最全的医学成像原理磁共振成像.pptx

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1、主要内容第一节 概述第二节 发生磁共振现象的基本条件第三节 磁共振图像的信号第四节 磁共振图像的空间定位第五节 磁共振图像的重建第六节 磁共振成像序列第七节 磁共振血管成像第八节 磁共振成像的图像质量第1页/共81页第一节 概述MRI 的诸多特点使其成为继X 线成影、计算机体层成影、超声检查之后在医学诊断和研究中不可或缺的医学影像检查技术。然而MRI 也有其局限性：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

2、 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能像CT 那样在图像上进行定量分析和诊断。5多种伪影因素 导致MR 图像产生的伪影因素较其它的成像技术多。6MRI 设备价格相对昂贵。第2页/共81页第二节 发生磁共振现象的基本条件一、原子核的自旋与磁矩（一）原子核的自旋和电磁场自旋（spin）：原子核及质子围绕着自身的轴进行旋转。带有正电荷的质子的自旋类似于一个小磁体，产生一个与自旋同轴的电磁场，具有大小和方向。磁场的方向可由环形电流的法拉第右手定则确定。第3页/共81页（二）原子核的磁矩磁矩是矢量，有大小和方向。并非所有的原子核均可发生磁共振现象，只有具有磁矩的原子核才能在一定的条件下发生磁共振现象。

3、氢质子具有两个能态：低能态和高能态。这意味着一些氢质子绕自身轴进行自旋，产生一个磁场。另外一些氢质子以相反的方向自旋，并产生相反方向的磁场。第4页/共81页如果原子核内有偶数个质子，则这些配对质子的磁场将会抵消，总磁场为零；当原子核内有奇数个质子时，则都会产生一个净磁场，使原子核具有磁矩。实际上，任何存在奇数质子、中子或质子数与中子数之和为奇数的原子核均存在磁矩。第5页/共81页二、静磁场（一）静磁场的作用人体中有很多的氢质子，质子都有自身的一个小磁场，并且绕自己的轴进行旋转，具有磁矩。一般状态下质子的自旋是随机分布的，磁矩相互抵消，净磁场强度为零。第6页/共81页如果把人体放入一个强大的静磁

4、场（B0）中将会出现：质子将沿着静磁场的方向排列，产生净磁化矢量；质子在自旋的同时，以静磁场的磁力线为轴进行进动（或称旋进）。1净磁化矢量的形成第7页/共81页第8页/共81页2质子在静磁场中的进动 无静磁场（B0）时，质子绕自身的轴旋转，产生一个自身的小磁场。当我们把自旋质子放入B0内时，质子开始摇摆，不仅绕自身的轴进行自旋，同时也绕B0的轴进行旋转，这样的运动状态称之为进动。质子绕B0轴的进动频率可以通过拉莫方程计算：第9页/共81页质子在B0的进动，使质子的旋转轴与B0轴存在着进动角，因而质子的磁化矢量在垂直于B0 的方向XY平面上有一个磁化分量。但质子的运动是随机的，其在XY 平面上的

5、投影相互抵消而没有横向磁场分量存在。第10页/共81页（二）静磁场的类型1根据磁体的设计分类（1）常导型磁体：根据线圈内的环形电流产生磁场的原理设计，磁场可以被开启和关闭。（2）超导型磁体：根据用超导材料性能设计一个强大磁场，使用液氮或液氦作为制冷剂。磁场可以被开启和关闭。（3）永磁型磁体：磁体由铁磁性物质组成，磁场持续存在，不能被关闭。2根据磁体的场强分类 根据磁体的场强分为：超高场（4.07.0T）；高场（1.53.0T）；中场（0.51.4T）；低场（0.20.4T）；超低场（0.2T）。超高场主要用于研究，高、中场常见于超导型扫描仪，低场见于常导型和永磁型扫描仪。第11页/共81页三、

