【精品】超高场磁共振88页PPT

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从核磁共振氢谱、核磁共振碳谱到核磁共振二维谱，从永久 磁铁仪器、电磁铁仪器到超导磁体仪器，从连续波仪器到脉冲付 里叶变换仪器，从低磁场仪器（40兆赫、60兆赫、80兆赫、90兆 赫、100兆赫）到高磁场仪器（200兆赫、300兆赫、400兆赫、500 兆赫、800兆赫、900兆赫），核磁共振技术正以迅猛发展之势日 新月异。核磁共振在有机化学、植物化学、药物化学、生物化学 (shēnɡ wù huà xué)和化学工业、石油工业、橡胶工业、食品工业、医药 工业等方面应用越来越广泛。
核磁共振 （NMR） (hé cí ɡònɡ zhèn)
Nuclear magnetic resonance(NMR)
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一. 简 介 1. 发展概况
核磁共振（NMR）是根据有磁矩的原子 核
（如1H、13C、19F、31P等），在磁场的作用下，能够
(nénggòu)产生能级间的跃迁的原理，而采用的一种新技 术。这种新技术自1946年发现，中经50年代末高分辨 核磁共振仪问世以来，现已有很大发展。
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核磁矩在外磁场方向(fāngxiàng)上的分量μz亦量子化：
z
Pz
mh 2
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3、核的进动(jìn dònɡ)
将自旋核放在外磁场H0中时，自旋核的行为就像一 个在重力场中做旋转(xuánzhuǎn)的陀螺，即一方面自旋， 一方面由于磁场作用而围绕磁场方向旋转(xuánzhuǎn)，这 种运动方式称为进动，又称为Larmor进动。其进动频 率称为Larmor频率υ0， υ0∞H0
低场
向左
向右 磁场强度
（ 增大(zēnɡ dà)）
（ 减小）

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
01
02
03
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

磁共振成像技术在以下几个方面取得很大进 展：
•
1.回波平面成像（echoplannar maging,EPI），使MR 的成像时间大大缩短，可在100～200ms内得到高分 辨率的图像（像素宽度＜1.5mm＝。分辨率较低的 图像（像素宽度＞3mm）只需50ms就可得到。
2.磁共振血管造影（magnetic esonance angiography，MRA），不需要造影剂即可得到血管 造影像，优于CT和X线血管造影。还有磁共振的灌 注和渗透加权成像，不仅提供了人体组织器官形态 方面的信息，还提供了功能方面的信息。
磁场强度:0.1~0.4T 磁场均匀性:C≤10ppm 瞬时稳定性：≤（0.5~1.5） ppm/h 磁体孔径：1m×0.5m
磁场强度:0.5~9.4T,多为0.5~3T 磁场均匀性:10~15ppm 瞬时稳定性：≤0.1ppm/h 磁体孔径:0.9~1.0m 充磁时间：0.2~0.5h
梯度磁场系统
有效梯度场两端的磁
场强度差值除以梯度场施
加方梯向度场上强有示效意图梯度场的范 围（长度）即表示梯度场
强，即：
•
梯度场强（mT/M）＝
梯度场两端的磁场强度差
值/梯度场的长度
• 切换率（slew rate）是指 单位时间及单位长度内的 梯度磁场强度变化量，常 用每秒每米长度内磁场强 度变化的毫特斯拉量 （mT/M.S）来表示，切换 率越高表明梯度磁场变化 越快，也即梯度线圈通电 后梯度磁场达到预设值所 需要时间（爬升时间）越 短
现代新型的发射线圈由高功率射频放大器供能所现代新型的发射线圈由高功率射频放大器供能所发射的射频脉冲强度增大因而所需要的持续时间发射的射频脉冲强度增大因而所需要的持续时间缩短加快了缩短加快了mrimri的采集速度的采集速度接收线圈接收线圈接收线圈离检查部位越近所接收到的信号越强接收线圈离检查部位越近所接收到的信号越强线圈内体积越小所接收到的噪声越低因而各产线圈内体积越小所接收到的噪声越低因而各产家开发了多种适用于各检查部位的专用表面线圈家开发了多种适用于各检查部位的专用表面线圈如心脏线圈肩关节线圈直肠内线圈脊柱线圈如心脏线圈肩关节线圈直肠内线圈脊柱线圈计算机系统计算机系统射频发射射频线圈射频接收梯度形成梯度放大与线圈梯度控制计算机重建控制显示控制射频控制阵列机ap显示设备计算机系统计算机系统cpu缓存器梯度驱动直接控制梯度存储器缓存器计算机间接控制rf地址计数器数据寄存器rf存储器rf数据锁存储器rfdacrf脉冲控制部分原理框图计算机系统磁共振成像技术在以下几个方面取得很磁共振成像技术在以下几个方面取得很大进展

