1、杂项 MRI成像技术与新技术 质量控制 对比剂 MRI特点,成像技术 新技术,一、MRI常规成像技术,颅脑 T2-FSE; 可选序列：IR-FSE FLAIR; SE-EPI 垂体 动态增强扫描： 可选序列：FSE T1WI（中等ETL）；扰相GRE T1WI 眼眶 常需压脂 四肢关节 FSE PDWI/权重轻的T2WI（TE80ms） 扰相GRET2*WI利于纤维软骨的显示 扰相GRET1WI利于透明软骨的显示,肝脏 T2WI： 首选FSE（短ETL）+呼吸触发技术（TR=12个呼吸周期） 可选压脂技术 动态增强： 理想动脉期图像：动脉信号最高；门脉主干轻微显影；肝静脉无对比剂 理想门脉期图
2、像：肝实质信号最高；门脉、肝静脉显示 扫描起始时间：动脉期15s；门脉期5060s；平衡期3min 胰腺 压脂T1WI扰相GRE T1WI,二、磁共振血管成像 Magnetic Resonance Angiography,血流的信号特点,常见的血流形式 层流（laminal flow）：血流中心部血层流速最快，近血管壁的血层流速慢，呈抛物线分布。 湍流（turbulent flow）：血流除轴向运动外还有非轴向运动而形成大大小小的旋涡。,1、流空效应 SE序列时，垂直激励平面快速流动的血流接受90RF被激发；180复相RF时（TE/2）已经流出接收平面，为无信号（流空效应）。 TE/2越长-越
3、明显,激励层面 90+18090,表现为低信号的血流,2、扫描层面内质子群位置移动造成的信号衰减 3、层流流速的差别造成的失相位 4、层流引起分子旋转造成的失相位 5、湍流：易发生血管狭窄、分叉、转弯等处,1、流入性增强效应短TR使静止组织饱和，不接受新的RF而信号衰减；但总有已饱和的血流被新流入层面的未饱和的血流取代，可接受RF产生信号。长TR则相反。,血流,已饱和质子位移,已饱和质子,充分弛豫的质子,血管,切层图像,短TR,表现为高信号的血流,见于SE/GRE；多层面：上游-下游信号逐渐衰减,2、舒张期假门控现象： TR与心动周期同步时；且激发与采集刚好落在舒张中后期-高信号血流 3、流速
4、非常缓慢的血流 4、偶回波效应：SE多回波偶回波的相位重聚 5、梯度回波序列-高信号 6、利用超短TR（5ms）和TE（2ms）的稳态进动GRE 流动对图像影响小 7、利用对比剂和超短TR和TE的GRE T1WI,MRA的方法,TOF法； PC法； 黑血法； ce MRA,TOF法(Time of Flight),最常用的MRA技术 基于流入性增强效应：新鲜的质子进入接收平面 TOF法MRA分类： 2D-TOF或3D-TOF 2D-TOF： 利用TOF技术连续薄层采集-图像后处理 采用扰相GRET1WI 优点： 背景抑制好（TR短；反转角大） 有利于慢血流的显示（单层-避免饱和） 扫描速度快
5、缺点： 易出现假象；重建效果不如3D,2D-TOF： 利用TOF技术对整个容积进行激发和采集 采用扰相GRE 优点： 空间分辨力更高，层厚更薄 受湍流的影响相对较小 后处理图像的质量好 缺点： 容积内血流饱和明显，不利于慢血流显示 背景抑制效果较差-+磁化转移技术-可改善 扫描时间相对较长 临床应用： 3D：脑部、颈部 2D：颈部、下肢、腹部、静脉 预饱和技术,相位对比法 (phase contrast PC),基本原理： 应用大小和持续时间相等 方向相反双极梯度A使静止和运动组织质子相位发生变化B使静止组织质子回绕并失去相位回到零运动组织质子相位变化不回到零 A-B后运动质子信号增强 PC法
