MRI检查技术MRI检查技术1磁共振成像Magneticresonanceimaging,MRI磁共振成像2MRI技术的禁忌证和限度1.禁忌证
体内弹片、金属异物各种金属置入:起搏器、血管夹、支架、固定假牙、人造关节等危重病人的生命监护系统、维持系统不能合作病人,早期妊娠,高热及散热障碍2.其他钙化显示相对较差空间分辨较差(体部,较同等CT)费用昂贵多数MR机检查时间较长MRI技术的禁忌证和限度31.磁体系统磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件,是磁共振系统中最强大的磁场,平时我们评论磁共振设备的大小就是指静磁场的场强数值,单位用特斯拉(Tesla,简称T,垂直于磁场方向的1米长的导线,通过1安培的电流,受到磁场的作用力为1牛顿时,通电导线所在处的磁感应强度就是1特斯拉。)或高斯(Gauss)表示,1T=1万高斯。临床上磁共振成像要求磁场强度在0.05~3T范围内。一般将≤0.5T称为低场,0.5T~1.0T称为中场,>1.0T称为高场。3.0T及以上称超高场。磁场强度越高,信噪比越高,图像质量越好。但磁场强度过高也带来一些不利的因素。为了获得不同场强的磁体,生产厂商制造出了不同类型的磁体,常见的磁体有永久磁体、常导磁体和超导磁体。
1.磁体系统4(1)永久磁体
永久磁体是由永久磁铁(如铁氧体或铷铁)的磁砖拼砌而成。它的结构主要有两种,即环型和轭型。
优点:造价低,场强0.5T以下,能产生优质图像,需要功率极小,维护费用低,可装在一个相对小的房间里。
缺点:磁场强度较低,磁场的均匀度和强度欠稳定,易受外界因素的影响(尤其是温度),不能满足临床波谱研究的需要。(1)永久磁体5(2)常导磁体常导磁体是根据电流产生磁场的原理设计的。当电流通过圆形线圈时,在导线的周围会产生磁场。常导磁体的线圈是由高导电性的金属导线或薄片绕制而成。它的结构主要由各种线圈组成。优点:造价较低,不用时可以停电,在0.2T以下可以获得较好的临床图像。
缺点:磁场的不稳定性因素主要是受供电电源电压波动的影响,均匀度差。另外易受环境因素(如温度、线圈绕组的位置或尺寸)的影响.(2)常导磁体6(3)超导磁体荷兰科学家昂尼斯(KamerlinghOnnes)在1911年首先发现某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的超导性质,电阻的突然消失意味着物质已转变为某种新的状态,这些物质称为超导体。科学家昂尼斯获得了1913年诺贝尔物理学奖。
优点:场强高,稳定性和均匀度好,因此可开发更多的临床应用功能。
缺点:技术复杂和成本高。(3)超导磁体7影像技术学MR检查技术课件82.梯度磁场系统
梯度磁场简称梯度场,梯度是指磁场强度按其磁场的位置(距离)的变化而改变,它的产生是由梯度线圈完成的,一般在主磁体空间沿着X、Y、Z三个方向放置。梯度线圈有三组即GX、GY、GZ,叠加在静磁场的磁体内,当线圈通电时可在静磁场中形成梯度改变。2.梯度磁场系统93.射频系统
射频脉冲磁场简称射频脉冲(radiofrequency,RF)是一种以正弦波震荡的射频电波。磁共振系统中应用的频率较低,相当于调频广播FM波段,根据静磁场的强度不同其RF频率也不同。射频系统作用:用来发射射频磁场,激发样品的磁化强度产生磁共振,同时,接收样品磁共振发射出来的信号,通过一系列的处理,得到数字化原始数据,送给计算机进行图像重建。它是由发射射频磁场部分和接收射频信号部分组成。3.射频系统10影像技术学MR检查技术课件11影像技术学MR检查技术课件12影像技术学MR检查技术课件13原子结构原子电子(带负电荷)原子核质子(带正电荷)中子原子结构原子电子(带负电荷)原子核质子(带正电荷)中子14自旋(spin)——MRI基础
原子核沿自己的轴进行旋转。自旋(spin)——MRI基础
原子核沿自己的轴进行旋转。15核磁原子核,高速自旋时产生的磁场,并形成有一定方向和大小的磁矩,称核磁。核磁原子核,高速自旋时产生的磁场,并形成有一定方向和大小的磁16核的种类(质子数/中子数)质子数或原子序数(Z)中子数(N)核的自旋偶/偶核偶数偶数无奇/偶核奇数偶数有偶/奇核偶数奇数有奇/奇核奇数奇数有核的种类质子数或中子数(N)核的自旋偶/偶核偶数偶数无奇/偶17无外加磁场时自旋的运动无外加磁场时自旋的运动18磁化(形成宏观纵向磁化矢量)如将生物组织置于一个大的外加磁场中(又称主磁场,用矢量B0表示),则质子磁矩方向发生变化,结果是较多的质子磁矩指向与主磁场方向相同,而较少的质子与B0方向相反,与B0方向相反的质子具有较高的位能。常温下,顺主磁场排列的质子数目较逆主磁场排列的质子稍多,因此,出现与主磁场B0方向一致的净宏观磁矩M。磁化(形成宏观纵向磁化矢量)如将生物组织置于一个大的外加磁场19影像技术学MR检查技术课件203.拉莫尔进动(进动)处在外磁场中的核磁矩方向,并不完全朝向主磁场方向,而是象受到地球引力的旋转的陀螺一样,进行着以外磁场的方向为轴的旋进和高速自旋的复杂运动。3.拉莫尔进动(进动)处在外磁场中的核磁矩方向,并不完全朝向21进动进动22进动频率(PrecessionFrequency)拉莫尔方程其中:ω0
:进动的频率(Hz或MHz)
B0:外磁场强度(单位T,特斯拉)。
γ:旋磁比;质子的为42.5MHz/T。进动频率(PrecessionFrequency)拉莫尔方23无论是处于低能级的质子还是处于高能级的质子都在进动,这时每个质子自旋产生的磁场又可分解为纵向磁化分矢量和横向磁化分矢量。因低能级的纵向磁化分矢量多于高能级的,最终形成一个与主磁场方向一致的纵向磁化矢量。而每个质子的横向磁化分矢量由于所处位置不同(相位不同),相互抵消,因此没有宏观横向磁化矢量。无论是处于低能级的质子还是处于高能级的质子都在进动,这时每个24影像技术学MR检查技术课件25共振共振26核磁共振
原子核在进动中吸收外界能量,产生能级跃迁现象。(外界能量将传递给处于低能级的质子,处于低能级的质子获得能量后将跃迁到高能级),称核磁共振。
外界能量(射频脉冲频率)=质子进动频率
从微观角度讲,磁共振现象低能级的质子获得能量后将跃迁到高能级。
从宏观角度讲,磁共振现象的结果是宏观纵向磁化矢量发生偏转(逐渐消失),而产生宏观横向磁化矢量。偏转角度与射频脉冲能量有关。核磁共振原子核在进动中吸收外界能量,产生能级跃迁现象。(2790度射频脉冲宏观纵向磁化矢量宏观横向磁化矢量90度射频脉冲宏观纵向磁化矢量宏观横向磁化矢量28为什么宏观纵向磁化矢量会消失
为什么会产生宏观横向磁化矢量90度脉冲使处于低能级质子吸收能量转变成高能级质子,使低能级和高能级质子数目相等,两者抵消,故宏观纵向磁化矢量消失。90度脉冲前,质子的相位不同,宏观横向磁化矢量为零,而90度脉冲后,使质子横向磁化分矢量处于同一相位,产生一个最大宏观横向磁化矢量。为什么宏观纵向磁化矢量会消失
