磁共振功能成像17页PPT

• 空气芯永磁体（Air-cored resistive magnets） • 铁芯永磁体（Iron-cored resistive magnets）
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空气芯永磁体：四个线圈水平或竖直放置
主磁体（Magnet）
• 主磁体是MRI的核心部分，它提供一个具有一定场强的均匀稳定的静 磁场。磁体性能的优势取决于其磁场的均匀度、稳定度和磁场强度。
• 其他部件（梯度接口板、 辅助电缆及滤波器）。
梯度波形发生器
梯度线圈：X、Y、Z梯 度线圈分别独立，封装 在玻璃纤维制作的大圆 柱体内，装在磁体孔径 内。Z梯度线圈由两个 反向的线圈串联组成， 两个线圈的电流大小相 等，方向相反。X、Y 梯度线圈由一对8字型 线圈组成，每一个线圈 包含四个部分。
梯度线圈产生磁力线与 主磁场同向或反向。
– 负载效应：仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应
– 去耦：阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路，防止发生不可预测的
反馈，影响下一级放大器或其它电路正常工作。
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鞍形线圈
鸟笼式线圈
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谢谢！ 14
超导磁体线圈： 基于均匀性的 考虑常使用 4-8组独立的线圈。 *NbTi细丝包埋在铜材中；
*铜材：失超时保护超导线圈；
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梯度系统（Gradient system）
• 梯度：磁场沿着选择的方向线性变化
• 共振频率与场强成正比
10பைடு நூலகம்
梯度系统主要组件有：
• 梯度线圈组件 • 梯度放大器 • 梯度波形发生器
• RF线圈基本理论—谐振电路：电容、电感串联或并联
– 梯形网络：串联电感和分路（shunt）电容—低通；串联电容和分路电 感—高通

我们可能认为MRI已经可以区分质子含量不同的组织 了。然而遗憾的是MRI仪的接收线圈并不能检测到宏 观纵向磁化矢量，也就不能检测到这种宏观纵向磁化 矢量的差别。
接受线圈能够检测到的是旋转的宏观横向磁化矢量，因为 旋转的宏观横向磁化矢量可以切割接收线圈产生电信号。
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MR 只能采集旋转的横向磁化矢量
N
S
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
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进入主磁场后人体被 磁化了，产生纵向宏 观磁化矢量
不同的组织由于氢质 子含量的不同，宏观 磁化矢量也不同
磁共振不能检测出纵 向磁化矢量
小结
进入主磁场后，质子自旋产生的核磁
与主磁场相互作用发生进动
进动使每个质子的核磁存在方向稳定的纵向 磁化分矢量和旋转的横向磁化分矢量
由于相位不同，只有宏观纵向磁化矢量产生， 并无宏观横向磁化矢量产生
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某一组织（或体素）产生的宏观矢量的大小与其含有 的质子数有关，质子含量越高则产生宏观纵向磁化矢 量越大。
产生核磁
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用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
1、1H的磁化率很高； 2、1H占人体原子的绝大多数。
通常所指的MRI为氢质子的MR图像。
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人体元素
1H
14N
31P
13C 23Na
39K 17O 2H
19F
氢 质 子 多
氢 质 子 少
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• 1983年，MRI设备进入市场。 • MRI设备具有对软组织成像好的优点。把大量的波谱分析技术运用到医用MRI设
备上，使MRI设备不仅可获得解剖学信息，而且可获得其他方面的信息，如生理 和生化方面的信息。
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二、主要特点及临床应用
MRI 与 CT 各 有 优 点 ， 可 以 互 相 补 充 。 通 过 MRI设备与CT扫描机的性能比较和临床应用比较， 可以看出：MRI设备的优点为： ①多参数成像，可提供丰富的诊断信息 ②多方位成像 ③大视野成像 ④组织特异性成像 ⑤人体能量代谢研究 ⑥无电离辐射，即无创性检查 ⑦无骨伪影干扰
曲（Spin Warp）成像法。 • 1977年，达马丁完成了首例动物活体肿瘤检测成像，并获得首张人体活体
MRI设备图像。
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• 1980年，阿勃亭（Aberdeen）领导的研究小组发表了利用二维傅立叶变换对 图像进行重建的成像方法。该成像方法效率高、功能多、形成的图像分辨力高、 伪影小，目前医用MRI设备均采用该算法。
从每个体素的MR信号中获得与像素灰度值有关的数 据并产生MR图像，MR图像重建是采用傅里叶变换的 方法。
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幅度
幅度
时间
频率
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感谢您的观看！
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三、驰豫
驰豫是指自旋系统由激发态恢复至其平衡态 的过程，也就是纵向磁化恢复和横向磁化衰减 的过程。
Z
B0 Mxy
M Mz
X
Y
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（1）纵向驰豫及纵向驰豫时间