6、MRA时须选择对所需的速度范围能产生最大信号的速度编码梯度（Velocity-encoding gradient , Venc）,PC法MRA特点 速度图像+流动图像（相位图像） 速度图像信号强度仅与流速有关-常规 流动图像信号与流速、血流方向有关（+ - ）-定量 背景抑制-减影技术 需不同方向施加速度编码梯度场 优点 背景抑制好-小血管 慢血流显示-静脉；血管狭窄显示好 血流定量分析 缺点 时间长，后处理复杂 合适编码流速的确定,对比增强MRA (contrast enhancement CE-MRA),原理：利用对比剂缩短T1，采用快速T1WI记录T1弛豫差别 目前多用三维扰相GRET1
7、WI-短TE 同时缩短T1和T2*，减少T2*效应 减轻流动相关的失相位 优点： 血管腔的显示可靠，减少血管狭窄的假象，不易遗漏病变 可同时完成多部位的动静脉显示 缺点： 需注入对比剂 无血液流动信息 成效速度快,三、MRI水成像技术,利用人体内的水作为天然对比剂清晰显示含水器官的解剖和病变。 内耳水成像 MR涎腺管造影 MR脊髓造影（MRM） MR胆胰管造影（MRCP） MR尿路造影（MRU）,内耳水成像,原理：利用水长T2特性，采用重T2WI（TE500ms），使所采集的图像信号主要来自于水样结构 常用序列： FSE T2WI（长ETL）-腹部MRCP MRU 单次激发FSE T2WI/半
8、傅立叶采集单次激发快速SE（HASTE）-MRCP MRU 三维True FISP-内耳、MRM,四、MRI脂肪抑制技术,意义减少运动伪影、化学位移伪影 增加图像组织对比 增加增强扫描效果 鉴别病变内是否含有脂肪,机制 脂肪与其他组织纵向弛豫的差别 脂肪与其他组织T1值的差别（脂肪的纵向弛豫速度最快，T1值最短） 化学位移现象 质子的化学位移现象：因分子环境（核外电子结构）不同引起的进动频率的差异 与B0强度呈正比,常见的脂肪抑制技术 频率选择饱和法 STIR技术 频率选择反转脉冲脂肪抑制技术：SPIR（Philips），SPECIAL（GE） Dixon 技术( Proset-WATS、FA
9、TS),频率选择饱和法,思路 利用化学位移效应,900 射频脉冲,signal,1800 回聚脉冲,先施加数个脂肪选择性的预脉冲脂肪被连续激发出现饱和；水质子不被激发再施加真正的射频脉冲只有水分子被激发产生信号,Water signal,例：自旋回波的脂肪抑制,脂肪选择性预脉冲,优点： 高选择性 可用于多种序列：SE、FSE、GRE 简便宜行 缺点： 场强依赖性大0.5T以下机器不宜采用 对场强均匀度要求高需要匀场 大FOV扫描，视野周边区抑制效果差 SAR值高 延长扫描时间，影响图像质量（预脉冲占据TR间期）,大FOV+磁场不均匀,STIR技术,原理： TI值是影响脂肪抑制效果的关键参数 当
10、TR比T1足够长时，只要取TI=0.69T1即可去除脂肪信号 优点： 场强的依赖性较低，低场强磁共振系统也能取得较好的脂肪抑制效果 对磁场的均匀度要求较低 大FOV也能取得较好的抑制效果 缺点： 对脂肪信号的抑制缺乏特异性，当某些液体或组织的T1值与脂肪相近时，其信号也被抑制 扫描时间长（长T R） 不能用于增强扫描,STIR,STIR,Spin Echo,STIR,Dr Joy A Thomas,Shoulder STIR,T1W/TSE PDW/TSE T2W/TSE Dual TSE T1W/TSE SPIR PDW/TSE SPIR T2W/TSE SPIR STIR/TSE TE30
11、ms STIR Long TE FFE T2W/FFE,频率选择反转脉冲脂肪抑制技术 SPIR-Spectral Presaturation Inversion Recovery),自旋回波的脂肪抑制,带宽窄，中心频率为脂肪质子频率-只有脂肪被激发+TI（短10-20ms）,同时考虑：脂肪进动频率、脂肪短T1特性,优点： 扫描时间增加不多 一次预脉冲激发可完成整个三维容积内的脂肪抑制 SAR低 缺点： 对场强要求高-低场不适用 对B1,B0敏感，对磁场均匀度要求高,With SPIR Without SPIR,五、MRI化学位移成像技术,同相位(In Phase)和反相位(Opposed-ph