为什么会产生宏观横向磁化矢量929核磁弛豫以90度射频脉冲为例来了解其变化过程。90度射频脉冲激发后的瞬间,组织中没有宏观纵向磁化矢量,而产生最大的宏观横向磁化矢量;当90度脉冲关闭,宏观横向磁化矢量从最大逐渐缩小直至完全衰减,而宏观纵向磁化矢量从零逐渐恢复直至最大,把此过程称为核磁驰豫。分为横向驰豫和纵向驰豫。核磁弛豫以90度射频脉冲为例来了解其变化过程。90度射频脉30核磁驰豫示意图核磁驰豫示意图31横向驰豫(T2驰豫)90度脉冲关闭后,同相位进动的质子群逐渐失去了相位一致,因此宏观横向磁化矢量逐渐减小直至完全衰减。导致质子群失相位的原因:1.质子周围磁环境随机波动(T2驰豫)。2.主磁场不均匀。横向驰豫(T2驰豫)90度脉冲关闭后,同相位进动的质子群逐渐32A、射频结束瞬间,横向磁化达到最大,进动相位一致B、内部小磁场的不均匀性使得进动相位分散,横向磁化矢量逐渐减小C、最终相位完全分散,横向磁化矢量为零A、射频结束瞬间,横向磁化达到最大,进动相位一致33横向弛豫时间:横向恢复时间T2是由于相位同步质子的又开始变得不同步,所以横向磁化减小。弛豫快慢遵循指数递减规律,把从最大衰减到最大值的37%的时间定义为横向驰豫时间(T2)。横向弛豫时间:34
在1.0T磁场中不同组织的横向弛豫时间常数影像技术学MR检查技术课件35纵向驰豫(T1驰豫)射频脉冲关闭后,在主磁场的作用下,组织中的宏观纵向磁化矢量逐渐恢复到激发前的状态(平衡状态),把这一过程称纵向驰豫。纵向驰豫(T1驰豫)射频脉冲关闭后,在主磁场的作用下,组织中36a、射频结束瞬间,纵向磁化为零,横向磁化最大b、反平行质子释放能量跃迁回平衡态,纵向磁化逐渐增大c、最后回归原始状态,纵向磁化恢复到最大a、射频结束瞬间,纵向磁化为零,横向磁化最大37纵向驰豫时间纵向恢复时间T1是由于被激发的反平行于静磁场的质子恢复到平行状态,所以纵向磁化增大。弛豫快慢遵循指数递增规律,把从0增大到最大值的63%的所需时间称定义为纵向驰豫时间(T1)。纵向驰豫时间38
不同组织的纵向弛豫时间常数
影像技术学MR检查技术课件39磁共振信号产生磁共振接收线圈只能采集到宏观横向磁化矢量,宏观横向磁化矢量切割接收线圈而产生的电信号实际就是原始的磁共振信号。宏观横向磁化矢量越大,磁共振信号越强,MR图像上组织的信号强度越高。磁共振信号产生磁共振接收线圈只能采集到宏观横向磁化矢量,宏观40自由感应衰减(FID)信号。接受某种射频脉冲(90脉冲)的激发,组织产生宏观横向磁化矢量,脉冲关闭后由于主磁场不均匀造成质子失相位,组织的宏观横向磁化矢量发生衰减,即自由感应衰减。如利用磁共振接收线圈直接记录横向磁化矢量这种自由感应衰减,称自由感应衰减信号。909090FIDFIDFIDTR自由感应衰减(FID)信号。909090FIDFIDF41自旋回波(SE)信号90脉冲激发,组织产生宏观横向磁化矢量,脉冲关闭后由于主磁场不均匀造成质子失相位,组织的宏观横向磁化矢量发生衰减,即自由感应衰减。到TE/2时刻,施加一个180聚焦脉冲,质子重新聚相位,组织的宏观横向磁化矢量逐渐增大,到TE时间质子群得到最大程度聚相位,组织宏观横向磁化矢量达到最大;此后,质子群又逐渐失相位,组织的宏观横向磁化矢量又逐渐衰减。利用接收线圈记录这种横向磁化矢量变化过程,称自旋回波,得到的信号,称自旋回波信号。自旋回波(SE)信号90脉冲激发,组织产生宏观横向磁化矢量42影像技术学MR检查技术课件43180聚焦脉冲作用使质子重新聚相位。失相位原因:2个(T2驰豫和主磁场不均匀)180聚焦脉冲能纠正、剔除主磁场不均匀造成的质子失相位后,这样采集到的宏观横向磁化矢量衰减信息才能真正反映组织的T2驰豫。180聚焦脉冲作用使质子重新聚相位。44影像技术学MR检查技术课件45梯度回波(GRE)信号梯度回波是利用读出梯度场的切换产生回波。射频脉冲激发后,在读出方向(频率编码方向)上先施加一个梯度场,这个梯度场与主磁场叠加后造成磁场强度差异,该方向上质子进动频率出现差异,加快质子群失相位,组织宏观横向磁化矢量很快衰减到零,把这个梯度场称为离相位梯度场。这时立刻在频率编码方向上施加一个强度相同方向相反的梯度场,原来由于离相位梯度场造成的质子失相位逐渐得到纠正,组织宏观横向磁化矢量逐渐恢复,直到峰值,把这个梯度场称之为聚相位梯度场。随后质子又发生相位离散,组织宏观横向磁化矢量逐渐衰减至零。这样组织中的宏观横向磁化矢量经历从零到最大又从最大到零的过程,得到一个回波信号,称梯度回波信号。梯度回波(GRE)信号梯度回波是利用读出梯度场的切换产生回波46影像技术学MR检查技术课件47磁共振加权成像加权是“突出重点”的意思,即重点突出组织某方面特性的意思。加权成像,就是MR图像主要反映组织某方面特性,而尽量抑制组织的其他特性对MR信号强度的影响。T1加权成像(T1WI)指图像中组织信号强度的高低主要反映的是组织的纵向驰豫差别。T2加权成像(T2WI)指图像中组织信号强度的高低主要反映的是组织的横向驰豫差别。质子密度加权成像(PDWI)主要反映不同组织间质子含量差别。磁共振加权成像加权是“突出重点”的意思,即重点突出组织某方面48T2WIT1WIT1WIT2WIT2WIT1WIT1WIT2WI49SE序列自旋回波序列是一个以90-180的脉冲序列。相邻两个90脉冲间隔时间——TR(TimeofRepetition,重复时间),90脉冲至产生回波时间——TE(TimeofEcho,回波时间)。SE序列自旋回波序列是一个以90-180的脉冲序列。50
T1加权像(尽量短TE、合适短TR)采用短TE可最大限度剔除T2弛豫对图像对比的影响。90°脉冲激发后,组织将产生一个最大的宏观横向磁化矢量,90°脉冲关闭后,组织将发生横向驰豫,其横向磁化矢量将逐渐衰减。如果在90°脉冲激发后立刻采集回波信号(很短TE),这时所有组织都还没有来得及发生横向驰豫,采集到的信号中就不会带有组织T2驰豫的信息。选择很长TR(相当于两个90°脉冲之间等待很长时间),下一个90°激发时,所有组织的宏观纵向磁化矢量已经完全恢复,90°脉冲激发产生的宏观横向磁化矢量中就不会带有不同组织T1驰豫差别的信息,也就说很长的TR可以基本剔除组织T1驰豫对图像对比的影响。选择合适短的TR,由于各组织T1驰豫速度不同,已经恢复的纵向磁化矢量大小不同,90°脉冲激发后不同组织产生的宏观横向磁化矢量就不同,所采集的回波信号中组织T1驰豫的信息就不同。TR决定T1WIT1加权像(尽量短TE、合适短TR)51影像技术学MR检查技术课件52T1加权像短TR、短TE——T1加权像T1像特点:组织的T1越短,恢复越快,信号就越强;组织的T1越长,恢复越慢,信号就越弱。脑白质:300ms脑灰质:500msCSF:2100msT1加权像短TR、短TE——T1加权像53T1加权像减少T2对图像的作用,可以使用短TR(400-600ms),以增强不同组织的T1对比度TE越短越好,由于磁共振仪限制(为了避免接收线圈饱和)和定位脉冲作用,一般TE在5~30ms之间。T1加权像减少T2对图像的作用,可以使用短TR(400-654T2加权像(合适长TE、很长TR)选择很长TR(相当于两个90°脉冲之间等待很长时间),下一个90°激发时,所有组织的宏观纵向磁化矢量已经完全恢复,90°脉冲激发产生的宏观横向磁化矢量中就不会带有不同组织T1驰豫差别的信息,也就说很长的TR可以基本剔除组织T1驰豫对图像对比的影响。合适长TE:90°脉冲关闭后,等待一段合适长的时间去采集回波信号,这时不同的组织由于T2驰豫快慢不同,残留下来的宏观横向磁化矢量大小就会不同,所采集的回波信号中将带有不同组织的T2驰豫信息。TE决定T2WIT2加权像(合适长TE、很长TR)55T2长的组织,图像为强信号,如脑灰质;T2短的组织,图像为弱信号,如脑白质。T2加权像长TR、长TE——T2加权像脑白质:95ms脑灰质:105msCSF:245msT2长的组织,图像为强信号,如脑灰质;T2加权像长TR、56将T1对图像的作用减少到最小。增加TR(2000ms),能使T1不同的组织都能得到充分恢复,使信号对T1的依赖性就减小。长TE可以将组织的不同T2特性能充分体现出来,以增加图像对T2的依赖,一般TE=120ms左右。T2加权像