6、射频脉冲射频脉冲（RF）是一种交变电磁波（其磁场用B1 表示）。当静磁场（B0）的场强为0.2T3.0T时，根据拉莫方程，处于B0中自旋质子的进动频率为8.5127MHz，它属于电磁波谱内无线电波的频率范围；又因为它在MRI 中仅做短暂的发射，因此称为射频脉冲。（一）射频脉冲的作用1翻转纵向磁化矢量章动导致M0向XY 平面翻转，与Z轴形成一定的角度（）：第12页/共81页式中：1为射频脉冲进动频率（），t 为RF 脉冲的作用时间。我们可以通过控制RF 脉冲 的强度和作用时间，确定M0的翻转角度。第13页/共81页（1）90翻转：当RF 脉冲的能量一定时：因为 ，所以：根据式上式如果保持射频脉冲

7、的作用时间为t/2，MZ 就会被翻转90。产生90 翻转的脉冲称为90RF 脉冲。（2）180翻转：用上式可以计算出M0产生180翻转所需要的脉冲持续时间：为了实现M0的180翻转，可以使用一个相同强度射频脉冲但具有90射频脉冲两倍的作用时间；或者具有90射频脉冲两倍的强度但作用时间相同的脉冲。（3）部分翻转：M0的翻转角度小于90，可以通过降低射频脉冲的强度或持续时间来实现。M0的三种翻转形式在MRI 中都有具体的应用，它决定MR 成像序列，影响图像显示病变的敏感性及图像的质量。第14页/共81页2形成横向磁化矢量 处于B0中的自旋质子所产生的纵向矢量M0在受到90射频脉冲作用后，翻转到XY

8、 平面，每一个质子仍然以一定的频率绕B0进动，并且所有质子的磁矢量指向同一方向。因此，每个质子的磁矢量在XY 平面内叠加而在宏观上形成了一个新的磁化矢量，即横向磁化矢量MXY。第15页/共81页（二）射频脉冲的特征参量1频率 使进动频率与RF 脉冲频率相同的质子发生磁共振。2带宽 频率的范围，决定扫描时的层面厚度及预饱和。3强度和作用时间 决定Mz 的翻转角度。第16页/共81页第三节 磁共振图像的信号第17页/共81页一、相位的概念1相位 平面内旋转的矢量与某一参照轴的夹角称为相位。同相位（in-phase）：多个矢量在空间的方向一致；离相位（out of phase）：多个矢量在空间的方向

9、不一致；聚相位（re-phase）：由不同相位达到同相位的过程；失相位（de-phase）：由同相位变成不同相位的过程。第18页/共81页2磁场中自旋之间的相位 在静磁场（B0）中进动的自旋质子的磁矩与B0存在着进动角，因此自旋磁矩可分解为Z 轴与XY 平面的两个矢量。在任意时刻，自旋质子的磁矩在Z 轴的矢量将始终指向同一方向（即同相位），因而叠加形成宏观纵向磁化矢量M0。XY 平面内的矢量则随机分布处于不同的方向（即离相位），因而磁化矢量在XY 平面内相互抵消，不能形成宏观磁化矢量。在射频脉冲的作用下，M0被翻转到XY 平面的同时，绕Z 轴进动的自旋磁矩的相位趋于一致（即聚相位），磁化矢量的

10、叠加形成宏观横向磁化矢量MXY。第19页/共81页第20页/共81页二、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：纵向驰豫（longitudinal relaxation）；横向驰豫（transverse relaxation）第21页/共81页（二）纵向驰豫射频脉冲停止以后，纵向磁化矢量M0由最小恢复到原来大小的过程称纵向驰豫。在驰豫过程中总的净磁化矢量也程螺旋形运动，与射频激发后的运动正好相反。第22页/共81页1纵向驰豫机制 纵向驰豫过程中，吸收了射频脉冲能量跃迁到高能

11、级的自旋质子把能量释放到周围的晶格中，回到它们的稳定状态。因而，纵向驰豫也称为自旋-晶格驰豫。纵向驰豫过程中M0 恢复的程度是随时间的变化而逐步增长，用T1 来表示M0 恢复速率特征的时间常数（M0 恢复到某一程度时所需要的时间）。因此，纵向驰豫又称为T1驰豫。2纵向驰豫时间 90射频脉冲之后，净磁化矢量M0被翻转到XY 平面，随后以T1速率特征进行恢复，呈指数曲线增长形式。T1驰豫过程中MZ是时间的函数，符合：式中：MZ（t）为t 时刻的纵向磁化矢量值，M0 为平衡态时的净磁化矢量值，t 为驰豫时间，T1 为纵向驰豫时间常数。第23页/共81页T1纵向磁化矢量MZ从最小恢复到平衡态磁化矢量M