12、ase)成像 相位是指在XY平面磁化矢量的圆周运动 水质子比脂肪质子进动频率快： 同相位（0 ）-异相位（ 180）-同相位（ 360）-异相位（540 ） 通过选择适当的回波时间，可在水和脂肪质子宏观磁化矢量相位一致或相位反向时采集回波信号 同相位:水和脂肪信号相加 反相位:水和脂肪信号抵消 技术：扰相GRET1WI 应用：腹部脏器脂肪成分的判定,六、MR扩散加权成像技术,扩散的基本概念 分子微观、随机的平移运动并相互碰撞-布朗运动 自由扩散：不受任何约束-如脑脊液、尿液等 限制性扩散：受周围介质的约束-一般组织 各向同性：各方向上限制性扩散对称 各向异性：各方向上限制性扩散不对称,简要原理
13、 在某一方向上施加一个梯度场-磁场不均匀-该方向上质子进动频率出现差别-质子失相位-横向磁化矢量衰减-MR信号减弱 SE-EPI：180复相脉冲的两侧各施加方向、强度和持续时间完全相同的梯度场（扩散敏感梯度场）-体素中水分子在梯度场施加方向上的扩散运动引起质子信号的衰减,DWI技术要点 DWI上组织信号衰减的影响因素 扩散敏感梯度场强度、持续时间、间隔时间 组织中水分子的扩散自由度 b值的选择 （ 磁旋比 梯度场强度 梯度场持续时间 梯度场间隔时间） 过高-SNR降低；过低-扩散不敏感,b=0,b=300,b=1200,DWI方向性：6个方向以上施加梯度场DTI 表观扩散系数,b=0,b=12
14、00,ADC,为了在图像中去掉其它权重的影响，可以利用两幅不同b值而其它条件全相同的图像来计算出纯扩散的信息。如利用一幅b=0和一幅b0的图像，便可以逐个像素地计算出表观扩散系数图（ADC）：,MR 缺 血 的 时 程,T2DWIADC,Fan G, Zang P, Jing F, et al. Usefulness of diffusion / perfusion-weighted MRI in C6 rat gliomas: correlation with histopathology. Aca Radiol 2005；12(5):640651.,EPI技术的主要应用： 弥散张量成像（D
15、TI）,理论依据： 水分子的限制性扩散：受周围介质的约束-一般组织 各向同性：各方向上限制性扩散对称 各向异性：各方向上限制性扩散不对称 选用不同的弥散梯度方向：6个以上（3 个主要方向 + 3个对角线) 应用：白质纤维束成像（Fiber Tractography）,可识别三种主要纤维束： 投射纤维：CST联络纤维 ：SLF连合纤维：胼胝体,Potential of Diffusion Tensor MR Imaging in the Assessment of Periventricular Leukomalacia（ Fan G, Yu B, Quan S, et al. Clinical
16、 Radiology, 2006: in press),七、MR波谱,原理：化学位移 分子结构不同所造成的同一磁性原子核进动频率的差异 1HMRS技术： STEAM（激励回波采集模式）：3个90脉冲-SNR低PRESS：1个902个180脉冲-SNR高 特点：磁场均匀度、场强要求高，相对代谢信息-谱线表示 特定磁性原子核：1H、31P、12C、23Na、19F,单体素,多体素,梗死,代谢疾病,肿瘤,正常,八、MR 灌注成像（PWI）,经静脉团注对比剂 (Gd-DTPA)后进行的快速动态扫描T1 （体部）、T2（头部）,MR灌注成像（PWI）,缺血血流动力学：侧枝循环 -MTT 血管扩张 -CB
