程度不同，通过探测器接收并转 化为可见图像。
通过调整窗宽和窗位，可以更好地显 示不同密度的组织结构和病变。
数据采集与处理
通过滑环技术连续旋转扫描，获取多 个层面的数据，经计算机重建处理形 成三维图像。
MRI成像原理及技术应用
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核磁共振现象
MRI利用人体内的氢质子 在强磁场中发生核磁共振 现象，产生信号经接收线 圈接收并转化为图像。
高血压性脑出血
CT平扫可见脑内圆形或不规则高密度影，边界清楚，周围可见低密度水肿带， MRI对急性期脑出血不敏感，T1WI呈等信号，T2WI呈低信号。
蛛网膜下腔出血
CT平扫可见脑沟、脑裂、脑池内高密度影，MRI表现为T1WI低信号，T2WI高信 号。
脑肿瘤
胶质瘤
CT平扫表现为低密度或等密度病灶，边界不清，增强扫描可 见不同程度强化，MRI表现为T1WI低信号，T2WI高信号， 增强后明显强化。
颅缝和囟门
颅缝为颅骨之间的连接 处，呈锯齿状低信号影。 囟门为婴幼儿颅骨未闭 合的部分，MRI上显示 为软组织信号。
脑组织在MRI上的表现
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灰质和白质
灰质在T1WI上呈稍低信号，在T2WI上呈稍高信 号。白质在T1WI上呈稍高信号，在T2WI上呈稍 低信号。
新生儿常见颅脑疾病的MR影像诊断
FLAIR 水抑制
T2 Contrast with Free Water ( CSF ) Suppression
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注明早产、足月 校正胎龄
注明确切部位，脊柱注明哪一段或 哪一个椎体为中心； MRI,MRA 病史、体征
儿童正常脑髓鞘发育的MR 评价
成人
新生儿
•脑组织水含量：成人80%；新生儿90%（且灰质≈白质） •髓鞘化过程：成人髓鞘形成；儿童随时间不断髓鞘化 髓鞘形成后白质水分减少，灰质水分比白质相对较多
目前FDA规定只有3.0 T及以下MR可行临床检查
MR扫描仪的分类
开放式MR：MR介入 避免幽闭恐怖综合症
MRI优势
•无电离辐射、无创、无害 •空间分辨力高－相对（冠脉较CTA差） •组织分辨力高（脊髓、软骨、心肌） •多参数成像－信息来源多 •多方位切层－定位准确 •流空效应（血管血栓，黑血、亮血）、MRA •无骨性伪影－后颅窝、脑干 •功能成像（PWI、DWI、MRS、fMRI等）
所以，6个月以前主要观察T1WI，6个月后观察T2WI
髓鞘形成的MR表现
髓鞘形成顺序：从尾端向头侧、从背侧至腹侧、从中 央至外周，皮质先于白质。感觉神经束先于运动神经束； 白质的放射神经束先于连合神经束 髓鞘形成始于胚胎第5、6月。90%的脑髓鞘化发生 在2岁以内。侧脑室三角区背侧及上部白质直至1530 岁才形成髓鞘（生发基质）
灰质含水约83%，白质含水约70%-75%
（髓鞘化）
皮质 髓质
T1WI 等信号 高信号
T2WI 略高信号
低信号
原因 水 磷脂
利用MR观察儿童时期脑组织成熟过程应注意：
1、脑回、脑沟的发育 2、脑灰白质分辨的演变 3、脑髓鞘化的进程 4、脑室大小及蛛网膜下腔宽窄 5、脑铁质沉着
磁共振成像
•幽闭恐惧症患者不适于此项检查，对他们而言，身处核磁共 振成像机器中是一种非常可怕的体验。
3.临床应用
3.1 优势
(1)无电离辐射危害； (2)多方位成像（横断面、冠状面、矢状面和任意斜面）； (3)显示解剖细节更好； (4)对组织结构的细微病理变化更敏感（如骨髓浸润，非移位
性轻微骨折，脑水肿等）； (5)通过信号可确定组织类型（如脂肪，血液和水）； (6)软组织分辨率高、对比好。
➢ 曾用名：核磁共振成像、核磁共振体层成像、核磁共振 CT等；日本学者提出去掉“核”字，称为“磁共振成 像”，该提法被采纳。
➢ 学术成就：几十年期间（1952～2003），MRI相关研究 已在物理、化学、生理学/医学3领域、6获诺贝尔奖。
1.2 MRI设备构成