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出血：影像表现很复杂，与出血的部位、 时间有关
① 《24h仅见周围水肿征象； ② 1~3天急性期，脱氧血红蛋白可使T2缩
短且水肿更明显； ③ 3~14天亚急性期，红血球溶解破坏，脱
氧血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，T1弛 豫明显缩短T2弛豫延长，周围水肿存在； ④ 》14天慢性期，高铁血红蛋白氧化为半 色素，含铁血红蛋白沉积血肿周边部。
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TR为重复时间， 越长图像对比度越高 TE 为回波时间 在自旋回波和梯度回波中二者共同决定图像
对比度。
T1、T2 是组织固有属性，在相同磁场不同 组织表现不同T1、T2 ，在磁共振图像上出 现不同的像素亮度。
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根据弛豫值T1、T2定义，90˚射频脉冲停止后， 纵向磁化矢量增长到原值的63%所需时间为T1 值； 长T1组织，磁化矢量恢复慢，在短TR序列 中，有效TE时间点采集的磁化矢量没有恢复到 足够大，处于低值水平，所以长T1组织为低信 号，短T1组织为高信号。
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病变在MRI上通常有四种信号强度的改变：
①等信号强度：指病变与周围组织呈相同灰度，平 扫MRI上无法识别病灶，有时需借助MRI对比剂的 顺磁性效应以增加病变信号强度，使之与周围组 织产生对比差别；
②低信号强度：MRI片上病灶信号强度不及周围组 织亮；
③高信号强度：MRI片上病变组织的信号强度高于 周围组织；
流动血液：信号强度与流速有关，射 频脉冲和采集信号的时间差，出现流 空信号，涡流、层流可出现信号差别。
气体：质子密度最小，信号趋向零。 水：质子密度极高，具有长T1和长T2
弛豫特点。
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一、磁共振成像基本原理 二、磁共振常见物质的信号特点 三、病理组织的信号特点 四、中枢神经系统磁共振成像常用序列 五、磁共振图片展示

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不同场强 的MRI系 统，采用 同样的视 觉刺激显 示V5区域 的结果差 异。
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精神分裂症患者3.0T MRI在静息状态下的脑
功能联结
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正常志愿者静息状态下脑功能联结
（3.0T MRI）
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小结
脑功能MRI检查采用一种超快采集技术，分别 获取脑皮质静止期和活动期的MR信号图像。为产 生各种有意义的脑功能信号，需要合理设计任务， 并通过某种方式刺激大脑活动。受到激活的皮质 活动时，局部血流量增加。将两套图像的信息剪 影处 理，就可显示功能性脑活动的部位和程度。 脑功能MRI检查有助于了解大脑的工作原理，包 括肢体运动、视觉与嗅觉反应、中医针灸、心算 加工、记忆存贮等方面，并可能揭示疼痛、卒中、 癫痫、抑郁症、药物成瘾以及其他行为异常的发 生机制。目前，相关工作仍处于科学研究和探索 阶段。
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磁共振功能成像
二 BOLD成像原理
1 基于BOLD效应的fMRI是利用脑组织中血氧饱和 度的变化来制造对比的MRI技术。
2 当大脑一区域被激活时，该区域组织耗氧量增多， 脱氧血红蛋白增多；同时该区域血流灌注增多带 来更多的氧合血红蛋白。氧合血红蛋白与脱氧血 红蛋白比例增高，导致T2WI或T2﹡WI信号增高。
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平面回波成像序列（EPI）
4 EPI分类：（1）按激发次数分类：MS-EPI 及SS-EPI，SS-EPI快，MS-EPI图像质量 优，SNR高，伪影少。
（2）按EPI准备脉冲分类：EPI本身是一种采 集方式，不是真正的序列，需要结合一定 的准备脉冲方能成为真正的成像序列。根 据准备脉冲不同，EPI序列分3种：梯度回 波EPI（GRE-EPI）、自旋回波EPI、反转 恢复EPI（IR-EPI）