17、V 终末期：CBF,采用ASL研究,DWI与PWI不匹配-缺血半暗带,DWI ADCMTT CBV,CBF=CBV/MTT,实验研究 临床研究,图像质量,MRI常规质控指标的基本概念,矩阵、FOV、空间分辨率-显示细小结构的能力 图像信噪比（signal to noise ratio,SNR)-显示图像的能力 对比噪声比（contrast to noise ratio,CNR)-显示不同组织的能力,矩阵 Matrix,矩阵：图像X轴、Y轴方向上的像素数目,10,10,Matrix1010,磁共振的矩阵可为646410241024,磁共振最常用的矩阵为256 256,磁共振最常用的高分辨矩阵为5
18、12 512,视野 FOV（field of view）,320mm,320mm,视野：X轴、Y轴方向上实际成像区域的大小,FOV320mm320mm,MRI的FOV根据检查部位、序列、线圈及场强可为25mm530mm,FOV 2.5cm,FOV 530mm2025mm,空间分辨率 Resolution,空间分辨：单个体素在X轴、Y轴、Z轴的大小,层面方向的空间分辨 层厚,频率编码方向的空间分辨频率方向的FOV除以频率方向的Matrix,相位编码方向的空间分辨相位编码方向的FOV除以相位方向的Matrix,空间分辨率,30mm,10mm,30mm,10mm,空间分辨10mm10mm8mm,层厚
19、8mm,根据MR的场强、线圈、序列及检查部位的不同，可选择不同的空间分辨率,MRI的层厚常为：110mm,MRI层面内的空间分辨常为： 0.5mm0.5mm2mm2mm,FOV不变：矩阵越大，XY平面的空间分辨率越高 矩阵不变：FOV越大，XY平面的空间分辨率越低 层厚越厚：层面选择方向的空间分辨率越低,FOV、Matrix、层厚与Resolution的关系,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,矩阵不变：FOV越大，XY平面的空间分辨率越低,10mm10mm8mm,5mm5mm8mm,FOV不变：矩阵越大，XY平面的空间分辨率越高,矩阵、FOV、空间分辨率 图像信噪比（signal t
20、o noise ratio,SNR) 对比噪声比（contrast to noise ratio,CNR),MRI常规质控指标的基本概念,信噪比， SNR Signal to Noise Ratio,图像质量的最重要、最基本的指标,良好的SNR是MRI清楚解剖结构、病变及其特性的基础,高质量的MR图像必具有较高的SNR,高SNR意味着较高的有效信号强度和较低的噪声信号,SNR = SI tissue / SD background,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,矩阵、
21、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),MRI常规质控指标的基本概念,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。 T1WI：CNR反映图像的T1对比 T2WI：CNR反映图像的T2对比,CNR的检测,CNR（SI1SI2）/SD3,SI组织信号强度的平均值 SD3背景噪声的标准差,同一个肝脏病变用几个不同的序列可得到不同的CNR，CNR高的序列有利于病变的检出,影响CNR的主要因素,是否具有足够的SNR 序列 扫
22、描参数 病变与正常组织的差异 伪影 空间分辨 是否使用对比剂,图像伪影,MRI的伪影,设备伪影； 运动伪影； 磁化率伪影和金属异物伪影；,MRI伪影-设备伪影,化学位移伪影 由于化学位移现象导致的图像伪影 产生的原因是因为脂肪中的质子的进动频率要比水中的质子快（约为3.5PPM）：如果以水分子中的质子的进动频率为MR成像的中心频率，则脂肪信号在频率编码方向上将向梯度场强较低的一侧错位，使邻近的两种像素信号重叠。结果在一侧脂肪-水界面出现高信号带，而另一侧水-脂肪界面出现低信号带 特点： 出现在频率编码方向上 脂肪组织的信号向频率编码梯度场强较低的一侧移位 场强越高，化学位移伪影也越明显 对策：