57质子密度加权像(长TR短TE)长TR(2000ms)可使组织的纵向磁化矢量在下一个激励到来之前充分弛豫,削减T1对信号的影响;短TE(30~40ms)主要削减T2对图像的影响,这时图像对比度仅与质子密度有关质子密度加权像(长TR短TE)58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%质子密度加权像长TR、短TE——质子密度加权像质子密度加权像59影像技术学MR检查技术课件60组织T1WIT2WI组织T1WIT2WI脂肪很亮中等亮正常椎间盘中度亮亮囊肿水样很暗很亮变性椎间盘中度黑黑蛋白亮很亮肺黑黑脑白质亮中度黑肝正常中度亮黑灰质中度黑中度亮肝癌黑中度亮CSF很黑很亮血管瘤黑亮骨黄骨髓很亮中等亮胰中度亮黑红骨髓中度亮较暗脾黑亮
骨皮质很黑很黑血肿急性中度黑黑软骨纤维很黑很黑
亚急性边缘亮亮透明中间中间慢性边缘黑边缘黑肌腱、韧带很黑很黑
肌肉灰灰
部分组织的MR信号组织T1WIT2WI组织T1WIT2WI脂肪很亮中61SE序列自旋回波序列是一个以90-180的脉冲序列。相邻两个90脉冲间隔时间——TR(TimeofRepetition,重复时间),90脉冲至产生回波时间——TE(TimeofEcho,回波时间)。SE序列自旋回波序列是一个以90-180的脉冲序列。62自旋回波序列
SE序列是MRI的经典序列,在临床上得到广泛应用,具有以下优点:(1)序列结构比较简单,信号变化容易解释;(2)图像具有良好的信噪比;(3)图像的组织对比良好;(4)对磁场的不均匀敏感性低,因而磁化率伪影很轻微。自旋回波序列63SE序列也存在着一些缺点:(1)90脉冲能量较大,纵向弛豫需要的时间较长,需采用较长的TR(特别是T2WI),且一次激发仅采集一个回波,因而序列采集时间较长,T2WI常需要十几分钟以上;T1WI,采集时间一般也需要2~5min。(2)由于采集时间长,体部MR成像时容易产生伪影;(3)采集时间长,因而难以进行动态增强扫描。SE序列也存在着一些缺点:(1)90脉冲能量较大,纵向弛豫64快速自旋回波序列(FSE、TSE)快速自旋回波序列是一个以90---多个180的脉冲序列。相邻两个90脉冲间隔时间——TR(重复时间)。90脉冲至产生某个回波时间——TE(有效回波时间)。90°脉冲后采集到的不是一个回波,而是一串回波,称之为回波链。回波链中的回波数目称为回波链长度(ETL)。回波链中相邻两个回波中点的时间间隔称为回波间隙(ES)回波1回波2回波5回波4K频率K相位回波390°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°180°180°90°ESETL=5有效TETR快速自旋回波序列(FSE、TSE)快速自旋回波序列是一个以65FSE序列的特点1.成像速度加快。2.回波链中每个回波信号的TE不同,从而减低了组织对比。3.回波链中每个回波信号信号强度不同,图像较SE序列模糊。4.脂肪组织信号强度增高。5.对磁场不均匀性不敏感。6.能量沉积增加。特殊吸收率(SAR)FSE序列的特点1.成像速度加快。66为什么会减低组织对比度如果把第一个回波填充在K空间中心,即选择很短的TE,将基本剔除T2弛豫对图像对比的影响,得到的将是T1WI或PDWI如果把一个回波链中的最后一个回波填充在K空间中心,即选择很长的有效TE,得到的将是权重很重的T2WI。一般ELT越长,图像的组织对比越低。为什么会减低组织对比度如果把第一个回波填充在K空间中心,即选6790°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°180°180°90°ESETL=5有效TETRFSE序列回波链中各回波的强度及TE不同100%时间(ms)MxyTE1TE2TE3TE4TE5回波1强度回波2强度回波3强度回波4强度回波5强度90°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°68为什么图像会变模糊第一个回波强,依次减弱,所以图像模糊。回波间隙ES如果缩短,那么各回波的TE差别缩小,软组织对比可能提高,模糊效应减轻。为什么图像会变模糊第一个回波强,依次减弱,所以图像模糊。69ETL越长成像越快图像SNR越低图像T2对比越差图像的模糊效应越重脂肪信号越亮SAR值越高回波间隙越小
回波间幅度差别越小,图像对比增加图像模糊效应越轻脂肪信号越高在保持对比和模糊效应的前提下,允许的ETL越长SAR值越高FSE序列重要参数改变产生的效果ETL越长回波间隙越小FSE序列重要参数改变产生的效果70回波链ETLTscan=TRNPhaseNEX/ETL,ETL越大,扫描时间越短ETL增加,图像模糊增加
回波链ETLTscan=TRNPhaseNEX/71反转恢复序列(IR)反转恢复序列:180°(反转预脉冲)--90°--180°180°反转预脉冲中点到90°脉冲中点的时间间隔,反转时间(TI)90°脉冲中点到回波中点的时间间隔,为TE两个相邻180°反转预脉冲中点的时间间隔,为TR反转恢复序列(IR)反转恢复序列:180°(反转预脉冲)--72180°180°180°90°翻转恢复序列结构图FIDEchoTITETRIR=180°预脉冲+SE180°180°180°90°翻转恢复序列结构图FIDEch731800脉冲部分T1弛豫较多T1弛豫XYZ180度脉冲产生反向的纵向磁化矢量1800脉冲部分T1弛豫较多T1弛豫XYZ180度脉冲产生74180反转预脉冲后与90脉冲后组织纵向弛豫的比较图中纵坐标为纵向磁化矢量(Mz)的大小(以%表示),横坐标为时间(以ms表示);细曲线为甲组织的纵向弛豫曲线,粗曲线为乙组织的纵向弛豫曲线,甲组织的纵向弛豫速度快于乙组织。图a示90脉冲后两种组织开始纵向弛豫,经过TR后两种组织的纵向磁化矢量的差别即T1对比。图b示180脉冲使纵向磁化矢量偏转到反方向,180脉冲结束后,两种组织开始纵向弛豫,纵向磁化矢量从反向最大逐渐缩小到零,又从零逐渐增大到正向最大,同时由于纵向弛豫过程延长,甲组织和乙组织的T1对比加大,约为90脉冲激发后的2倍。