12、0的63的时间第24页/共81页不同组织的T1值是不同的。B0强度不同，同一组织的T1值也是不同的（表6-1）。B0越大，组织的T1值越大。第25页/共81页以上讨论了使用90oRF 脉冲时的T1驰豫过程。如果在90o脉冲之前再施加一个180oRF 脉冲，这将使纵向磁化矢量M0被翻转180o至B0的负方向，然后按照组织的T1速率进行恢复。第26页/共81页（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

13、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。第27页/共81页第28页/共81页（2）自旋质子间的相互作用：两个自旋相邻时，一个为(1)的自旋顺B0方向排列，另一个为(2)的自旋逆B0方向排列。由于这两个自旋之间的相互作用，(1)受到B0加上另一个质子所产生的小磁场（B）的影响，其进动频率将会略微增加；(2)受到与B0相反的略低磁场的影响，总磁场强度有所减小，因而其进动频率也将减小。正是由于自旋质子间的相互作用引起的磁场均匀性的改

14、变，造成质子进动频率的差异，导致在XY 平面内进动的净磁化矢量的失相位。因此，横向驰豫也称为自旋-自旋驰豫。横向驰豫是横向磁化矢量MXY 逐步衰减的过程，用T2来表示MXY 衰减速率特征的时间常数。横向驰豫又称为T2驰豫。第29页/共81页2横向驰豫时间 90RF 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。第30页/共81页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tT2时，MXYM0e-1=37%M0，即MXY 衰减至最大值的37时所经历的时间等于T

15、2 值：T2横向磁化矢量MXY 衰减至最大值63的时间。不同组织的T2值不同。第31页/共81页3T2*驰豫T2*称为准T2或有效驰豫时间。T2是在绝对均匀的静磁场（B0）中的驰豫，T2衰减主要取决于自旋-自旋相互作用。但是任何磁体产生的磁场都不可能是绝对均匀的，因此横向驰豫受到不均匀的B0和自旋-自旋相互作用的双重影响，我们把在不均匀的B0中的横向驰豫称为T2*驰豫。T2*是不固定的，随B0的均匀性而改变。T2*衰减速度总是快于T2衰减速度。第32页/共81页三、自由感应衰减信号使用一个90RF 脉冲来激发自旋质子，使M0 翻转到XY 平面。90RF 脉冲关闭后，自旋质子在XY 平面内进动，

16、并且处于相同的相位；MXY 开始随时间衰减；自旋在接收线圈内感应产生一个电流。当t0 时，信号有最大值；t1 时，信号为零；t2 时，信号有反向最大值；t=3 时，信号为零。因此，产生震荡磁场，其在接收线圈内产生震荡的感应电流（磁共振信号）。信号的强度取决于MXY：第33页/共81页接收到的信号如下图所示。呈指数曲线形式衰减的震荡信号称为自由感应衰减（FID）信号，信号的强度与组织的T1、T2 及组织的质子密度有关。FID 信号是在90oRF 脉冲之后采集的信号，该信号的衰减符合T2*方式。第34页/共81页第四节 磁共振图像的空间定位一、梯度磁场的概念因为人体内所有自旋质子具有相同的拉莫频率

17、，受射频脉冲激发后接收到的信号包含受检者整个身体的信息，我们不能够确定信号每个成分的特定起源点，即空间位置信息。为了获取信号的空间位置信息，在MRI 中采用了梯度磁场的方法。梯度磁场：是一个随位置、以线性方式变化的磁场。与静磁场（B0）叠加后，可以暂时造成磁场的不均匀，使沿梯度方向的自旋质子具有不同的磁场强度，因而有不同的共振频率，从而获得关于位置的信息。第35页/共81页第36页/共81页梯度磁场是由置于磁体内的额外线圈所产生的，这种线圈叫做梯度线圈。位于磁体内的梯度线圈一般为成对线圈，每对线圈内的电流大小相等，极性相反。为获得各个方向的空间位置信息，需要在X、Y、Z 方向上分别施加一个梯度