进动是核磁（小磁场）与主磁 场相互作用的结果 进动的频率明显低于质子的自 旋频率，但比后者更为重要。
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= .B
：进动频率
Larmor 频率
：磁旋比
42.5兆赫 / T
B：主磁场场强
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高能与低能状态质子的进动
由于在主磁场中质子进动，每个氢质子均 产生纵向和横向磁化分矢量，那么人体进 入主磁场后到底处于何种核磁状态？
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5、磁共振“加权成像”
T1WI
PD
T2WI
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何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
– T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
– T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
– 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
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低能量
宏观效应
中等能量
高能量
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90度脉冲继发后产生的宏观和微观效应
低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态， 高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零
使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生 宏观横向磁化矢量
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氢质子多 氢质子少
90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转 横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接 收线圈，MR仪可以检测到。
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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如何才能产生横向宏观磁化矢量？
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3、什么叫共振，怎样产生磁共振？
• 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
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共振

三叉神经 脑桥
小脑 扁桃体
MRI解剖--经海绵窦层面
眶回
蝶窦
延髓 小脑扁桃体
直回 颞叶 小脑半球
额叶
胼胝体膝 丘脑 中脑 垂体
矢状位
颞叶
顶叶
胼胝体体部
胼胝体压 枕叶 小脑幕 四脑室 小脑 延髓 桥脑
中央沟
外侧裂 垂体
颈内动脉
冠状位
额叶
胼胝体体 尾状核 内囊 丘脑
颞叶
MRA
流动血液的不同磁化性质 检查颅内动脉瘤，AVM、血管狭窄的程度、不同角度呈现 缺点：对狭窄估计过高，区分狭窄与闭塞困难；呈现小血
高信号。
呈 高 信 号 ， ADC 值 明 不表现为高信号，
显降低
ADC值常轻度升高
血管源性水肿
T1WI
T2WI
DWI ADC map
细胞毒性水肿
T2WI
DWI
பைடு நூலகம்
ADC map
基本病变：脑积水
机制：
脑脊液的分泌、循环和吸收任一环节障碍
分类：
交通性脑积水：四脑室出口以后通路受阻，脑膜病 变常见
➢ T2的长短取决于组织内部的局部小磁场 的均匀性对小磁化散相的有效性。
➢ T2与磁场强度无关。 ➢ 不同成分和结构的组织T2不同，例如水
的T2值要比固体的T2值长。
T1加权像： --看正常解剖--脑脊液和房水是黑的 灰质比白质暗
T2加权像： --看病理改变--脑脊液和房水是白的 灰质比白质亮
颅脑正常的MRI信号
看病理改变灰质比白质亮2019121918骨皮质骨髓质脑膜脑脊液脑白质脑灰质血管t1wi低信号高信号低信号低信号高信号等信号流空信t2wi低信号中高信低信号高信号等信号中高信2019121919磁共振颅脑断层解剖2019121920经中央旁小叶上部层面中央沟中央旁小叶2019121921经中央旁小叶下部层面中央沟中央后沟中央前回额上回2019121922经半卵圆中心层面中心扣带回额上沟额上回中央沟2019121923经胼胝体压部层面扣带回侧脑室前角胼胝体压部视辐射距状沟前部外侧裂中央前回中央后回2019121924经上丘和后连合层面扣带回胼胝体膝部背侧丘脑内囊小脑蚓颞上回2019121925经下丘和前连合层面前连合颞上回颞下回小脑半球小脑蚓部内囊前肢2019121926经小脑上脚层面第四脑室小脑蚓部杏仁核海马视束额内侧回额上回2019121927经垂体层面面神经和前庭蜗神经三叉神经小脑扁桃体小脑半球垂体2019121928经海绵窦层面小脑半球延髓小脑扁桃体2019121929垂体丘脑胼胝体膝顶叶枕叶胼胝体体部胼胝体压中脑额叶小脑幕四脑室小脑延髓2019121930额叶胼胝体体外侧裂中央沟颈内动脉丘脑内囊垂体2019121931缺点