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• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
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• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
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二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）

TE 35ms或144ms Voxel size 15~20mm NEX 8 Scan time 3‘40“
参数选择对MRS的影响
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SNR Cho/cr Naa/cr Scan time sensitivity
采集次数增加
_
_
体素大小
_
_
_
TR延长
—
—
TE延长
_
不同TE对波谱的影响（ PRESS3）4
MRS技术及基本原理
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射频脉冲 原子核激励 驰豫
信号呈指数衰减（自由感应衰减）
傅立叶变换
MRS显示
振幅与频率的函数即MRS
MRS技术及基本原理 17
利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象 不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子
核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强 度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象 称为化学位移 不同化合物的相同原子核之间，相同的化合物不同 原子核之间，共振频率的差别就是MRS的理论基础
选择检查方法：单体素和多体素
具体的步骤：扫描参数、定位、饱和带、预扫描匀场、数据 采集、后处理分析
MRS空间定位及序列选择
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激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM)
点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)
序列及扫描参数
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SV, press TR 1500 ms TE 144/35 ms FOV 24 cm Voxel size 20
mm NEX 8 Scan time 3 min
自动预扫描后获得的参 数：

磁共振功能成像的应用将促进医学影像学与其他学科的交叉融合， 推动医学领域的发展。
提高医疗服务水平
磁共振功能成像的应用将提高医疗服务的质量和效率，为患者提 供更好的医疗体验。
THANKS
感谢观看
磁共振功能成像的优势与局限性
优势
无创、无辐射损伤、多参数成像 、高软组织分辨率等。
局限性
检查费用较高、检查时间长、对 运动伪影敏感等。
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磁共振功能成像在神经系统疾病中的
应用
脑肿瘤
总结词
磁共振功能成像在脑肿瘤的诊断、治疗和预后评估中具有重要作用。
详细描述
磁共振功能成像技术可以检测肿瘤的位置、大小和扩散情况，有助于医生制定 更精确的治疗计划。同时，通过观察肿瘤的代谢和血流情况，可以评估治疗效 果和预测复发风险。
该技术可以提供高分辨率、高对比度的图像，并且无辐射， 对人体无害。
临床应用的意义和价值
磁共振功能成像能够提供更深入的生理和病理生理信息，有助于疾病的早期诊断和 预后评估。
该技术能够检测到传统影像学检查难以发现的细微病变，提高诊断的准确性和可靠 性。
磁共振功能成像还可以用于监测治疗效果和评估病情进展，为临床医生制定治疗方 案提供重要依据。
分析和处理，提高诊断准确性和可靠性。
新型成像技术
02
研究和发展新的磁共振功能成像技术，如高分辨率成像、多模
态成像等，以满足临床对诊断和治疗的更高要求。
实时成像与导航技术
03
实现实时成像和导航技术，为手术和介入治疗提供更精确的定
位和导航信息。
在临床诊断和治疗中的作用与价值
01
02
03
精准诊断
磁共振功能成像能够提供 更精准的定位和定性信息， 有助于医生对疾病的早期 发现和准确诊断。

局限性
检查费用较高、检查时间长、对 金属植入物敏感、部分患者不适 宜进行检查等。
02 MRI解剖学基础
头部MRI解剖
脑干与小脑
脑室与脑池
展示脑干和小脑的MRI图像，解释其 结构与功能。
介绍脑室和脑池的MRI表现，阐述其 临床意义。
脑皮质与髓质
通过MRI图像展示脑皮质和髓质的解 剖特点，解释其在神经系统中的作用。
信号产生与接收
通过施加射频脉冲，使原子核发生 能级跃迁并释放出能量，被探测器 接收并转化为电信号，再经过计算 机处理形成图像。
成像原理
利用不同组织对射频脉冲的吸收和 散射程度不同，通过测量磁场中原 子核的共振频率和相位信息，重建 出人体内部结构的图像。
MRI技术发展历程
1971年
第一台医用核磁共振成像仪问 世。
腹部MRI解剖
腰椎与肾脏
展示腰椎和肾脏的MRI图像，解释其在腹部结构中的功能。
肝脏与脾脏
通过MRI图像展示肝脏和脾脏的解剖特点，阐述其在消化系统中的作用。
03 正常MRI解剖图像展示
正常头部MRI解剖图像
总结词
展示大脑、脑干、小脑等结构
详细描述
正常头部MRI解剖图像可以清晰地展示大脑、脑干和小脑等重要结构，以及它们 之间的相互关系。这些结构包括灰质、白质、脑室和脑池等，对于诊断神经系统 疾病具有重要意义。
疗效评估
手术后或放化疗后，MRI 可用于评估肿瘤缩小或消 退的情况，监测疗效。
血管疾病的诊断与评估
动脉粥样硬化
MRI能够检测动脉粥样硬化的早期病变，对预防 心血管事件具有重要意义。
血管狭窄与阻塞
MRI能够评估血管狭窄和阻塞程度，为治疗方案 的选择提供依据。