18、，根据它们的功能，这些梯度被称为：层面选择梯度；频率编码或读出梯度；相位编码梯度。第37页/共81页二、层面选择（一）层面选择应用层面选择梯度之后，磁场强度随位置而变化，在Z 轴方向上，每个位置上的自旋质子都具有自己的共振频率。如果现在向被检者发射一个特定频率的射频脉冲，沿Z 轴方向上与射频脉冲具有相同频率的自旋质子被激发，我们将会接收到来自于人体内，与Z 轴方向垂直的相应位置层面的信号。改变射频脉冲的频率或线性梯度磁场的斜率，可以改变被激发平面的位置。（二）层面厚度选择在梯度磁场的作用下，如果发射一个单一频率的射频脉冲，将会激发以该频率进动的相应磁场位置的信号，但它是一个无限薄的平面。为获得

19、一定厚度的层面，需要射频脉冲具有一定的频率范围（带宽）。改变射频脉冲的带宽或梯度磁场的斜率，可以选择不同层面的厚度。第38页/共81页第39页/共81页三、空间编码使用层面选择梯度确定了成像平面，但是还不能在选定的层面内确定信号来源的空间位置。为了能够进行层面的图像重建，还需要知道扫描矩阵内每个体素所产生的信号的位置和大小。解决这一问题的方法，就是对信号进行空间编码，包括：频率编码；相位编码。（一）频率编码频率编码：目的是为了区分信号来自于扫描矩阵中的那一列。在读出信号之前，沿X 施加一个频率编码梯度。由于梯度磁场的作用：磁场在右边一列有最大值，自旋质子有较快的进动频率；磁场在左边一列有最小值

20、，自旋质子有较慢的进动频率；中间一列磁场无变化，检测到的信号为自旋质子按照原来的频率进动。第40页/共81页第41页/共81页（二）相位编码在2D-FT 技术中，除了使用层面选择和频率编码两个梯度进行层面选择及在X 方向上进行编码以外，还需要在Y 方向上施加一个梯度，对信号进行编码，以确定信号来自二维空间的那一行。这个梯度称为相位编码梯度。相位编码梯度应用于层面激发之后，频率编码读出信号之前。第42页/共81页第五节 磁共振图像的重建一、傅里叶变换傅里叶变换（FT）是用于专门计算含有各种频率的复合信号的一种数学计算法，其主要功能是将信号从空间域值转换为频率域。傅里叶变换有一维、二维、三维傅里叶

21、变换等。MRI 重建过程中，FT 用于分解频率编码与相位编码的信号成分。MRI 系统常用二维傅里叶转换法（2D-FT）进行图像重建。磁共振图像重建：磁共振成像过程中，启动梯度磁场，通过层面选择、频率编码、相位编码，把整个层面体素一一进行标定，用RF 脉冲对各体素进行激励，测量感应信号采集数据信息，对所采集的信号进行2D-FT 处理，得到具有相位、频率特征的磁共振信号，根据各层面体素编码的对应关系，将体素信号大小用灰度等级表现出来形成图像的过程。第43页/共81页二、信号平均和扫描时间在2D-FT 的数据采集中，每次使用的相位编码梯度的大小和持续时间都有一定改变，而频率编码梯度恒定不变。由于磁共

22、振对相位编码的识别是有限的，每次只能识别一种相位，因此磁共振成像中，要求有多次相位编码及测量采集数据来完成多次数据采集，以便对多次数据采集或激发中所测量的信号数据进行平均即信号平均。信号平均可提高图像信噪比（SNR）。但多次相位编码需要有多次RF 的激发、多次信号采集，因此信号平均会使磁共振成像检查的扫描时间延长。第44页/共81页扫描时间（scan time）：是指完成一次数据采集的时间。二维傅里叶扫描时间（t）可以表示为：式中：TR 为重复时间；NY 为相位编码步数；NEX 为激发次数（或平均次数）。上式仅适用于在一个TR 内采集一个编码行的情况。三维傅里叶扫描时间（t）可以表示为：式中：