23、改变频率编码方向、压脂、增加频率编码带宽,卷褶伪影 当受检物体的尺寸超出FOV的大小，FOV外的组织信号将折叠到图像的另一侧 出现在频率编码方向、相位编码方向 特点： 由FOV小于受检部位所致 常出现在相位编码方向上 FOV外一侧的信号组织卷褶并重叠到图像的另一侧 对策：增大FOV、切换频率编码与相位编码方向、相位编码方向超范围编码,截断伪影 也称环状伪影 容易出现在两种情况下： 图像的空间分辨力较低（即像素较大） 在两种信号强度差别很大的组织间，如脑脊液与骨皮质之间 特点： 常出现在空间分辨力较低的图像上 相位编码方向往往更为明显 表现为多条明暗相间的弧线或条带 对策：增加图像空间分辨力、采
24、集时间,部分容积效应 MR图像同样存在部分容积效应，造成病变的信号强度不能得以客观的表达，同时将影响病变与正常组织的对比 解决的方法主要是减薄层厚。,在一样的位置得到两幅头部轴位T1加权像，第二幅像显示VII和VIII颅神经（cranial nerves），第一幅像则没有，原因是部分体积平均。第一幅像片厚为10 mm，第二幅像为3 mm。,层间干扰 MR成像需要采用射频脉冲激发，由于受梯度场线性、射频脉冲的频率特性等影响，实际上MR二维采集时扫描层面附近的质子也会受到激励，这样会造成层面之间的信号相互影响，这种效应称之为层间干扰（cross talk）或层间污染（cross contamina
25、tion） 层间干扰的结果往往是偶数层面的图像整体信号强度降低，因而出现统一序列的MR图像一层亮一层暗相间隔的现象 对策：设置层间距、跳跃式采集图像、三维采集,MRI伪影运动伪影,生理性运动伪影：呼吸、心脏大血管搏动、血流以及CSF波动等； 自主性运动伪影：吞咽、眼球运动、身体移动等。 原因：信号采集过程中，运动器官在每一次激发、编码及信号采集时所处的位置或形态发生了运动-出现相位的错误，在傅立叶变化转换时其信号的位置即发生错位 共同特点： 主要出现在相位编码方向上 伪影的强度取决于运动结构的信号强度，后者信号强度越高，相应的伪影越亮 伪影复制的数目、位置受基本正弦运动的相对强度、TR、NEX
26、、FOV等因素的影响,第一幅像是女性盆腔，由于采集期间肠蠕动有严重的伪影，第二幅像静脉注射了抗痉挛药物,蠕动造成的运动伪影,任何类型病人运动产生的伪影都会在相位方向（本例为前后方向）传播，左面的图像是在获取数据时病人有吞咽运动，产生伪影，注意脊髓上信号强度增加的区域。适当使用预饱和RF脉冲可消除这种伪影,吞咽运动,MRI伪影磁化率和金属伪影,两种磁化率差别较大的组织界面上将出现伪影，称为磁化率伪影 铁磁性物质的磁化率很高 磁化率伪影表现为局部信号明显减弱或增强，常同时伴有组织变形 特点： 常出现在磁化率差别较大的组织界面附近，如脑脊液与颅骨间、气体与组织之间等 体内或体外铁磁性物质可出现严重的
27、磁化率率伪影 GRE序列对磁化率变化较敏感，更容易出现磁化率伪影，EPI序列的磁化率伪影更为明显 一般随TE的延长，磁化率伪影越明显，因此T2WI或T2*WI的磁化率伪影较T1WI明显,磁性假牙,非磁性假牙,磁性项链,对比剂,使用MRI对比剂的目的,提高图像的信噪比和对比噪声比，有利于病灶的检出 通过病灶的不同增强方式和类型，帮助病灶定性 提高MR血管成像的质量 利用组织或细胞特异性对比剂获得特异性信息，可提高病灶检出率或定性诊断的准确率,MRI对比剂作用原理,通过影响质子的弛豫时间，间接地改变组织的信号强度 有些物质（顺磁性物质）缩短质子的弛豫时间，而有些物质（逆磁性物质）则延长质子的弛豫时
