磁共振成像序列及应用-杨正汉(ppt)

MRI常用序列及其应用-杨振汉T2WI T1WI T1WI PDWI SE 序列对比参数调整TR 越长，SNR 越高TE 越长，SNR 越低T1WI 最短TE TR 300-800ms ，尽量接近组织的T1 值T2WI （很少用）TR>2000ms TE 接近或略长于组织的T2 值SE 与FSE 序列主要不同点SE 序列一次90 度射频脉冲激发后只采集一个自旋回波FSE 序列一次90 度射频脉冲激发后采集多个自旋回波FSE 序列特殊参数回波链长Echo Train Length ，ETL 90 度脉冲后用180 度脉冲所采集回波的数目也称时间因子回波间隙echo space, ES 回波链中，两个回波中点的时间间隔称为回波间隙FSE 序列的特点快速成像其他参数不变的前提下，速度增高的倍数等于ETL 对磁场不均匀性不敏感不易产生磁敏感伪影组织对比降低回波链中每个回波信号的TE 不同图像的模糊（Blurring ）回波链中每个回波的幅度不同，图像重建时会出现相位错误脂肪组织信号强度增高J- 偶联效应磁化转移效应造成其他组织部分饱和而信号降低组织的T2 值所有延长延长30% 左右能量沉积（SAR 值）增加ETL 改变对图像对比的影响（1 ）FSE-T1WI 序列由于SE-T1WI 图像质量好，对比佳，时间不太长，因而仍是临床上最常用的T1WI 序列。

FSE-T1WI 在临床上相对较少使用。

FSE-T1WI 的ETL 常为2-4 临床应用：脊柱脊髓四肢关节心脏成像盆腔成像屏气扫描23 秒，ETL=3 （2 ）短ETL 的FSE-T2WI ETL=5-10 优点：快速(2-7 分）、T2 对比与SE 序列相近缺点：运动伪影（胸腹部）临床应用（当ES 较长时，ES>15ms ）：颅脑常规T2WI 呼吸触发或导航回波T2WI 序列用于腹部成像盆腔骨关节（4 ）长ETL 的FSE-T2WI ETL>20 有效TE 常大于100ms 优点：成像快(20-30S) ，可屏气扫描缺点：T2 对比较差；屏气不好者仍有伪影优点：快速（单层图像采集1 秒以内）缺点：软组织T2 对比差，T2 加权太重，除较纯的水外，其他组织的信号几乎完全衰减用途：水成像，尤其是MRCP 、MRM 神经源性膀胱半傅立叶技术+ 单次激发技术+ 快速自旋回波优点：快速（1 秒以内）有效TE 较短（<70ms ）有利于软组织成像（与SS-FSE 相比）几乎无运动伪影和磁敏感伪影缺点：T2 对比不及SE 及呼吸激发FSE HASTE 用于颅脑T2WI 胆总管下端结石IR T1WI TE 选择最短（全回波）TR 大于2000ms 0.5T 以下的设备，TI 应设置在400-600ms 1.5T 的设备上，TI 应该设置在700 900ms 3.0T 的设备上，TI 应该设置在800 1000ms STIR 脂肪抑制T1WI TE 选择最短（全回波）TR 大于2000ms 0.5T 以下的设备，TI 设置在90-140ms 1.5T 的设备上，TI 设置在150 170ms 3.0T 的设备上，TI 设置在170 190ms 用于脂肪抑制低场设备偏中心部位（如肩关节等）形态不规则的部位（如颈部软组织）对比参数（骨关节为例）TR 一般大于2000ms ，至少大于1500ms ETL=5-15 有效TE=40-80ms 3.0 T ：TI=150 180ms 1.0 1.5 T ：TI=150 170ms 0.5T 以下：TI=90 140ms STIR-TSE-T2WI 用于纯水样成分的抑制颅脑最常用暴露被脑脊液掩盖的病灶初步判断病灶的T1 值是否接近于纯水增强后FLAIR 对比参数（骨关节为例）有效TE=100-120ms ETL=20-40 （GE 设备无需用户设置，根据有效TE 设备自动设置）TI 3.0 T ：2200 2800ms 1.0 1.5 T ：2000 2500ms 0.5T 以下：1800 2000ms TR 一般大于4 倍TI ，至少大于3 倍TI FLAIR 序列T2WI 与T2 FLAIR 序列的比较（3 ）双反转或三反转FIR 一般的FIR 序列每执行一次只使用1 个180°反转预脉冲可以在序列每执行一次使用2 个或3 个180°反转预脉冲，被称为双反转或三反转脉冲技术利用这种技术可以依据TI 值的不同选择性抑制2 种或3 种组织的信号多反转FIR 序列的应用脑白质/ 灰质分离成像（双反转）心脏及血管黑血成像（双反转）心脏及血管黑血成像+ 脂肪抑制（三反转）双反转FIR 序列进行脑灰白质分离成像双反转/ 三反转心脏黑血成像（4 ）T1-FLAIR FIR T1WI IR+ 短回波链FSE 利用IR 预脉冲增加T1 对比FSE 采集缩短了采集时间T1 对比高于SE 但低于IR 对比参数TI 700-900ms （3.0T ）650-750ms （1.5T ）450-500ms （0.3T ）TR 2.5-3 倍TI 太长和太短的TR 都会影响水信号的抑制TE 尽量短（< 20ms ）在每个回波采集后，利用一个高强度的扰相梯度使残留的横向磁化矢量失相位。