23、NY 为Y 方向上相位编码步数；NZ 为Z 方向上相位编码步数；NEX 为激发次数。与2D-FT 成像相比较，3D-FT 成像的扫描时间长，但各种快速成像技术的出现，大大缩短了三维容积成像的时间；与2D-FT 成像相比较，3D-FT 成像具有采集层面薄、层面间可以无间隔的连续采集的优点。第45页/共81页三、K-空间的概念K-空间：是一个数学概念，也称为傅里叶频率空间，或傅里叶空间。它是一个以空间频率为单位的空间坐标所对应的频率空间。MR 信号在K-空间的投影曲线称为K 轨迹，又称为傅里叶线。空间频率：是指空间一定方向上的单位距离内波动的周期数。如果空间频率仅位于一个平面内，则K-空间为一个二

24、维空间，用KX 和KY 代表两个互相垂直方向的空间频率。MRI 的数据采集是在空间频率域（K-空间）中进行的。采集到的K-空间数据必须经过图像重建过程，才能得到所需要的MR 图像。第46页/共81页K-空间中各点的数据是沿着一定轨迹顺序填充的，这种按某种顺序填充数据的方式称为K-空间的轨迹（傅里叶线），K-空间的填充轨迹代表了成像中MR 信号的采集过程。目前应用的K-空间填充方式有：直线填充（如逐行填充、中心填充、对称填充）、螺线形填充、圆形填充等。第47页/共81页四、磁共振图像的对比磁共振成像过程中，射频脉冲激发后所记录到的信号强度的大小主要与以下因素有关：一是生物组织本身的因素，包括纵向

25、弛豫时间T1、横向弛豫时间T2和质子密度等；二是脉冲序列的形式。同时流动效应也起一定作用（血流显像时）。（一）图像对比的主要参数MRI 中产生组织间对比差异的主要参数有：纵向弛豫时间的固有差别，即组织间T1值的固有差别；横向弛豫时间的固有差别，即组织间T2值的固有差别；组织氢质子密度的固有差别。第48页/共81页第49页/共81页（二）磁共振加权图像的对比目前，临床上应用的主要加权图像有三种：1T1加权图像（T1 weighted imaging，T1WI）组织之间T1值的差异。2T2加权图像（T2 weighted imaging，T2WI）组织之间T2值的差异。3质子密度加权图像（prot

26、on density weighted imaging，PDWI）组织之间质子密度的差异。第50页/共81页（三）影响磁共振图像对比的其他因素1流动效应 血液的一些特性产生了血管影像的不同表现。其重要特性包括：在T1加权像上，血流方式影响信号强度；在T2WI 和T2*WI 加权像上，血液的氧化状态影响信号强度。2磁敏感效应 磁敏感度用来表示物质改变其所处外磁场的能力，即被磁化的能力。不同的组织磁敏感性能不同。抗磁性物质具有对抗外磁场的作用，能降低外磁场在其内部产生的磁场；顺磁性物质处于外磁场中时，其电子沿磁场方向排列，在其内部会产生额外磁场。第51页/共81页3对比剂 临床上使用的一些外源性的

27、，可用来提高某些组织与其周围组织对比的物质，即MR 对比剂。目前，临床上使用的对比剂包括以下两种：（1）非选择特异性对比剂：对增强的器官或组织没有选择性。（2）选择特异性对比剂：对增强的器官或组织有选择性，具有器官特异性或组织特异性。4化学位移 因电子环境(即核外电子结构)不同引起的共振频率的差异称作化学位移。化学位移是磁共振波谱的基础，用于检测组织细胞内的代谢物质；化学位移饱和成像可用来突出或抑制某种组织的信号；化学位移特性还会诱发化学位移伪影。第52页/共81页5弥散 分子的弥散运动会影响组织的T1和T2值。弥散运动会导致失相位，而使信号有一定的降低。6磁化传递对比 MR 信号主要来自于游