TIMz100%时间(ms)TRT1对比Mz时间(ms)100%-100%T1对比180反转预脉冲后与90脉冲后组织纵向弛豫的比较图中75IR序列的优点:T1对比很好,T1由TI时间决定。IR序列的缺点:扫描时间很长(长TR)临床应用:增加T1对比,特别是脑灰白质对比,尤其适用于婴儿的脑T1WIIR序列的优点:T1对比很好,T1由TI时间决定。76IR-T1WI,冠状面Philips公司IR-T1WI,横断面Siemens公司SE-T1WI,横断Siemens公司IR-T1WI,冠状面IR-T1WI,横断面SE-T1WI77Time(ms)180度脉冲后的纵向弛豫纵向磁化矢量脂肪水肝脏组织Time(ms)180度脉冲后的纵向弛豫纵向磁化矢量脂肪水78IR-TSE可采用不同的TI选择性地抑制一定T1值的组织信号抑制某种组织信号的TI值等于该组织T1的69%(70%)抑制脂肪的TI=225ms×70%=157.5ms抑制纯水的TI=3500ms×70%=2500msIR-TSE可采用不同的TI选择性地抑制一定T1值的组织信号79临床应用:脂肪抑制(shortTIinversionrecovery,STIR),特别适用于低场强MR黑水作用(fluidattenuatedinversionrecovery,FLAIR)临床应用:80IR时,纵向磁化──缩小──零──继续增长──原先磁化量──900脉冲,TI长时间(500ms),全部组织T1对比。STIR时,纵向磁化──缩小──零──900脉冲,纵向弛豫刚至零值,该组织无法转到横向平面磁化,无信号发生,图像上该组织则呈黑色(无信号)。STIR常用于脂肪抑制。脂肪T1值是215ms,当TI150ms时,脂肪感应无信号。在短SE或长IR图像中看到高信号(白色),在STIR中显示无信号则是脂肪成份。短反转恢复序列(ShortTIinversionrecoverySTIR)IR时,纵向磁化──缩小──零──继续增长──原先磁化量──81STIR-TSE-T2WISTIRSTIR-TSE-T2WISTIR82T2FLAIR序列的图像特点及临床应用保持T2对比度的同时抑制自由水信号,突出结合水信号,便于鉴别脑室内/周围高信号病灶(如多发性硬化、脑室旁梗塞灶)以及与脑脊液信号难于鉴别的蛛网膜下腔出血,肿瘤及肿瘤周围水肿等T2FLAIR序列的图像特点及临床应用保持T2对比度的同时抑83FLAIR序列TSE-T2WIFLAIR(TIR),TI=2500msFLAIR序列TSE-T2WIFLAIR(TIR),TI=84快速反转恢复序列快速反转恢复(fastinversionrecovery,FIR)序列。了解反转脉冲的原理和IR序列后,FIR序列的理解就非常简单了,IR序列是由一个180反转预脉冲后随一个SE序列构成的,而FIR序列则是一个180反转预脉冲后随一个FSE序列构成的。由于FIR序列中有回波链的存在,与IR相比,成像速度大大加快了,相当于FSE与SE序列的成像速度差别。快速反转恢复序列85180复相180反转180反转90TI有效TETR180复相180复相t0Mz时间(ms)100%-100%t/t//18018018090TI有效TETR18018086FIR序列具有以下特点:(1)与IR序列相比,FIR序列成像速度明显加(2)由于回波链的存在,FIRT1WI序列的T1对比因受T2的污染而降低,不如IR序列;(3)由于回波链的存在,可出现与FSE序列相同模糊效应;(4)与FSET1WI序列相比,由于施加了180反转预脉冲,FIRT1WI序列的T1对比有了提高;(5)选择不同的TI可选择性抑制不同T1值组织的信号,抑制某种组织信号的TI等于该组织T1值的69%(一般用70%计算)。FIR序列具有以下特点:87梯度回波类序列梯度回波类序列88梯度回波是在射频脉冲激发后,在读出方向即频率编码方向上先施加一个梯度场,这个梯度场与主磁场叠加后将造成频率编码方向上的磁场强度差异,该方向上质子的进动频率也随之出现差异,从而加快了质子的失相位,组织的宏观横向磁化矢量很快衰减到零,我们把这一梯度场称为离相位梯度场。这时立刻在频率编码方向施加一个强度相同方向相反的梯度场,原来在离相位梯度场作用下进动频率慢的质子进动频率加快,原进动频率快的质子进动频率减慢,这样由于离相位梯度场造成的质子失相位将逐渐得到纠正,组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复,经过与离相位梯度场作用相同的时间后,因离相位梯度场引起的质子失相位得到纠正,组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复直到信号幅度的峰值,我们把这一梯度场称为聚相位梯度场;从此时间点后,在聚相位梯度场的继续作用下,质子又发生反方向的离相位,组织的宏观横向磁化矢量又开始衰减直至到零。这样产生一个信号幅度从零到大又从大到零的完整回波。由于这种回波的产生是利用了梯度场的方向切换产生的,因此称为梯度回波(gradientrecalledecho,GRE)。梯度回波是在射频脉冲激发后,在读出89因离相位梯度场引起的质子失相位得到纠正,组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复直到信号幅度的峰值,我们把这一梯度场称为聚相位梯度场(图38a、c);从此时间点后,在聚相位梯度场的继续作用下,质子又发生反方向的离相位,组织的宏观横向磁化矢量又开始衰减直至到零。这样产生一个信号幅度从零到大又从大到零的完整回波(图38a)。由于这种回波的产生是利用了梯度场的方向切换产生的,因此称为梯度回波(gradientrecalledecho,GRE)。梯度回波也称场回波(fieldecho,FE)。因离相位梯度场引起的质子失相位得到纠正,组织的宏观90梯度回波原理示意图以头颅横断面且频率编码方向为左右为例。在射频脉冲激发后(角),在频率编码方向上先施加一个右高左低的离相位梯度场,这样就造成右边的质子进动频率明显高于左边的质子,加快了质子的失相位,因而组织的横向磁化矢量很快消失。这时依然在频率编码方向上施加强度相同,方向相反即右低左高的聚相位梯度场,原来进动频率高的右边质子进动变慢,而原来进动频率低的左边质子进动变快,由于离相位梯度场造成的失相位逐渐得以纠正,组织宏观横向磁化矢量逐渐恢复,当聚相位梯度场作用时间达到与离相位梯度场一样时,离相位梯度场造成的失相位得以完全纠正,信号强度得到峰值,从此时刻后,在聚相位梯度场的继续作用下,质子又发生了失相位,组织宏观横向磁化矢量又开始出现衰减直至到零,从而形成一个完整的梯度回波。离相位梯度聚相位梯度离相位梯度聚相位梯度右右左左梯度回波原理示意图以头颅横断面且频率编码方向为左右为例。91GRE序列是最常用的快速成像序列之一,利用梯度场的正反向切换产生回波,它的序列结构特点是:短TR和小偏转角(<90°)去相位聚相位GRE序列是最常用的快速成像序列之一,利用梯度场的正反向切换92SE序列中的90°脉冲产生最大的横向磁化矢量,纵向磁化矢量为0,T1弛豫需要化很长的时间才能产生足够的纵向磁化矢量供下一次90°脉冲激发(较长的TR)。GRE序列采用小角度如30°脉冲进行激发,可产生50%的横向磁化矢量,而纵向磁化矢量保持原来的86.6%,下一个脉冲进行激发前就有足够的纵向磁化矢量。(短TR)SE序列中的90°脉冲产生最大的横向磁化矢量,纵向磁化矢量为93