28、间 利用这些物质对质子弛豫时间的不同影响，可选择性的增加或减低组织的信号强度，通过人工对比的方法达到提高组织对比度的目的,MRI对比剂的分类,按其对T1弛豫和T2弛豫的影响： T1加权对比剂 T2加权对比剂 按其对信号强度的影响（增强或减弱）： 阳性对比剂和阴性对比剂 按对比剂在体内的生物分布特点： 非特异性和特异性对比剂：细胞外间隙对比剂，经肾脏排泄，又称肾性对比剂 特异性对比剂：选择性分布于某些器官和组织，不经过或仅部分肾脏，也称为非肾性对比剂 根据不同的磁特性： 顺磁性、超顺磁性、铁磁性以及逆磁性四种,离子型非特异性细胞外液对比剂,目前临床广泛应用的是稀土元素镉(Gd+3)与二乙稀五胺乙
29、酸的螯合物 -Gadolinium-DTPA（Gd -DTPA)，是一种顺磁性物质，商品名为马根维显。具有弛豫性强、毒性小、安全系数大、细胞外分布、不通过正常的BBB、迅速由肾脏排出、在人体内结构稳定、具有高溶解度以及口服也不被胃粘膜吸收等特征。,MRI造影剂（Gd-DTPA）,和CT增强扫描比较的优点： 更为安全（同等剂量下，其安全性是CT造影剂的20倍） 对比好，病变检出率高（颅脑、肝脏） 使用剂量更小（一般为CT造影剂的1/10）,机理：改变局部组织的磁环境而间接增强。 PRE效应，同时缩短组织的T1和T2； T2PRE效应（ T2质子弛豫增强），缩 短组织的T2。半数致死量（LD50）
30、为20mmol/kg体重，常用剂量：0.1 0.2mmol/kg 体重，一 般只作T1-WI。,最常用的是钆贲酸葡甲胺（）,作用机理：低剂量缩短组织的T1值；高剂量缩短组织的T2值。一般利用前者，表现为有增强的组织信号“变白”。 增强代表的意义：脑组织：血脑屏障的破坏。其他组织：血供丰富。,T1WI平扫,T1WI增强扫描,Gd -DTPA适应症,脑和脊髓病变，出现强化提示血脑屏障的破坏，如肿瘤、炎症、梗死等 垂体腺瘤或微腺瘤的检查 脑灌注加权成像，主要用于急性脑缺血、肿瘤等病变的检查和研究 腹部脏器如肝胆胰脾及肾脏的动态增强扫描 心脏灌注加权成像，可显示心肌缺血，延时扫描还可评价心肌活性 对比
31、增强MRA（CE-MRA） 全身其他部位病变的检查，特别是肿瘤病变的检出、诊断及鉴别诊断,其他对比剂,目前使用的对比剂大致包括： 非离子型细胞外液对比剂 Gd-DO3A-butrol、Gd-DTPA-BMA、Gd-HP-DO3A Intravascular (blood pool) contrast agents 钆与大分子的复合物 、较小超顺磁氧化铁颗粒 Tumor-specific agents 肝细胞特异性对比剂（靶向对比剂） 钆鳌合物 Gd-EOB-DTPA /Gd-BOPTA 锰鳌合物 Mn-DPDP 肝细胞受体性对比剂 USPIOs （AMI-227 、FeO-BPA ） Reti
32、culoendothelial（网状皮内组织） Contrast Agents AMI-25和Feridex,MRI的禁忌证, 装有心脏起搏器、疑有眼球内金属异物者，动脉瘤用银夹结扎术后者，严禁！ 体内留置金属异物或金属假体者，不宜！ 监护仪器、抢救器材不能带入MR检查室，故在检查过程中有生命危险的急诊、危重病人，不能！ 幽闭恐惧症、妊娠3个月内，不宜！,MRI的优点,软组织分辨力高； 多参数成像； 无骨伪影； 多方位直接成像； 无放射性损伤； 无需对比剂可进行心脏和血管成像。,MRI的缺点,成像时间相对较长； 伪影相对较多，尤其是运动伪影； 对钙化显示不佳； 骨性结构显示相对较差； 信号变化解释相对复杂，病变定性仍有困难； 禁忌证相对较多。,常见基本病理变化的MRI信号特点,非常重要！,血肿的MR信号变化,T1-WI,T2-WI,Time,24h,iso,DexHb,hypo,hypo,1d,3d,MetHb,o,o,hyper,hyper,3d,7d,7d,14d,H-S,hypo,14d,iso,OxHb,hypo,hyper,iso,自己看吧,？,