28、离态的水质子，而结合态的水质子可以影响MR 信号。游离态的水质子T2值较长，其产生共振的频率范围较小，而结合态的水质子T2值较短，其产生共振的频率范围较大。7组织方向 在一些MR 成像中，组织的方向对信号强度有一定影响，最典型的是组织本身具有方向性的纤维结构。最重要的两个效应是T2 和弥散运动导致的信号降低具有角度依赖性。第53页/共81页第六节 磁共振成像序列一、脉冲序列（一）脉冲序列的概念脉冲序列（pulse sequence）：是指具有一定带宽、一定幅度的射频（RF）脉冲与梯度脉冲组成的脉冲程序。不同的RF 脉冲发射形式和时间、不同梯度磁场的引入方式等都会产生不同的MR 信号特征，而脉冲

29、序列则控制着系统施加RF 脉冲、梯度磁场及数据采集的方式，并由此决定图象的加权像、图像的质量以及对病变显示的敏感性。不同的成像目的应用不同的脉冲序列。不同的MR 设备制造厂家有着自己独特的序列。第54页/共81页（二）脉冲序列主要成像参数MR 成像脉冲序列中有许多变量，这些变量称为序列参数。1脉冲序列周期2重复时间（repetition time，TR）是指从第一个RF 激励脉冲出现至下一周期同一脉冲出现时所经历的时间。TR 控制着M0恢复的程度，因而决定着图像的T1加权程度。3回波时间（echo time，TE）是指第一个RF 脉冲到回波信号产生所需要的时间。TE 控制着MXY 衰减的程度，

30、因而决定着图像的T2加权程度。4有效回波时间（effective echo time，ETeff）是指在最终图像上反映出来的决定图像对比的回波时间。ETeff一般位于回波链的中点，当相位编码梯度的幅度为零或在零附近时，所采集信号的回波时间就是ETeff。选用不同的ETeff将得出不同的图像对比度。第55页/共81页5回波间隔时间（echo train spacing，ETS）是指快速自旋回波序列回波链中相邻两个回波之间的时间间隔。ETS 决定序列回波时间的长短，关系到图像的对比度。6反转时间（inversion time，TI）是指在反转恢复脉冲序列中，180反转脉冲与90激励脉冲之间的时间。

31、TI 的长短对最终的信号和图像对比度都有很大影响。7翻转角（flip angle）是指在RF 脉冲的激励下，宏观磁化强度矢量M0偏离B0方向的角度。翻转角的大小是由RF 脉冲能量强度所决定的，脉冲能量越大，成像区域的磁化矢量受激励后偏转的角度就越大。常用的翻转角有90o和180o两种，90o脉冲多用来做激励脉冲；180o脉冲多用来做相位重聚脉冲。第56页/共81页8信号激励次数（number of excitations，NEX）也称信号采集次数（number of acquisitions，NA），是指每次相位编码时收集信号的次数。NEX 取得越大，所需要的扫描时间就越长。9饱和现象 是指在

32、RF 脉冲作用下，低能态的核吸收能量后向高能态跃迁，如果高能态的核不及时回到低能态，则低能态的核将减少，系统对RF 脉冲的吸收也减少或完全不吸收，从而导致磁共振信号减少或消失的现象。第57页/共81页二、自旋回波序列（一）自旋回波序列90激励脉冲-TE/2-180复相脉冲-TE/2-回波信号第58页/共81页第59页/共81页（二）多回波SE 序列如果在90激励脉冲后一特定的时间间隔连续施加多次180RF 脉冲，可使MXY 产生多个回波信号，则称为多回波SE 序列。多回波SE 序列可显著地缩短成像时间，但会使图像信噪比逐步降低。第60页/共81页三、快速自旋回波序列（一）快速自旋回波序列快速自

33、旋回波（fast spin echo，FSE 或turbo SE，TSE）序列是由一个90RF 脉冲和多个180脉冲组成。FSE 与多回波SE 一样，在一个TR 周期内首先发射一个90RF 脉冲，然后施加多个180RF脉冲，获取多个自旋回波，进行多次相位编码，并通过TR、TE 控制图像信号加权，可获得T1WI、T2WI、PDWI。FSE 序列采集速度快，扫描时间短，可在短时间内获得与SE 成像相同质量的图像，也可在与SE 相同的成像时间内大幅度提高图像信噪比。主要缺点：流动和运动伪影增加；因在T2WI 上脂肪信号高而难与水肿等鉴别；快速系数大时信号成分复杂，图像模糊等。第61页/共81页四、反