➢ 由磁体系统、梯度磁场系统、射频系统、计算机系统及其它辅 助设备构成。
2.2 检查前询问及பைடு நூலகம்查
（3）对体内有金属弹片、术后银夹，金属内固定板、假关节等 的患者，MRI检查要持慎重态度，必需检查时要严密观察，患者 如有局部不适，应立即中止检查。 ✓金属异物在高磁场中发生移动可致邻近大血管和重要组织损 伤，如眼睛内的金属片移动可导致患者眼睛受伤甚至失明； ✓磁场可使动脉瘤夹、金属支架移位，导致它们所修补的动脉 发生破裂(材质不同影响不同，不锈钢材质的危险较大，镍钛合 金相对较安全)。 ✓有些假牙也具有铁磁性，如允许尽量摘掉后再行检查； ✓大多数整形外科植入品，即使属于铁磁性，一般也不会出现 问题，因为它们已经牢牢嵌入到骨骼中。 ✓体内多数部位的金属不会引发问题：在体内时间达到数周(＞6 周) 即可形成足够多的疤痕组织使其固定在原位。
MRI-成像基本原理
大脑中A高密度征
豆状核边缘模糊 岛带消失征
局部脑实质密度减低
尾状核头豆状核 岛带边界模糊、
局部脑肿胀
急性缺血性脑卒中
急性缺血性脑卒中进行早期溶栓治疗，尽快 开通闭塞血管，可抢救缺血半暗带，获得较 好疗效。 急性缺血性脑卒中CT早期征象阳性率低。 由于不同个体的循环和代谢储备能力不同， 相同时间窗内，患者缺血半暗带千差万别。 单纯依靠缺血时间窗来间接推测是否存在缺 血半暗带，有严重的局限性。
MRI与CT比较
1、无骨性伪影，后颅凹显示好， 2、可进行冠、矢及斜位扫描，充分显示病变； 3、利用血管流动效应，进行血管成像； 4、利用血红蛋白变化的规律，了解并判断出 血时相； 5、成像因素多，对病变的敏感性增加，有利 发现微小病变，并在定性诊断中发挥更好的作 用。
卒中的类型
与时间无关 –
磁共振图像的基本参数
– – – –
6、重建野 图像大小 7、矩阵 矩阵构成图 8、激励次数 像清晰度 9、扫描层数 NEX构成清晰 10、扫描时间
各系统MRI临床应用及图像展示
内容提要
颅脑图像； 五官图像； 胸部图像； 腹部图像； 盆腔图像； 脊柱图像； 骨关节和软组织图像； 水成像图像。
脓肿
表皮样囊肿等
22:00
正常 脑卒中首选影像检查方法 – 区别出血和缺血性卒中的最好方法
急性缺血性脑卒中CT早期征象
( ＜24小时,50～60%正常) – 脑动脉高密度征:CT值77～89Hu（ 42～53Hu ）
– 局部脑肿胀征 – 脑实质密度减低征
或反平行于外
磁场两个方向 上排列。
图 4: 在外磁场中质子 并不是静止地平行或
层析成像及其有关知识
傅立叶切片定理（图）
下面将要介绍的是NMR-CT，它与X射线 ct最本质区别在于不用造影剂，而直接 利用人体内的氢原子;同时用强磁场来代 替X射线。
核磁共振CT(computed tomography)是获取样品平 面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断 层成象，也就是切片扫描方式。核磁共振CT手段可 测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是 质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其 含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织 中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情
况就可以把病变部位找出来。物探楼…………
核磁共振CT与X光CT
CT是计算机化层分析技术的简称(平时一般谈到CT指 的都是X光CT)核磁共振层析成像比目前应用的X射线 层析成像(又称X射线CT)具有更多的优点。例如，X射 线层析成像得到的是成像物的密度分布图像，而核 磁共振层析成像却是成像物的原子核密度的分布图 像。目前虽然还仅限于氢原子核的密度分布图像， 但氢元素是构成人体和生物体的主要化学元素。因 此，从核磁共振层析成像得到的氢元素分布图像， 要比从X射线密度分布图像得到人体和生物体内的更 多信息 。
核磁共振机的原理图
Look OUT!，这里加的是梯度场！！！