人体危害
由于射频线圈的电流所致的电阻率丧失，组 织中可产生热量，高场强的MRI扫描机比低 场强者更有可能产生能被测到的体温升高。
尽管证明没有危害，但对那些散热功能障碍 的病人，高热的病人，必须谨慎处理，防止 产生过多的热量，特别是在热而又潮湿的环 境下更应注意
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人体危害
磁共振检查时，要把人体置于强大的 外加静磁场和变化着的梯度磁场内
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03 MRI检查注意事项
人体危害
目前，经过各国医药工业管理部门批准生产的MR 成像仪都是安全的，均证明对人体没有不良作用
六类人群不适宜进行核磁共振检查
安装心脏起搏器的人 有或疑有眼球内金属异物的人 动脉瘤银夹结扎术的人 体内金属异物存留或金属假体的人 有生命危险的危重病人 幽闭恐惧症患者等
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属无创伤 无射线检查
成像参数多 信息量大
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MRI检查的限制
01 体内有金属异物，尤其被 检部位有磁铁性金属异物
02 重危病人需要生命监护 系统和生命维持系统者 扫描时间较长，噪声大。严
03 重不合作者，精神病患者， 危重病人，幽闭恐惧症患者
04 妊娠病人，尤其妊娠3个月内 急诊（脊髓损伤除外）
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发展前景
快速成像技术
MR扫描时间过长和人体的生理运动之 间的矛盾仍是目前MR成像诊断中的一 大问题。如果屏气一次或数次即可完 成图像采集的话，那么胸部和腹部的 成像质量就能改善。工程技术人员在 这方面进行了很多研究并且仍在不断 改进完善中
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MRI优点
具有较高 的分辨率 具有任意方向直 接切层的能力
进入扫描室前勿穿戴任何金属 物品如手表、发夹、眼镜、活 动假牙等，女性带有金属节育 环时，检查前一周取出节育环

磁共振MRI
Magnetic Resonance Imaging
Beijing Hospital
MRI的发展简史
• 1946--发现核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance NMR）现象;
• 1952两名美国物理学家获得诺贝尔奖； • 1973--利用NMR原理成像 ; • 1980--MRI仪商品化并应用于临床; • 1990—发明功能性磁共振成像（ fMRI）。
Beijing Hospital
施加 90°RF时纵向磁化矢量Mz由纵 向（A）转向横向（B），横向磁化矢量 Mxy最大。
z
z
Mz 外磁场方向
y
A
Beijing Hospital
x y
x
Mxy
B
纵向弛豫
• 也称为T1弛豫，是 指90度脉冲关闭后， 在主磁场的作用下， 纵向磁化矢量开始 恢复，直至恢复到 平衡状态的过程。 一般用T1值来反映 组织T1弛豫的快慢。
DWI、PWI及fMRI
Beijing Hospital
组织特征参数
Beijing Hospital
• T1； • T2； • 质子密度； • 流空效应； • 弥散系数； • 脑血容量； • 脑灌注量；
T1和T2的差别是成像的基础
T1
T2
高信号 （白） 短
长
低信号 （黑） 长
短
Beijing Hospital
•90°RF 停止后纵向磁化矢量恢复到平衡状态 过程质子将吸收能量释放到周围环境为T1自旋 -晶格 •T1值：纵向磁化恢复到其平衡状态的63%时 所需要的时间
Beijing Hospital
横向弛豫
Transverse Relaxation

例如： 血氧水平依赖BOLD成像 灌注MR成像 化学位移成像 磁敏感加权成像等
• 7. 无骨性伪影
CT检查，后颅窝存在一 个暗区，称为亨氏暗区
MRI横断面
检查费较昂贵 扫描时间较长 MRI普及率低 对钙化不敏感
MRI 缺点
习题1
• 1，MRI检查属于哪种辐射，对人有伤害吗？ 电磁辐射，对人没有明确损害
内耳迷路水成像 等特殊技术
右眼视网膜母细胞瘤
MRI无对比剂动脉血管成像（MRA）,显示右侧大脑中动脉狭窄，分支明显较少
心血管系统
MRI可评价心脏大血管解剖学形态， 主动脉瘤，肺动脉栓塞等血管发育异常。 也用于心肌病，先天性心脏病，心血管 肿瘤及心包病变的诊断。
呼吸系统
• 肺为含气器官，缺乏氢质子，肺部检查首 选CT，但是在纵膈病变和肺门淋巴结方面 有较大价值。
TOF是利用液体的流动补偿，依靠流入增强 效应区分静止和流动的质子。
磁共振血管成像（MRA）Willis环的 :旋转从侧位片 (MIP)。 1, 椎动脉. 2, 颈内动脉. 3, 基底动脉。 4, 大脑前动脉. 5, 大脑中动脉.
• 6. MRI具有代谢，功能成像
高场MRI系统中有磁共振功能成像技术 (fMRI，functional magnetic resonance imaging) ，可以对功能性疾病和代谢性疾病 进行诊断。极大地推动了医学、神经生理学和 认知神经科学的迅速发展。
1、静磁场生物效应 1. 温度效应：磁场对人体的温度不产生影响
2. 磁流体力学效应：主要表现为心电图改变和红 细胞 的沉积速度改变并可能感应生物电位。
3. 中枢神经系统效应：磁场有可能干扰突触处 乙酰胆碱和去甲肾上腺素等神经递质的释放，从 而引起神经系统的误传导。