穿着要求
穿着舒适、无金属纽扣或拉链的衣 服进行检查。
检查中的安全问题
保持静止
在检查过程中，需要保持静止不动，以免影 响成像效果。
遵循医生指导
在检查过程中，需要遵循医生的指导，如保 持正常呼吸、不要憋气等。
观察身体反应
在检查过程中，需要观察身体是否有不适反 应，如有异常应及时告知医生。
避免携带电子设备
02
磁共振成像系统
磁体系统
01
磁体类型
磁体系统是磁共振成像的核心 部分，主要分为永磁型、超导
型和脉冲型三种类型。
02
磁场强度
磁场强度是衡量磁体性能的重 要指标，通常在0.5-3.0特斯拉
之间。
03
磁场均匀性
为了获得高质量的图像，磁场 的均匀性必须得到保证，通常
要求在±0.01ppm之内。
梯度系统
• 技术挑战：高场强磁共振成像技术需要更高的技术和资金投入，同时还需要解决磁场均匀性、信噪比和安全性等问题。
快速成像技术
总结词
快速成像技术能够缩短成像时间，提高成像效率 ，减轻患者的痛苦和不适感。
发展趋势
随着快速成像技术的不断改进和完善，其应用范 围也将不断扩大，未来可能会成为磁共振成像技 术的主流之一。
02
详细描述
多模态成像技术是当前研究的 热点之一，它能够综合利用多 种成像模式的信息，如磁共振 成像、超声成像、X射线成像 等，从而提供更加全面和准确
的诊断结果。
03
发展趋势
多模态成像技术的应用范围将 不断扩大，未来可能会成为医
学影像技术的主流之一。
04
技术挑战
多模态成像技术需要解决不同 模态之间的兼容性和同步性问 题，同时还需要进一步提高图

• 事件相关设计（Event-related design）
可有效地避免神经元反应减弱，相对提高了实 验的敏感性，可敏感地获得兴奋区局部血氧反 应的曲线
磁共振功能成像的应用
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组块设计
事件相关设计
磁共振功能成像的应用
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BOLD数据处理
• 图像配准 空间配准 检出并修正运动伪影 将数据编码到三维结构像 按照Talairach图谱进行标准化
磁共振功能成像的应用
汕大医学院一附院 肖壮伟
磁共振功能成像的应用
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• 磁共振功能成像 (fMRI) 是磁共振成像中 迅速发展的领域 • fMRI包括: 弥散加权像（DWI）
灌注成像（PI）
包括外源性和内源性灌注成像 血氧水平依赖法（BOLD）为内源性PI
磁共振波谱分析（MRS）
磁共振功能成像的应用
-0.5
-0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -0.4 -0.6
时间点
时间点
左侧V4
左侧MT+
磁共振功能成像的应用
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本研究利用事件相关功能磁共振成像技
术研究了参与颜色知觉和运动知觉的脑
结构，并研究了有关脑区的局部血氧反 应。结果表明：颜色刺激主要激活V4， 但也可一定程度激活MT＋；而运动刺激 主要激活MT＋，但V4也有一定激活。这 一现象在多数组块设计脑功能成像中未 能得到反映，提示事件相关fMRI技术敏 感度较高
磁共振功能成像的应用
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生理性噪声
• BOLD图像的信号通常很微弱（中央前、 后回等信号较强的区域一般也在4%以下， 细微的兴奋区信号变化通常小于1%）
• 在其他条件（设备硬件、脉冲序列、制 动装置等）稳定的情况下，生理性噪声 为主要的噪声源