梯度回波序列的特点1.采用小角度激发,加快成像速度我们都知道SE序列采用90射频脉冲对组织进行激发,90脉冲能够产生最大的横向磁化矢量,因而获得的MR信号最强。但90脉冲能量较大,因此受激发的组织需要化很长时间来完成纵向弛豫,因此一个90脉冲后需要等待很长时间才能施加下一个90脉冲,即必须选用很长的TR。梯度回波序列的特点94小角度激发有以下优点:(1)脉冲的能量较小,SAR值降低;(2)产生宏观横向磁化矢量的效率较高,与90脉冲相比,30脉冲的能量仅为90脉冲的1/3左右,但产生的宏观横向磁化矢量达到90脉冲的1/2左右;(3)小角度激发后,组织可以残留较大的纵向磁化矢量,纵向弛豫所需要的时间明显缩短,因而可选用较短的TR,这就是梯度回波序列相对SE序列能够加快成像速度的原因。小角度激发有以下优点:95平衡状态、90激发后、小角度激发后的宏观磁化矢量变化图a示平衡状态下,组织的宏观纵向磁化矢量为100%,没有宏观横向磁化矢量;图b示90脉冲激发后,宏观磁化矢量偏转90,即产生了一个最大的宏观横向磁化矢量(100%),纵向磁化矢量变为零;图c示30脉冲激发后,宏观磁化矢量偏转30,产生的横向磁化矢量为90脉冲的50%,而纵向磁化矢量保留了平衡状态下的86.6%。ZXY100%ZXY100%100%90°ZXY100%100%50%86.6%30°平衡状态a90激发后b小角度激发后c平衡状态、90激发后、小角度激发后的宏观磁化矢量变化图962.反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息在横向弛豫和SE序列中,我们曾介绍过射频脉冲激发将使组织产生宏观横向磁化矢量,射频脉冲结束后,组织的宏观横向磁化矢量逐渐衰减,衰减的原因是同相位进动的质子失相位,造成质子失相位的原因有两部分:(1)组织真正的T2弛豫;(2)主磁场不均匀。SE序列的180脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位从而获得真正的T2弛豫信息。GRE序列中施加的离相位梯度场将暂时性的增加磁场的不均匀性,从而加速了质子失相位,因此GRE序列中离相位梯度场施加后,质子的失相位是由三个原因引起的:(1)组织真正的T2弛豫;(2)主磁场不均匀;(3)离相位梯度场造成的磁场不均匀。GRE序列中的聚相位梯度场只能剔除离相位梯度场造成的质子失相位,但并不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位,因而获得的只能是组织的T2*弛豫信息而不是T2弛豫信息。2.反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息在横向973.GRE序列的固有信噪比较低
我们都知道射频脉冲关闭后宏观横向磁化矢量的衰减(即T2*弛豫)很快,明显快于T2弛豫。GRE序列利用梯度场切换产生回波,因而不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位,因此在相同的TE下,GRE序列得到的回波的幅度将明显低于SE序列,即便有时SE序列的TE长于GRE序列,其回波的幅度也常常大于后者。另一方面,GRE序列常用小角度激发,射频脉冲激发所产生的横向磁化矢量本来就比SE序列小。不难理解,GRE序列图像的固有信噪比将低于SE序列。3.GRE序列的固有信噪比较低984.GRE序列对磁场的不均匀性敏感
自旋回波类序列的特点之一是对磁场不均匀性不敏感,因为180复相脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位。在GRE序列中,回波的产生依靠梯度场的切换,不能剔除主磁场的不均匀造成的质子失相位。因此,GRE序列对磁场的不均匀性比较敏感。这一特性的缺点在于容易产生磁化率伪影,特别是在气体与组织的界面上。优点在于容易检出能够造成局部磁场不均匀的病变,如出血、血色病等。5.GRE序列中血流常呈现高信号4.GRE序列对磁场的不均匀性敏感99GRE序列的稳态(SteadyState)MZ越小,纵向弛豫越快。每一次激发,MZ进一步缩小,但纵向弛豫也同时进一步加快。数个脉冲后,这两种相反的过程将达到平衡(稳态)。自此,每次脉冲继发后,MZ保持相同。1.纵向磁化矢量稳态GRE序列的稳态(SteadyState)MZ越小,纵向弛100100%100%50%100%50%70%100%50%70%35%100%50%70%35%65%100%50%70%35%65%32.5%平衡态第一次激发后第二次激发前第二次激发后第三次激发前第三次激发后60度脉冲60度脉冲60度脉冲第四次前:63.5%第四次后:31.75%第五次前:63%……100%100%50%100%50%70%100%50%70101横向磁化矢量稳态及稳态自由进动
GRE由于连续使用小角度脉冲进行激发,达到稳态。横向磁化矢量稳态及稳态自由进动102
纵向磁化矢量和横向磁化矢量都达到稳态的GRE序列也被称为稳态自由进动序列(SSFP)SSFP中,一个TR间期内组织的Mxy存在两种稳定的变化①本次小角度脉冲产生Mxy,脉冲施加结束时最大,随时间推移发生FID,叫SSFP-FID②本次小角度脉冲对上一次小角度脉冲所产生的Mxy进行重聚,随时间推移Mxy逐渐恢复,在下一次脉冲来临时刻达到最大,叫SSFP-重聚焦
纵向磁化矢量和横向磁化矢量都达到稳态的GRE序列也被称103
扰相GRE序列当GRE序列的TR明显大于组织的T2值时,下一次脉冲激发前,组织的横向弛豫已经完成,即横向磁化矢量几乎衰减到零,这样前一次脉冲激发产生的横向磁化矢量将不会影响后一次脉冲激发所产生的信号。但当TR小于组织的T2值时,下一次脉冲激发前,前一次脉冲激发产生的横向磁化矢量尚未完全衰减,这种残留的横向磁化矢量将对下一次脉冲产生的横向磁化矢量产生影响,这种影响主要以带状伪影的方式出现,且组织的T2值越大、TR越短、激发角度越大,带状伪影越明显。扰相GRE序列104
为了消除这种伪影我们必需在下一次脉冲施加前去除这种残留的横向磁化矢量,采用的方向就是在前一次脉冲的MR信号采集后,下一次脉冲来临前对质子的相位进行干扰,使其失相位加快,从而消除这种残留的横向磁化矢量。干扰的方法:施加扰相位梯度场,可只施加于层面选择方向或三个方向都施加。为了消除这种伪影我们必需在下一次脉冲施加前去除这种105