MRI磁共振成像基本原理-杨正汉（可编辑）MRI磁共振成像基本原理-杨正汉学习MRI前应该掌握的知识电学磁学量子力学高等数学一、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 1、主磁体 2、梯度线圈作用: 空间定位产生信号其他作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成像速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术 3、脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振(广播电台的发射天线) 采集MR信号(收音机的天线) 4、计算机系统及谱仪数据的运算控制扫描显示图像 5、其他辅助设备空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗片机等二、MRI的物理学原理1、人体MR成像的物质基础原子的结构原子核总是绕着自身的轴旋转,,自旋 ( Spin )通常情况下人体内氢质子的核磁状态把人体放进大磁场 2、人体进入主磁体发生了什么, 没有外加磁场的情况下，质子自旋产生核磁，每个氢质子都是一个“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，磁场相互抵消，人体并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。

指南针与地磁、小磁铁与大磁场进入主磁场后磁化矢量的影响因素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 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。

共振条件频率一致实质能量传递无线电波激发后，人体内宏观磁场偏转了90度，MRI可以检测到人体发出的信号氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后磁化矢量偏转，产生的旋转的宏观横向矢量越大，MR信号强度越高。

此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织 4、射频线圈关闭后发生了什么, 横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。

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。

•激励使组织产生旋转的宏观横向磁场（Mxy）•MRI线圈能够探测到旋转的Mxy•含有氢质子，并具有足够量–如胆碱、NAA等在MRI上信号可忽略不计–把水及脂肪抑制后的MRS上才能探测到•进动频率在激励脉冲频率范围内•MRI信号是相对强度，没有标准单位•常用AU（任意单位）表示•信号强度影响因素太多•全面细致•正确参照MRI序列的信号分析•常规序列–T1WI–T2WI/T2*WI–PDWI•T1WI 上影响组织信号高低的主要因素–T1弛豫速度：越快，组织信号越高多数病灶在T1WI 上呈相对低信号友谊放射8星形细胞瘤脑脓肿脑梗死多数病变在T1WI 呈低信号友谊放射9肝囊肿血管瘤转移瘤肝细胞癌蛋白含量低的上颌窦粘膜下囊肿友谊放射蛋白含量高的上颌窦粘膜下囊肿T1WI T2WI11肝囊肿粘液腺癌转移含顺磁物质组织在T1WI 呈高信号友谊放射12亚急性血肿正铁血红蛋白黑色素瘤转移正常肝实质正常胰腺腺体肝硬化RN 、DN含甘油三酯组织在T1WI 呈高信号友谊放射14含脂肪的AMLHCC 脂肪变性铁的T2T2**效应对T1WI 信号的影响友谊放射反相位2.38ms同相位4.76ms1.5T正常肝铁过载•T2WI 上影响组织信号高低的主要因素–T2弛豫速度：越快，组织信号越低•蛋白质及结合水含量，越高往往T2越短多数病灶在T2WI 上呈高信号友谊放射17肝囊肿血管瘤转移瘤肝细胞癌组织含水量越高，在T2WI 上信号越高•实性病变：信号多略高于肝脏，接近脾脏信号•富水病变：明显高信号，接近于胆汁和脑脊液友谊放射18实性病变（AML ）富水病富水病变（血管瘤）变（血管瘤）顺磁物质导致T2WI 低信号友谊放射19急性期血肿脱氧血红蛋白亚急性晚期血肿周边含铁血黄素亚急性早期血肿细胞内正铁血红蛋白顺磁物质导致T2WI 低信号友谊放射20DN自身免疫性溶血胰SPN 出血•PDWI 上影响组织信号高低的主要因素–质子密度：越高，组织信号越高含水或/和含脂越高，PDWI 信号越高友谊放射22•FLAIR ：液体抑制反转恢复•自由水抑制，而采集结合水信号？