34、转恢复序列（一）反转恢复序列反转恢复（inversion recovery，IR）序列是最早应用的脉冲序列，典型的IR 序列包括一个180反转脉冲，一个90激励脉冲，一个180复相脉冲。扫描过程：首先使用一次180反转脉冲，使M0翻转180达到完全饱和，当M0恢复到一定时间后，施加一次90RF 脉冲，使已恢复的MZ翻转到XY 平面，即横向磁化，再施加一次180复相脉冲采集一个自旋回波信号。上述过程反复进行直到完成全部的K-空间数据填充，产生一幅IR 脉冲序列图像。实际上IR 序列是在SE 序列前加一个180反转脉冲，故也称反转自旋回波（IRSE）序列。第62页/共81页第63页/共81页（二）

35、短时反转恢复序列短时反转恢复（short T1 inversion recovery，STIR）序列是IR 序列的改良。（三）流动衰减反转恢复序列流动衰减反转恢复（fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR）序列是IR 序列的另一种改良。第64页/共81页五、梯度回波序列（一）构成GRE 序列使用小于90（常用表示）RF 脉冲激发，并采用较短的TR 时间，同时使用反转梯度取代180o复相脉冲。GRE 序列可产生较强的MR 信号，明显地缩短成像时间，同时还具有较高的信噪比。（二）几种常用的梯度回波序列1损毁GRE 序列2相位聚合GRE 序列3稳态自由进动G

36、RE 序列第65页/共81页第66页/共81页六、梯度自旋回波序列梯度自旋回波（gradient spin echo，GSE）序列是SE 序列与GRE 序列的结合。也称GRASE（gradient and spin echo，GRASE）。GSE 序列保持了类似自旋回波的对比特点，又可以进一步缩短扫描时间（扫描时间比FSE 序列还要短）。每个90RF 脉冲激发后，用几个180脉冲获得自旋回波，又在两个180脉冲之间反复改变读出梯度，使每个自旋回波之间又产生几个梯度回波。第67页/共81页七、回波平面成像序列回波平面成像（echo plane imaging，EPI）序列是一种快速成像序列，它代

37、表了目前临床上扫描速度最快的MR 成像技术，它可以在大约30100ms 内读出并收集一幅MR 图像所需要的所有数据。分为单激发EPI 和多激发EPI。EPI 最大的优点是扫描时间极短而图像质量很高，可最大限度地除去运动伪影，适用于心脏成像、腹部出现、流动成像，还可进行功能成像（如脑的弥散加权成像、灌注加权成像）、实时MRI、介入MRI 等。第68页/共81页八、其他MR 检查新技术（一）快速成像序列的特殊应用1弥散成像（diffusion）也称为扩散成像，是测量活体水分子随机运动状况，利用成像平面内水分子弥散系数（D）的变化来产生图像对比度的成像方法。2灌注成像（perfusion）是通过采用

38、对比剂首次经过和动脉自旋标记的方法对组织微观血液动力学进行检测的成像技术。3功能成像（FMRI）是一种检测受检者接受外在刺激后因激活局部脑组织产生氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白相对减少，而引起脑部皮层MR 信号变化的方法。第69页/共81页（二）化学位移技术化学位移是指因电子环境（即核外电子结构）不同引起的共振频率的变化。其化学位移量与磁场的强度成正比。化学位移成像是利用不同分子之间的化学位移，可以生成不同类型的图像。（三）波谱分析磁共振波谱（MRS）分析是利用分子的化学位移分析生物化学的结构和含量的检测方法。（四）水成像水成像技术主要是利用长TE、长TR 序列时，水的T2较其他组织明显延长的特性

39、，使实质性器官及流动血液呈低信号，长T2静态液体则呈高信号，实现重T2 WI 的一种成像方法。第70页/共81页第七节 磁共振血管成像磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）具有无创伤性、操作简便、成像时间短、无需对比剂等特点。MRA 可同时显示动脉与静脉，也可分期显示各期血管像。MRA 成像方法主要有：描述组织磁化矢量的大小，最典型的是时间飞越法；显示组织磁化矢量的方向或相位，最典型的是相位对比法。第71页/共81页一、时间飞越法MRA时间飞越（TOF）法血管成像基础是静止组织的磁化饱和与充分磁化的流入血液之间关系。第72页/共81页二、相位对比