我们把施加了扰相位梯度场或扰相位射频脉冲的梯度回波序列称为扰相GRE序列。这个序列在不同的公司有着不同的名称,如GE公司称之为SPGR(spoiledgradientrecalledecho),西门子公司称之为FLASH(fastlowangleshot),飞利浦公司称之为FFE(fastfieldecho)。我们把施加了扰相位梯度场或扰相位射频脉106扰相GRE序列结构示意图与常规GRE序列相比,扰相GRE序列唯一的不同就是在前一次脉冲的回波采集后,下一次脉冲来临前,在层面选择方向、相位编码方向及频率编码方向都施加了一个很强的梯度场,人为造成磁场不均匀,加快了质子失相位,以彻底消除前一次脉冲的回波采集后残留的横向磁化矢量。
离相位梯度聚相位梯度TETR射频脉冲层面选择梯度相位编码梯度频率编码梯度/读出梯度MR信号扰相扰相扰相扰相GRE序列结构示意图与常规GRE序列相比,107FLASH-T1WI临床应用腹部屏气FLASH-T1WIFLASH-2D,FLASH-3DMRA超快速FLASH-3D对比增强MRA骨关节FLASH-2D,FLASH-3D-T1WIFLASH-T1WI临床应用腹部屏气FLASH-T108FLASH-T1WI用于肝脏平扫和动态强化FLASH-T1WI用于肝脏平扫和动态强化109脂肪抑制FLASH-T1WI清楚显示胰腺FLASH-T1WIFLASH-T1WI+FS脂肪抑制FLASH-T1WI清楚显示胰腺FLASH-T1WI110FLASH-T1WI显示肾脏病变FLASH-T1WI显示肾脏病变111B.FLASH序列MRATOF-MRA或PC-MRATR=20-40msTE=7ms2D或3D3D-TOFMRAB.FLASH序列MRATOF-MRA或PC-MRA3D-112TOF-MRA或PC-MRA2D或3DTOF-MRA或PC-MRA1133D-TOFHR-MRA脑血管畸形(A-VM)3D-TOFHR-MRA脑血管畸形(A-VM)114C.FLASH-3D对比增强MRA极短的TR、TETR:3-10msTE:1-3ms极快的扫描速度6-25秒采集15-50层,可进行屏气扫描可采用减影技术减低背景信号C.FLASH-3D对比增强MRA极短的TR、TE115影像技术学MR检查技术课件116D.FLASH-T1WI显示关节软骨扫描参数TR:300-800msTE:10ms左右翻转角度:60度FLASH-T1WI序列用于显示关节软骨可采用二维或三维序列加用脂肪抑制技术更有利于软骨的显示D.FLASH-T1WI显示关节软骨扫描参数117(2)、扰相梯度回波T2*WI成像参数:TR300-800msTE15~40ms激发角度<30度临床应用:椎间盘病变半月板病变陈旧出血病变优点:成像速度快对关节软骨、半月板、椎间盘显示较好有利于陈旧出血的显示缺点:对其他结构显示欠佳对磁场不均匀比较敏感(2)、扰相梯度回波T2*WI成像参数:优点:118FLASH-T2*W用于脊柱颈椎间盘横断面显示较好胸、腰椎间盘显示不如TSE-T2WI序列椎管内结构显示不如TSE-T2WI序列,特别是矢状面FLASH-T2*W用于脊柱颈椎间盘横断面显示较好119FLASH-T2*WI显示半月板半月板病变显示最敏感应与SE、TSE相结合关节软骨也呈高信号,但与关节液重叠,因而显示关节软骨应采用FLASH-T1WI+脂肪抑制FLASH-T2*WI显示半月板半月板病变显示最敏感120影像技术学MR检查技术课件121梯度回波类序列扰相梯度回波(SpoiledGRE)真实稳态进动快速成像(TrueFISP)磁化准备梯度回波序列(MP-GRE)梯度回波类序列扰相梯度回波(SpoiledGRE)122颅脑超快速成像腹部结构成像心血管电影3D采集用于内耳水成像3D超快速采集用于无创性冠脉成像临床应用:颅脑超快速成像临床应用:123TrueFISP-T2*WI应用于颅脑Siemens1.5TTR=10msTE=3msThickness=6mmMatrix=512×512NEX=2TA=10秒TrueFISP-T2*WI应用于颅脑Siemens1.124TrueFISPT2*WI在腹部的应用TrueFISPT2*WI在腹部的应用125影像技术学MR检查技术课件126耳蜗-前庭神经耳蜗-前庭神经1273DFIESTA显示内耳3DFIESTA显示内耳128梯度回波类序列扰相梯度回波(SpoiledGRE)真实稳态进动快速成像(TrueFISP)磁化准备快速梯度回波序列(MP-RAGE)梯度回波类序列扰相梯度回波(SpoiledGRE)129StressMRCourtesyofERESAImagingCenter,Valencia,SpainStressMRCourtesyofERESAIma130双肾冠状面TurboFLASHT1WI双肾冠状面TurboFLASHT1WI131平面回波成像序列EchoPlanarImaging(EPI)平面回波成像序列132回波平面成像(echoplanarimaging,EPI)是目前最快的MRI信号采集方式,单层图像的信号采集时间可缩短到100毫秒以内梯度回波的一次激发采集多个回波的形式。普通梯度回波为一次脉冲激发后利用梯度线圈反向切换一次采集一个梯度回波;EPI是在一次脉冲激发后依靠梯度线圈的连续正反向切换,采集一连串梯度回波信号回波平面成像(echoplanarimaging,EPI133四平面回波序列(echoplanarimaging,
EPI)四平面回波序列(echoplanarimaging,134EPI可分为多次激发(Multishot)EPI单次激发(Singleshot)EPIMS-EPI是在一次脉冲激发后利用读出梯度线圈的连续反向切换采集多个梯度回波信号,填充部分K空间。通过多次如此重复激发和采集完成整个K空间的填充。SS-EPI是在一次脉冲激发后利用读出梯度线圈的连续反向切换,采集填充整个K空间所需的全部梯度回波信号。EPI可分为MS-EPI是在一次脉冲激发后利用读出梯度线圈的135EPI技术仅仅是MR信号的采集方式,而非MRI扫描序列。EPI必须结合特定的激发脉冲才能成为真正的MRI序列可以与SE、GRE、IR序列结合采集图像信号,常用的是SE-EPI(RARE)。硬件要求高,梯度切换快,磁场均匀度高(高场强1.5T以上)、强大计算机软件。EPI技术仅仅是MR信号的采集方式,而非MRI扫描序列。EP136IR-EPIT1WI主要用于心肌灌注加权成像采用短回波链的多次激发IR-EPIIR-EPIT1WI主要用于心肌灌注加权成像137反转恢复EPI序列(IR-EPI)反转恢复EPI序列(IR-EPI)138GRE-EPIT2*WI的临床应用:脑fMRI
脑灌注加权成像GRE-EPIT2*WI的临床应用:139梯度回波EPI序列(GRE-EPI)梯度回波EPI序列(GRE-EPI)140热痛觉刺激脑功能成像热痛觉刺激脑功能成像141超急性期脑梗塞发病2小时超急性期脑梗塞142SE-EPI-T2WI的临床应用:颅脑(不能配合的病人)、腹部T2WI成像(T2对比优于其他屏气T2WI,但伪影较重)水分子扩散加权成像(diffusion-weightedimaging,DWI)DiffusionTensorImagingSE-EPI-T2WI的临床应用:143自旋回波EPI序列(SE-EPI)一般用于T2WI或水分子扩散加权成像(DWI)自旋回波EPI序列(SE-EPI)一般用于T2WI或水分子扩144SE-EPI-T2WI用于颅脑常规T2WISE-EPIT2WISE-EPI-T2WI用于颅脑常规T2WISE-EPIT145SE-EPI-T2WI用于肝脏SE-EPI-T2WI用于肝脏146扩散加权成像扩散加权成像147扩散加权成像诊断超急性期脑梗塞扩散加权成像诊断超急性期脑梗塞148第二节成像参数选择一、与图像质量有关的成像参数第二节成像参数选择一、与图像质量有关的成像参数149SNR信噪比:正确信号与噪声信号之比。与图像SNR(信噪比)有关的主要成像参数:
MRI信号(S):净磁矢量在横向平面进动时在接收线圈内感应出的电流。
噪声(N)来源:磁体内患者的体质结构、检查部位和设备系统固有的电子学噪声。
1、质子密度影响2、体素大小的影响3、TR、TE和翻转角度4、NEX(回波次数)5、接收带宽6、线圈类型SNR信噪比:正确信号与噪声信号之比。150质子密度低的区域如致密骨、肺仅能产生低信号,因而SNR低;质子密度高的区域如脑、软组织能产生高信号,故SNR高。1、质子密度的影响SNR
质子密度低的区域如致密骨、肺仅能产生低信号,因1、质子151T1加权
T2加权
骨的质子密度低,产生低信号,SNR低;脑组织的质子密度高,产生高信号,SNR高。T1加权T2加权1522、体素大小的影响(1)与SNR成正比:体素、FOV、层厚、像素(2)与SNR成反比:矩阵(160*160,192*192,256*256)SNR
2、体素大小的影响(1)与SNR成正比:体素、FOV、层厚、153矩阵对图像SNR的影响SNR
T1WI,矩阵512×256,FOV24×18cm,NEX:1,层厚6.0mm,空间分辨力相对较高,而SNR相对较低,图像粗糙。T1WI,矩阵256×128,FOV,NEX,层厚同a,空间分辨力相对较低,而SNR相对较高,图像较细腻。矩阵对图像SNR的影响SNRT1WI,矩阵512×256,1543、TR、TE和翻转角的影响SNR
增加TR-SNR升高;减少TR-SNR下降。增加TE-SNR下降;减少TE-SNR升高。翻转角度为90°时,产生的信号量最大,SNR最高;反之,角度越小,产生的信号量越少,SNR越低。
3、TR、TE和翻转角的影响SNR增加TR-SNR升高;减155SNR
TR对SNR的影响SET1WI:TR=560msTE=20ms扫描时间:1分41秒SET1WI:TR=240msTE=20ms扫描时间:1分31秒增加TR-SNR升高;减少TR-SNR下降。SNRTR对SNR的影响SET1WI:TR=560msSE156SNR
TE对SNR的影响增加TE-SNR下降;减少TE-SNR升高。ImageA:TE=423ms ImageB:TE=740ms ImageC:TE=1199msSNRTE对SNR的影响增加TE-SNR下降;减少TE-S157SNR
翻转角对SNR的影响翻转角度为20°时,SNR相对较低,图像粗糙。翻转角度为85°时,SNR相对较高,图像较细腻。SNR翻转角对SNR的影响翻转角度为20°时,SNR相对较1584、NEX对SNR的影响NEX(numberofexcitation):也称平均次数(NSA),是数据采集的重复次数。
SNR与NEX1/2成正比,增加NEX可提高图像的SNR。4、NEX对SNR的影响NEX(numberofexci159SNR
NEX对SNR的影响NEX=1,SNR下降扫描时间:1分24秒NEX=4,SNR增加1倍,但扫描时间增加4倍。扫描时间:5分11秒SNRNEX对SNR的影响NEX=1,SNR下降NEX=41605、接收带宽对SNR的影响SNR
接收带宽:是指读出采样的频率范围或单位时间内频率编码方向的采样次数。减少接收带宽将使采样速度减慢,但接收到的噪声量相对减少,SNR增高。5、接收带宽对SNR的影响SNR接收带宽:是指读出采样的频1615、接收带宽对SNR的影响SNR
接收带宽=20.8KHZ,SNR下降接收带宽=6.9KHZ,SNR增高接受带宽减少到一半,SNR增加40%,时间延长1倍,增加化学位移伪影。5、接收带宽对SNR的影响SNR接收带宽=20.8KHZ,1626、线圈类型的影响SNR
在成像中选用的线圈合适与否直接影响信号的接收量,也影响SNR。应选择合适的线圈,并合被成像的组织位于线圈的敏感容积内。6、线圈类型的影响SNR在成像中选用的线圈合适与否直接影响163不同部位采用不同线圈实现全身成像多通道线圈为加快MR成像速度和提高图像质量提供保障不同部位采用不同线圈实现全身成像多通道线圈为加快MR成像速1648NVARRAY_A8NVARRAY_A165单通道头部线圈,SNR降低6、线圈类型的影响SNR
8通道头部线圈,SNR升高单通道头部线圈,SNR降低6、线圈类型的影响SNR8通道头166总之,SE脉冲序列获得的SNR相对较高;矩阵越大、FOV越小、层面越薄则体素越小,SNR越低;短TR、长TE将使SNR降低;增加NEX将使SNR相对增高;选用合适的线圈可使SNR增高。总之,SE脉冲序列获得的SNR相对较高;矩阵越大、FOV越小167(二)CNR(对比噪声比)CNR:是指图像中相邻组织、结构间SNR的差异性。CNR=SNR(A)-SNR(B)低对比分辨力:图像中可辨认的信号强度差别的最小极限影像因素:1.脉冲序列和成像参数(TR,TE,TI,FA)2.NEX,体素,接受带宽,线圈类型。(二)CNR(对比噪声比)CNR:是指图像中相邻组织、结构间168
SNR、CNR测量示意图方框灰色区域代表视野(FOV),白色区域代表FOV中颅脑横断面图像的成像组织区域。图a为SNR测量示意图,小虚框1和2分别代表组织区和背景区所选的感兴趣区。SNR为组织信号强度平均值与背景噪声的标准差之比,即SNR=SI1/SD2。图b为CNR测量示意图,黑圆区域代表病变,小虚框1、2、3分别代表病变、正常组织和背景所选的感兴趣区。CNR为两种组织信号强度平均值差的绝对值与背景噪声的标准差之比,即CNR=SI1-SI2/SD3。SNR、CNR测量示意图方框灰色区域代表视野(FOV)169灰质白质脑脊液CNR灰质白质脑脊液CNR170(三)空间分辨率概念:图像中可辨认出相邻空间关系的最小物体的几何尺寸,既对细微结构的分辨力。影像因素:1.体素、像素小—空间分辨率高。2.层厚薄—空间分辨率高。3.FOV一定,矩阵越大—空间分辨率高。4.矩阵一定,FOV越小—空间分辨率高。(三)空间分辨率概念:图像中可辨认出相邻空间关系的最小物体的171空间分辨率与矩阵、FOV的关系空间分辨率与矩阵、FOV的关系172矩阵对图像空间分辨力的影响T1WI,矩阵512×256,FOV24×18cm,NEX:1,层厚6.0mm,空间分辨力相对较高,而SNR相对较低,图像粗糙。T1WI,矩阵256×128,FOV,NEX,层厚同a,空间分辨力相对较低,而SNR相对较高,图像较细腻。空间分辨力