90︒180︒反转180︒反转180︒聚焦180︒聚焦180︒聚焦180︒聚焦180︒聚焦快速自旋回波•基本对比为T2对比–长TE ，长TR–没被IR 脉冲抑制掉的组织将表达T2特征FLAIR 序列信号特点•呈现高信号–短T1，同时T2不太短的组织–长T2，同时T1不很长的组织FLAIR 序列上组织的信号特点FLAIR 暴露出被脑脊液掩盖的病灶友谊放射28FSE FSE--T2WI FLAIR (TIR)SE SE--T1WI 增强胶质瘤病多数长T1、长T2的成分在FLAIR 上呈高信号（除了接近纯水的液体）友谊放射腔梗软化灶及白质脱鞘FLAIRT2WIT1WI扩大的血管周围间隙FLAIRT2WI T1WI友谊放射亚急性硬膜下血肿FLAIRT2WI T1WI可能在FLAIR 上呈等信号友谊放射上颌窦粘膜下囊肿FLAIRT2WI T1WI•自由水扩散自由，信号衰减多•结合水扩散受限，信号衰减少DWI•扩散–热能驱动分子随机的平移运动•扩散加权成像（DWI ）–探测水分子的扩散运动无创探测活体组织中水分子扩散运动的唯一方法自由扩散：扩散不受限制（纯水样成分）90°180°DWI 产生对比的原理◆常规DWI ，扩散梯度场对细胞外自由水运动敏感◆T2WI 本底信号，施加扩散梯度，所有组织信号衰减◆自由水扩散越自由= 信号丢失多，DWI 信号越低◆自由水扩散越受限= 信号丢失少，DWI 信号越高DWI 上组织信号高低的主要影响因素◆DWI 的组织信号强度◆在b=0（T2WI ）的基础上◆施加扩散梯度场（b 值），所有组织的信号都衰减DWI 所见为衰减后组织中残留的信号DWI 分析常见误区及对策◆描述某组织中水分子扩散受限●除纯水样成分如脑脊液外，其他组织均存在扩散受限●DWI 是评估组织中水分子扩散受限程度改变的●不同的正常组织扩散受限程度不同●神经组织及淋巴组织扩散受限程度高于其他一般的组织友谊放射38◆看到DWI 高信号就认为扩散受限加重●DWI 上组织信号高低受很多因素影响●组织因素：T2值、扩散受限程度●成像参数：b 值●其他因素：参照物◆DWI 正确的评估方法●观察b=0，高b 值DWI 及ADC 图●找好参照物●肉眼观察与半定量分析相结合DWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 等信号时–组织扩散受限加重，信号衰减比其他组织少◆T2WI 高信号时DWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 等信号时◆组织扩散受限加重，信号衰减比其他组织少◆DWI 上高信号是由于扩散受限程度加重发病3小时的脑卒中超急性脑梗塞，细胞毒性水肿友谊放射41•水分增多不明显，T2WI 等信号•细胞肿胀，扩散受限加重，DWI 高信号•sHCC 含水量无增多，T2WI 等信号•细胞密度增大，扩散受限加重，DWI 高信号友谊放射42T2WI T1WI动脉期平衡期门脉期DWIDWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 等信号时◆组织扩散受限加重，信号衰减比其他组织少◆T2WI 高信号时DWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 高信号时–组织扩散受限加重，信号衰减比其他组织少–在DWI 上相对信号更高–DWI 上高信号为扩散受限加重+T2穿透恶性病灶的DWI 表现肝转移瘤友谊放射45HCCDWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 高信号时–病变扩散受限与周围组织相似–由于T2穿透效应，在DWI 上仍呈高信号–DWI 高信号为T2穿透效应所致由于T2穿透效应引起DWI 高信号EAML友谊放射47T2WI B=600ADC Map炎性肉芽肿DWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 高信号时–病变扩散受限减轻，信号衰减多于其他组织–由于T2穿透效应，DWI 上仍呈高信号–DWI 上高信号为T2穿透效应所致ADC MapT2穿透效应造成DWI 高信号部分囊肿友谊放射49血管瘤T2WI DWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 等信号时◆组织扩散受限加重，信号衰减比其他组织少◆T2WI 高信号时DWI 上呈现高信号的可能原因◆T2WI 低信号时–组织扩散受限程度明显加重，信号衰减明显少于其他组织–DWI 上呈相对高信号ADC Map◆仅介绍肉眼观察如何分析常规DWI ◆DWI 、ADC 、eADC •MRI 信号实际就是宏观横向磁场•组织的MR 信号主要来源于自由水及甘油三酯•其他物质通过影响自由水的弛豫，影响组织信号强度。

