转 核磁共振成像 MRI 的基本原理

转 核磁共振成像 MRI 的基本原理 A.第七节一、核磁共振成像(MRI)的基本原理 (一)原理1 1、将人体被检部位置于强磁场内，在外加强磁场的作用下，该部位特定层面组织内的H原子核改变原来的无序状态而沿磁场方向作定向排列。此时H原子核排列与静磁场方向平行，呈低能态，称为组织的纵向磁化。 2、然后施加一个与H原子核自旋运动频率相匹配的射频脉冲，使低能态的H吸收能量，从而改变H在静磁场中平行排列转为垂直排列且呈高能态，称为组织的横向磁化。即产生磁共振现象。 3、当停止射频脉冲(RF)，H原子核排列由横向磁化(高能态)恢复到原来的纵向磁化(低能态)。当恢复达63%程度所需时间，为纵向磁豫时间T?;与此同时，横向磁化则逐步减弱，其减弱到最大值的37%所需时间，为横向磁豫时间T2。 4、组织纵向磁化的恢复和横向磁化的减弱称为磁豫过程。(此过程所需时间为T1和T2)这一过程伴随着能量的释放。能量吸收与释放的多少，与组织内H原子核的密度大小有关。但在成像意义上更大的则是T1和T2，T1和T2的长短主要取决于H原子核周围的理化环境。 5、由于各种组织，尤其是软组织H原子核的密度差异不如理化环境差异大。因此，T1和T2的差异作为有诊断价值的信息，在成像意义上更大。当这些信息被探测器转为不同强度的信号，经计算机处理而获得所需的磁共振图像。 综上所述:1、被检组织?强磁场内H与静磁场方向平行，呈低能态。(称组织的纵向磁化)2、施加与H自旋运动频率相匹配的射频脉冲?H与静磁场方向相垂直。呈高能态。(称组织的横向磁化，即产生磁共振现象) 3、当停止射频脉冲?H由横向磁化?纵向磁化，当恢复达63%程度所需时间T1，与此同时横向磁化逐步减弱到最大值的37%所需时间T2。 4、T1和T2是MR成像的主要物质基础，其次是质子的密度等。这些因素提供的信息经探测器探测?不同强度的信号?计算机处理?获得每个象素的信号强度值?数/模?MRI图像。 (二)MR信号与MR图像 质子在磁豫过程中感应出MR信号。 人体正常组织之间，正常组织与病理组织之间在磁豫时间以及在质子密度上的差别，是MR形成影像对比的基础。 MRI是多参数成像，包括T1、T2、质子密度及周围的理化环境。 (三)脉冲序列与信号加权 MRI是通过一定的脉冲序列实现的: (1)在脉冲序列中，两次射频脉冲之间的间隔时间称重复时间，简称TR。TR的长短决定着在MR图像上能否显示出组织间在T1上的差别，即TR决定T1信号加权。使用短TR，可获得T1信号对比;反之不能获得信号对比。 (2)在脉冲序列中，从射频激励脉冲开始到获得回波的时间间隔称回波时间，简称TE。 TE的长短决定着在MR图像上能否显示出组织间在T2上的差别，即TE决定T2信号加权。 使用长TE可获得T2信号对比，反之不能获得。 (3)自旋回波(SE)脉冲序列是临床最常用的脉冲之一。 在SE序列中;?选用短TR(500ms)、短TE(30ms)所获得图像的影像对比主要由T1信号对比决定。此种图像称为T1加权像(T1WI)。?选用长TR(1500ms)、长TE(80ms)所获得图像的影像对比主要由T2信号对比决定，此种图像称为T2加权像(T2WI)。 ?选用长TR，短TE所获得图像的影像对比，具不由T1,也不由T2信号决定，而主要由组织密度差别所决定，此图像称为质子密度加权(PDWI)。 二、MR图像的特点: (一)多参数成像: 主要包括T1、T2和质子密度等。在MRI检查中，可获取同一解剖部位或层面的T1WI、T2WI、PDWI等多种图像，从而有利用显示正常组织与病变组织。在MRI中T1WI、T2WI、PDWI分别反应组织间T1，T2和质子密度的差别。 (二)多方位成像 MRI可获得任何倾斜面的图像，有利用解剖结构和病变的三维显示和定位。 (三)流动效应:体内流动液体中的质子与周围处于静止状态的质子相比，在MR图像上现出不同的信号特征，称流动效应。 在血管内快速流动的血液，在MR成像过程中虽受到射频脉冲激励，但在终止脉冲后采集MR信号时已流出成像层面，因而接收不到该部分血液的信号，这一现象称流空现象。 (四)MRI的主要优点: ?无电力损伤?软组织分辨力高?多方位成像?多参数成像?可行生物化学和代谢功能方面的研究 (五)MRI的主要限度:?带有心脏起搏器或体内有铁磁性物质的患者不能检查?在进行生命监护的危重病人不能检查?对钙化灶显示差，以病理性钙化为特征的病变诊断困难?对质子密度低的结构如:肺、骨皮质显示差?MRI成像快速，但信号采集时间较长(危重急诊病人不能选用)?检查费用高 C.第二章中枢神经系统 一、正常CT表现 (一)头颅 1、平扫(以听眦线为基线横断向上1-10层) (1)颅骨及含气空腔: 脑实质:皮质CT值32-40HU;髓质CT值28-32HU(二者均差7.0?(2) 1.3HU) (3)含脑脊液的间隙: 在脑室系统、脑池、脑沟、脑裂内均含有脑脊液，CT值为0-20HU (4)非病理性钙化:a.苍白球钙化b松果体钙化 缰联合、脉络丛和大脑镰钙化c.小脑齿状核钙化 d.小脑幕缘对称性钙化 (二)脊椎和脊髓 1、椎弓根层面:可见椎管结构，正常呈类圆形、椭圆形或近似三角形，由 椎体、椎弓根、椎板和棘突围成。各段椎管前后径不同: a前后径平均为16-17mm，下限11.5mm b横径平均为20-24mm，下限16mm 腰椎侧隐窝宽度3mm以上 有资料统计下限:C:前后径为11mm，L:前后径为12mm，L管面积为 1.5cm2 2、锥间孔层面: CTM(脊髓造影)显示其形体大小: 颈髓前后径:6-8mm,横径7-12mm,颈膨大横径可达12-15mm。 胸、腰髓的前后径:5-7mm，横径7-9mm。 3、椎间盘平面:其CT值为80-120HU，黄韧带小于5mm厚。关节面光滑完整，关节间隙2-4mm. 二、CT异常表现: (一)头颅 1、脑质密度改变: 1)高密度灶:指高于正常脑组织密度的影像。 2)等密度灶:指不同病灶的密度与正常脑组织密度相等。如亚急性脑出血、脑肿瘤、脑梗死的某一阶段。 3)低密度灶:指不同病灶的密度影像低于正常脑组织密度。如脑肿瘤、脂肪瘤、胆脂瘤、囊肿、脑梗死、慢性脑出血、脑水肿或积水等。 4)混杂密度:指病灶中存在两种或两种以上的密度结构。如颅咽管瘤、恶性胶质瘤及畸胎瘤等。 2、结构及形态改变: 发现病灶后应注意其大小、部位、边缘、数目、病灶有无出坏死、囊变及钙化。病灶周围有无水肿及水肿程度。病灶是否强化，邻近颅骨是否受浸润破坏。中线结构是否移位或变形，有无脑疝，脑积水，脑池扩大或变形。脑室脑池内有无占位或充盈缺损改变。 3、对比增强改变: A、强化的: 1)病变组织血循环丰富，异常增生的病理性血管导致血流量增加，病变周围组织充血和过度灌注。2)病灶血脑屏障形成不良或遭到破坏，使对比剂外漏。 B、强化程度因病变性质不同有很大差异: 1)强化明显:见于脑膜瘤及恶性胶质瘤等。2)轻度强化或无强化:见于I级星形细胞瘤，囊肿或坏死等。 C、强化是否均匀:1)均匀性强化:如脑膜瘤、星形细胞瘤及成髓细胞瘤等。2)非均匀性强化:如血管畸形、颅咽管瘤、畸胎瘤、恶性胶质瘤及脑脓肿等。其中强化的形式包括:中心性、周边性、环状性和部分强化等。 (二)脊椎与脊髓: 1、椎体及附件变化: 2、椎管的变化: 1)扩大:前后径及横径扩大，多由占位性病变所致。 2)狭窄:包括骨性和纤维性狭窄两种形式:后者主要由黄韧带、后纵韧带及椎间盘后突压迫硬膜囊所致。 3、椎间盘突出:根据突出的程度不同，表现为膨出、脱出或髓核游离三种形式 4、脊髓改变: 1)急性损伤和慢性损伤:如出血、水肿、挫伤、 断裂、受压移位、软化、萎缩和囊变。 2)肿瘤:髓内肿瘤、髓外硬膜内肿瘤、硬膜外肿瘤等，需配合CTM才能明确诊断。