矩阵对图像空间分辨力的影响T1WI,矩阵512×256,F173(四)扫描时间概念:完成数据采集的时间。扫描时间越长则发生运动伪影的机会越多,在连续采集方式时仅影响正在采集的层面。而在2D和3D容积采集时,将影响所有层面。如SE序列:扫描时间=TR×相位编码次数×NEX(四)扫描时间概念:完成数据采集的时间。扫描时间越长则发生174NEX对扫描时间的影响NEX=1,SNR下降扫描时间:1分24秒NEX=4,SNR增加1倍,但扫描时间增加4倍。扫描时间:5分11秒NEX对扫描时间的影响NEX=1,SNR下降NEX=4,175二、成像参数的选择图像质量与成像参数选择参数不利影响最佳SNRNEX↑矩阵↓层厚↑接受带宽↓FOV↑TR↑TE↓扫描时间↑空间分辨力↓空间分辨力↓最短TE↑,化学位移伪影↑空间分辨力↓T1加权↓T2加权↓最佳空间分辨力(方形FOV)层厚↓矩阵↑SNR↓,扫描范围↓SNR↓,扫描时间↑二、成像参数的选择图像质量与成像参数选择参数不利影响最佳SN176选择参数不利影响最短扫描时间FOV↓TR↓相位编码次数↓NEX↓容积采集层数↓SNR↓,扫描范围↓包裹伪影↑SNR↓,成像层数↓空间分辨力↓SNR↓SNR↓选择参数不利影响最短扫描FOV↓SNR↓,扫描范围↓包裹伪影177成像参数的选择的基本原则应根据检查目的和检查部位选择合适的脉冲序列、图像信号的加权参数的扫描平面。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。在设置成像参数时,应特别注意SNR是图像质量的最重要因素。尽量采用短的扫描时间。应当注意人体不同解剖部位信号强弱的差异。成像参数的选择的基本原则应根据检查目的和检查部位选择合适的脉178第三节流动现象的补偿技术一、流动状态的主要类型:1、层流:规律、稳定的流动状态,管腔中心流速快,贴管壁处流速相对较慢。2、紊流:又称湍流,无规律的流动状态,含多种不同方向且流速随机波动的流动成分。3、涡流:层流经管腔狭窄处时产生的一种流动状态,狭窄处速加快,而在狭窄后管壁处呈漩涡状流动。4、滞流:停滞或极慢的流动。层流层流紊流狭窄涡流第三节流动现象的补偿技术一、流动状态的主要类型:层流层流紊179二、流动现象:1、时间飞越:timeofflight(TOF现象)流动质子(流体)在成像过程中,因流入或流出成像容积而引起其信号强度改变,称时间飞跃效应。包括:高流速信号缺失(highvelocitysignalloss),进入现象(entryphenomenon).二、流动现象:180高流速信号缺失(highvelocitysignalloss)如果血流方向垂直或接近垂直于扫描层面,当施加90脉冲时,层面内血管中的血液和周围静止组织同时被激发。当施加180复相脉冲时(TE/2),层面内静止组织受到激发发生相位重聚产生回波;被90脉冲激发过的血液在TE/2时间内已经离开受激发层面,不能接受180脉冲,不产生回波;高流速信号缺失(highvelocitysignall181而此时层面内血管中为TE/2时间内新流入的血液,没有经过90脉冲的激发,仅接受180脉冲的激发也不产生回波,因而血管腔内没有MR信号产生而表现为“黑色”,也叫流空。在一定范围内,TE/2越长,层面越薄,流空效应越明显。而此时层面内血管中为TE/2时间内新流入的血液,没有经过90182流空效应示意图用浅灰色表示静止组织;虚线范围表示扫描层面;白色表示血管内血流,血流方向垂直于扫描层面。流空效应示意图用浅灰色表示静止组织;虚线范围表示扫描层面183流空效应动静脉流空效应-FSE序列流空效应动静脉流空效应-FSE序列184FSE序列-显著流空效应FSE序列-显著流空效应185梯度回波序列上血流信号示意图虚线范围表示梯度场和接受线圈的有效区域;浅灰色表示静止组织;深灰色区域表示扫描层面;白色表示血管内血流,血流方向垂直于扫描层面。梯度回波的产生不需要进行层面选择,尽管血液流走,只要不离开读出梯度场和采集线圈的有效范围,仍然可以产生回波ii梯度回波序列上血流信号示意图虚线范围表示梯度场和接受线圈186流入增强效应-GRE序列流入增强效应-GRE序列187进入现象(流入相关增强)成像层面内的静止组织受到射频脉冲反复激励后趋于饱和现象,即不能接受新的脉冲激发产生足够大的宏观横向磁化矢量,因而信号发生衰减,信号变弱。而对于血流来说,总有未经激发的质子群流入扫描层面,经脉冲激发后产生宏观磁化矢量,产生较强的信号,与静止组织相比表现为高信号。进入现象(流入相关增强)成像层面内的静止组织受到射频脉冲反复188该效应与流动质子受到的激励次数有关,因此长TR、薄层面、流速快、流动方向与层面选择方向相反时,流动质子受到的激励次数少,流动相关增强显著;反之,不显著。该效应与流动质子受到的激励次数有关,因此长TR、薄层面、流速189表现为低信号的血流流空效应:血流方向垂直或接近垂直扫描层面扫描层面内质子群位置移动造成的信号衰减:位置变化主磁场环境变化180°脉冲无法纠正这种失相位层流流速差别造成的失相位:一个体素内的质子群流速不等失相位层流引起分子旋转造成的失相位湍流:无规律的运动,造成质子群失相位表现为低信号的血流流空效应:血流方向垂直或接近垂直扫描层面190表现为高信号的血流(1)流入性增强:血流上游方向第一层内血流的流入效应最强,信号最高舒张期假门控现象:TR刚好与心动周期吻合,激发和采集刚好落在舒张中后期流速非常缓慢的血流:T2WI为高信号偶回波效应:质子群沿着相位编码方向移动,偶数次梯度场变化可使已经离散的质子群发生相位重聚表现为高信号的血流(1)流入性增强:血流上游方向第一层内血流191表现为高信号的血流(2)梯度回波序列:梯度回波序列是利用梯度场的切换产生,切换产生回波利用超短TR和TE的稳态进动梯度回波序列:速度太快,血液流动对图像影响很小,表现出血液T2*较长的特点利用对比剂和超短TR和TE的梯度回波T1WI序列:对比剂显著缩短T1,同时由于激发采集时间超短,流动影响很小表现为高信号的血流(2)梯度回波序列:梯度回波序列是利用梯度192流动运动伪影斜行进入成像层面的流动质子,在受到RF脉冲激励后至信号采集之间的TE期间内位置发生了变化,引起空间编码错位。血管内搏动性血流引起的血管重影,这种伪影总是发生在相位编码方向上而与血流方向无关,称生重像伪影或相位错位。流动运动伪影斜行进入成像层面的流动质子,在受到RF脉冲激励后193重像伪影空间编码错位重像伪影空间编码错位194三、流动现象的补偿:1、梯度磁距重聚相位(静脉和较小动脉内的血流)
2、预饱和(血流和脑脊液显示为低信号的T1WI及PDWI)3、偶数回波重聚相位(用于T2WI)三、流动现象的补偿:195梯度磁距重聚相位(gradientmomentrephasing)又称流动补偿,用于补偿沿某一梯度场方向流动质子的体素内相位离散。方法:通过选层梯度和/或读出梯度的极性变化作为补偿梯度,使流动质子的相位变化为零面重聚相位,即同一体素内流动质子与静止质子相位相同,体素产生高信号。梯度磁距重聚相位(gradientmomentreph196预饱和预置饱和(presaturation),是最常用的饱和技术。它是对某一区域的全部组织在射频脉冲激发前预先施加非选择性预饱和射频脉冲,使其纵向磁化全部被饱和。随后立即进行目标区的激发及