MRI磁共振快速、超快速采集技术-MR杨正汉磁共振快速、超快速采集技术卫生部北京医院放射科北京大学第五临床医院杨正汉概要磁共振快速采集技术基础复习K空间和SE序列快速成像的理由快速成像的硬件要求快速成像相关的基本概念优质快速图像的要求磁共振快速采集技术……第一部分磁共振快速采集技术基础 K空间的特性矩阵为256*256的图像需要采集256条相位编码线来完成K空间的填充， K空间的数据点阵与图像的点阵不是一一对应的, K空间中每一个点具有全层信息 K空间的特性 K空间具有对称性相位编码方向的镜像对称频率编码方向的对称 K空间特性填充K空间中央区域的相位编码线决定图像的对比填充K空间周边区域的相位编码线决定图像的解剖细节运动相关的部分容积效应 3、快速MRI的硬件要求要加快MRI信号采集速度并保证图像一定的信噪比（signal to noise ratio，SNR）及空间分辩，硬件的发展至关重要，其中最重要的是：主磁体场强及其均匀度梯度线圈脉冲线圈主磁场主磁场的场强 MRI的SNR与主磁场场强的成正比如果其他所有成像参数相同，1.5T磁共振采集1次所得图像的SNR，用0.5T的磁共振需要采集9次才能获得（扫描时间9倍）临床应用型的MRI仪场强已由0.15 T以下上升到1.0T-3.0T梯度线圈空间定位、采集信号等作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振（广播电台的发射天线）采集MR信号（收音机的天线）表面线圈脉冲线圈特别是接收线圈的进步显著提高了MR图像的信噪比。

表面接收线圈至今已发展到第四代。

第一代为线性极化表面线圈第二代为圆形极化表面线圈第三代为圆形极化相控阵线圈第四代为一体化全景相控阵线圈相控阵线圈用相控阵线圈采集的MR图像的SNR明显高于用体线圈采集的MR图像 4、与快速成像相关的MRI基本概念矩阵、FOV、空间分辨率图像信噪比（signal to noise ratio,SNR 对比噪声比（contrast to noise ratio,CNR 采集次数（平均次数）激发角度 K空间及其填充影响SNR的主要因素主磁场场强（正比关系）表面线圈空间分辨－－Voxel体积大小（正比）层厚、Matrix、FOV 采集次数（平方根正比）序列及其参数对比噪声比（CNR 在图像拥有一定SNR的条件下，足够的CNR是检出病变（特别是实质脏器内病变）的根本保证。

MRI磁共振成像基本原理-杨正汉（可编辑）MRI磁共振成像基本原理-杨正汉学习MRI前应该掌握的知识电学磁学量子力学高等数学一、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 1、主磁体 2、梯度线圈作用: 空间定位产生信号其他作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成像速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术 3、脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振(广播电台的发射天线) 采集MR信号(收音机的天线) 4、计算机系统及谱仪数据的运算控制扫描显示图像 5、其他辅助设备空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗片机等二、MRI的物理学原理1、人体MR成像的物质基础原子的结构原子核总是绕着自身的轴旋转,,自旋 ( Spin )通常情况下人体内氢质子的核磁状态把人体放进大磁场 2、人体进入主磁体发生了什么, 没有外加磁场的情况下，质子自旋产生核磁，每个氢质子都是一个“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，磁场相互抵消，人体并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。

指南针与地磁、小磁铁与大磁场进入主磁场后磁化矢量的影响因素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 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。

共振条件频率一致实质能量传递无线电波激发后，人体内宏观磁场偏转了90度，MRI可以检测到人体发出的信号氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后磁化矢量偏转，产生的旋转的宏观横向矢量越大，MR信号强度越高。

此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织 4、射频线圈关闭后发生了什么, 横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。

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。