均匀的外加磁场B0内所有同类核的共振频率都 相同，无法区分它们的空间位置，为此必须在 均匀外磁场上叠加一个空间线性梯度场B(x, y, z)，其方向与均匀场B0的方向一致，大小数值 是空间坐标的线性函数，这样就可以实现不同 位置共振信号的空间编码 。
c）从滤波器的角度来看，傅氏变换只是一
单个滤波器，而小波变换却可以看做是一个 倍频程带通滤波器组，可由Mallat算法实现。 产生小波变换的关键是构造正交镜像滤波 器。
磁共振(MRI)检查为何时间那么长
磁共振(MRI)检查为何时间那么长在医院放射科的各项检查中，磁共振(MRI)检查老是要排很长时间的队，有些医院甚至要预约到两周或更长时间。
所以经常会有患者或家属提出疑问，做个CT检查分分钟就好了，怎么做磁共振检查要那么长的时间呢？磁共振(MRI)检查磁共振作为放射科的常规检查之一，有着非常明显的优势，比如无电离辐射，软组织对比度高，多参数、多方位成像，可以无需对比剂进行血管成像、灌注扫描等，在这众多的优点中，磁共振检查有两个至今无法避免的缺点：噪音与检查时间长。
今天我们就一起来谈谈磁共振检查为何时间较长。
磁共振成像一般都是利用氢质子成像，那么为什么选择氢质子而不是其他呢?因为原子核中的质子并非是静止状态，以自身的旋转轴作自旋运动，是原子核的一种特性。
自旋与质子数目有关。
质子和中子只有在基数和偶数不一样的情况下它核才有自旋（如果质子中子都是偶数这个原子核就可能是没有自旋，如果是基数可能有也可能没有）。
我们需要的是质子和中子不一样的情况下才是有价值的。
只有奇数质子元素具备了磁共振研究条件的碳13、磷31、钠23、氟19、H1。
氢质子只有一个质子，即角动量最强，而且在人体中占的比例最高达65％以上,因此医学磁共振成像主要利用H1氢质子来完成的。
当人体进入磁场以后，体内的氢质子因具有角动能而具有磁性被磁化，被磁化后的氢质子沿主磁场纵轴方向排列的磁化矢量称纵向磁化矢量。
因与磁场平行处于同一方向的纵向磁化矢量不能直接探测到(因为主磁场的强度太大，微弱的纵向磁化矢量不能被磁共振线圈探测到)。
然而横向磁化矢量与主磁场垂直，其发生弛豫时可以切割线圈产生微弱的电信号(类似于发电机原理)，这个微弱的电信号是可以被探测和记录的。
那么，又如何产生横向磁化矢量呢？这时就需要射频脉冲(RF)来激励氢质子使其产生共振(当RF的频率与氢质子的进动频率一致时，氢质子将产生共振吸收能量，发生能级跃迁)，从而使纵向磁化矢量发生偏转，这样就产生了横向磁化矢量。
一--磁共振成像原理及结构
（三〕电磁感应现象
•电流通过金属导线可以产生磁场 •金属导线切割磁力线产生电流 •变化磁场强度在金属导线（线圈〕内可 以产生感应电压和感应电流
（四〕射频脉冲
电场和磁场随时间而变化称为电磁辐射。 射频（RF〕脉冲是一种无线电波，也是电磁波 的一种，它的主要作用是扰乱沿外加磁场方向 进动的质子的进动。只有RF脉冲与自旋质子的 进动频率相同时，才能向质子传递能量。
四、磁共振图像
磁共振脑功能成像
四、磁共振图像
冠状位心脏MR图像
四、磁共振图像
心脏MR图像
四、磁共振图像
下肢血管造影MRA 三维重建图像
四、磁共振图像
椎、基底动脉MRA三维重建图像
有的线圈可在不同的时期分别完成发射和接收任务，如体线圈；而有的只能用 于接收信号，如大部分表面线圈。
发
RF
功 率
射
放
器
大 器
发 射 线 圈
人 MR 接
体
收
组
线
织
圈
接 收 器
射频（RF）线圈
Ø 射频线圈的敏感容积越小，则信噪比越高； Ø 线圈与人体检查部位的距离越近，则信号越强，信 噪比越高。
这两者直接决定着图像的质量，所以需根据人体 各个部位的不同形状、大小，制成不同尺寸和类型的 线圈，以取得最佳图像质量。
此过程中，横向磁化矢量逐步抵消而变小直至为零。 实际中把横向磁化矢量衰减至其最大值的37%的时间 定义为横向弛豫时间，简称T2 。
T2与人体组织的固有小磁场有关,如大分子比小分 子快,结合水比游离水快。
（六〕核磁共振弛豫
（六〕核磁共振弛豫
（六〕核磁共振弛豫
小结： 这 种 组 织 间 弛 豫 时 间 上 的 差 别 ， 是 MRI 的 成