40、法MRA相位对比（PC）法MRA（简称PCA）是用磁化矢量的相位或相位差异作为信号强度以抑制背景信号、突出血管信号。最常用的方法是双极梯度对流动编码。三、对比增强MRA对比增强MRA（CE-MRA）使用的是极短的TR 与极短的TE 的快速梯度回波序列。目前用于CE-MRA 的序列多为三维扰相GRE，实际上利用三维超快速扰相GRE T1WI 序列进行CE-MRA，流动对成像的贡献很小，血液与其他组织的对比是由对比剂制造出来的。第73页/共81页第八节 磁共振成像的图像质量一、MR 图像质量的评价指标评价MR 图像质量的主要技术指标包括：图像信噪比、图像对比度、空间分辨率、均匀度等。（一）信噪比信

41、噪比（SNR）：是指检测到的组织信号强度与背景噪声强度之比。组织信号强度：是指组织某一兴趣区内各像素信号强度的平均值（SI）；噪声强度：是指同一兴趣区内等量像素信号强度的标准差（SD）。SNR 越大，则组织信号成份越多，混在信号里的噪声越少，图像质量越高。第74页/共81页（二）对比度和对比噪声比对比度：是指被检组织之间信号强度的相对差异。对比噪声比（contrast to noise ration，CNR）：是指两种不同组织信号强度差别与背景噪声的标准差之比（C/N）。（三）空间分辨率MR 图像的空间分辨率：是指MR 图像可辨认的邻接物体的空间最小距离，即图像所显示兴趣区域内细微结构的分辨能

42、力。FOV：为成像平面覆盖的几何尺寸，像素矩阵决定了所选FOV 内分割成的像素的数目。FOV 一定时，像素矩阵越大，空间分辨率越高；矩阵一定时，FOV 越小，空间分辨率越高。层面厚度越薄，空间分辨率越高；层面越厚，空间分辨率越低。第75页/共81页（四）均匀度均匀度：是指图像上均匀物质信号强度偏差。偏差越大，则均匀度越低。第76页/共81页第77页/共81页二、成像参数对MR 图像质量的影响（一）组织固有参数被检区域内组织的固有参数会影响信号强度，从而影响MR 图像质量。组织质子密度高，产生的信号强，SNR 高，如脑组织、软组织等；组织质子密度低，产生的信号弱，SNR 低，如致密骨、肺等组织。

43、具有短T1 的组织和长T2 的组织，因其在不同的加权像上信号强度较高，而所获得的SNR也较高。（二）体素容积每个像素的MR 信号强度是由相应体素内的组织所产生的。体素的大小又是由FOV 的大小、采集矩阵的大小及兴趣区层面厚度所决定。FOV 大小的选择取决于被检体兴趣区组织的解剖结构和所选择的线圈。第78页/共81页FOV 一定时，增加矩阵的行数和列数，将使体素变小，其内包含的质子数减少，产生的信号减弱。层面越厚，产生的信号越多，SNR 越高。但是层面越厚，其垂直于层面方向的空间分辨率越低，且部分容积效应也大。（三）TR、TE、翻转角1TR TR 是一个决定信号强度的因素。2TE TE 决定着读

44、出信号前横向磁化的衰减量。3翻转角 翻转角控制着M0 转换为MXY 的量，并在接收线圈内感应出信号。第79页/共81页（四）信号激发次数信号激励次数（NEX）也称平均次数（NSA）。SNR 与NEX1/2成正比，增加NEX 可以降低噪声对图像的影响，提高图像的SNR。（五）接收带宽接收带宽（bandwidth）：是指读出梯度采集频率的范围。窄的带宽可使接收到的噪声量相对减少，SNR 提高。（六）线圈类型射频线圈的几何形状和尺寸对SNR 也会有影响。射频线圈的功能之一是采集信号，信号受噪声干扰的程度与线圈包含的组织容积有关，而线圈的敏感容积取决于线圈的大小和形状。第80页/共81页感谢您的观看！第81页/共81页