核磁共振成像 (Nuclear Magnetic Resonance Image)

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1 核磁共振成像 (Nuclear Magnetic Resonance Image)
利用体内原子核在强磁场内发生共振所产生的信号进行图像重建的一种成像技术。 从核磁共振现象发现到MRI技术成熟这几十年期间，有关核磁共振的研究领域曾在三个领域（物理、化学、生理学或医学）内获得了6次诺贝尔奖，足以说明此领域及其衍生技术的重要性。 核磁共振（NMR）做为结构分析的主要手段之一，迄今为止相关研究成果已获得5次诺贝尔奖。 第1次，美国科学家Rabi发明了研究气态原子核磁性的共振方法，获l944年诺贝尔物理学奖。 第2次，美国科学家Bloch（用感应法）和Purcell（用吸收法）各自独立地发现宏观核磁共振现象，因此而获1952年诺贝尔物理学奖。 第3次，瑞士科学家Ernst因对NMR波谱方法、傅里叶变换、二维谱技术的杰出贡献，而获1991年诺贝尔化学奖。 第4次，瑞士核磁共振波谱学家Kurt Wüthrich，由于用多维NMR技术在测定溶液中蛋白质结构的三维构象方面的开创性研究，而获2002年诺贝尔化学奖。同获此奖的还有一名美国科学家和一名日本科学家。 第5次，美国科学家Paul Lauterbur于1973年发明在静磁场中使用梯度场，能够获得磁共振信号的位置，从而可以得到物体的二维图像；英国科学家Peter Mansfield进一步发展了使用梯度场的方法，指出磁共振信号可以用数学方法精确描述，从而使磁共振成像技术成为可能，他发展的快速成像方法为医学磁共振成像临床诊断打下了基础。他俩因在磁共振成像技术方面的突破性成就，获2003年诺贝尔医学奖。 原子-原子核+电子 原子核（质子，中子） 原子核总是以一定的频率绕着自己的轴进行高速旋转-自旋；形成电流环路，产生一定大小的和方向的磁化矢量

2 共振 U Resonance is the term that describes the phenomena that occurs when a signal is transferred through space and matches the frequency of the object and therefore the object resonates or absorbs the energy/signal. More simply put, resonance is the absorption and emission of energy. It only occurs when the frequencies between the two objects match. The closer the frequencies match the more energy exchange will occur. A common resonance analogy is with sound waves. Each tuning fork represents a different note or frequency. There are two tuning forks with the same frequency. If we strike one of the matched tuning forks, what will happen to all the other tuning forks?

3 共振 U Resonance occurs because the frequency of the sound wave causes only one of the tuning forks to vibrate and produce a “signal” or sound wave.

4 1944 物理学奖 1952 物理学奖 1991 化学奖 2002 化学奖 2003 医学及生理学奖
1944 物理学奖 1952 物理学奖 1991 化学奖 罗比 (Rabi-1944) 布洛赫 (Felix Bloch) 帕塞尔 (Edward Purcell) 获1991年诺贝尔化学奖 Ernst Wüthrich 获2002年诺贝尔化学奖 第1次，美国科学家Rabi发明了研究气态原子核磁性的共振方法，获l944年诺贝尔物理学奖。 第2次，美国科学家Bloch（用感应法）和Purcell（用吸收法）各自独立地发现宏观核磁共振现象，因此而获1952年诺贝尔物理学奖。 第3次，瑞士科学家Ernst因对NMR波谱方法、傅里叶变换、二维谱技术的杰出贡献，而获1991年诺贝尔化学奖。 第4次，瑞士核磁共振波谱学家Kurt Wüthrich，由于用多维NMR技术在测定溶液中蛋白质结构的三维构象方面的开创性研究，而获2002年诺贝尔化学奖。同获此奖的还有一名美国科学家和一名日本科学家。 第5次，美国科学家Paul Lauterbur于1973年发明在静磁场中使用梯度场，能够获得磁共振信号的位置，从而可以得到物体的二维图像；英国科学家Peter Mansfield进一步发展了使用梯度场的方法，指出磁共振信号可以用数学方法精确描述，从而使磁共振成像技术成为可能，他发展的快速成像方法为医学磁共振成像临床诊断打下了基础。他俩因在磁共振成像技术方面的突破性成就，获2003年诺贝尔医学奖。 2002 化学奖 2003 医学及生理学奖

5 目的要求 1、了解：MR临床应用 2、熟悉：MR成像技术及对比剂 3、掌握： （1）自旋回波成像技术 （2）MR图像特点

6 MRI是什么？ MRI的特点？ MRI的适应症？ 功能MRI是什么？ ——无线电波成像 ——是软组织分辨率最高的影像检查手段
——可适用全身检查 功能MRI是什么？ ——可提供活体的结构、代谢信息

7 磁共振 （magnetic resonance,MR)
处于恒定磁场中的氢质子核在特定频率（Lamor)的射频(RF)脉冲影响下交替吸收和发射能量的过程

8 成像过程 发射射频脉冲 瞬时关闭射频脉冲 接收患者体内发出的磁共振信号 产生图像 （无线电波），

9 Mobiscan（全身扫描） 膝关节 肾动脉 前列腺 左冠状动脉

10 质子的纵向磁化

11 进动：处于强磁场内的质子并非静止地向两个方向平行排列，进行陀螺式的摇摆样运动，质子磁矩这种旋转运动称为进动（Precession），其旋转频率称共振频率（拉莫频率）
进动频率可通过 larmor 方程计算完成。 = g B0 -- 磁旋比 B0 -- 静磁场强度 纵向磁化出现 6

12 横向磁化 Z Z Z 900 脉冲后 纵向磁化 X X X 横向磁化 Y Y Y

13 弛豫 T1（longitudinal relaxation time, 纵向驰豫时间）：纵向磁化恢复到原来水平的63％所需要的时间。
T2（transverse relaxation time, 横向驰豫时间）：横向磁化减小到原来水平的37％所需要的时间。

14

15 纵向磁化强度

16 横向磁化

17 质子群，宏观纵向磁化矢量；90射频脉冲激发后，横向的（黄箭头）宏观磁化矢量；恢复到原来的状态；纵向增加；横向减少：横向上减少一是T2弛豫；一个是主磁场的不均匀性，180度脉冲剔除主磁场的不均匀性的影响。

18 自旋回波序列 TR（重复时间）：两次射频脉冲间隔时间 TE（回波时间）：射频激励脉冲开始到获得回波的时间 两个相邻的90脉冲间隔时间；

19 T1加权像（T1 weighted image，T1WI）：使用短TR(<500ms)，利用组织间的T1差别形成的图像。
TE TR T1 短 短 T2 长 长

20 T2加权像（T2 weighted image，T2WI）：使用长TE(>80ms)，利用组织间的T2差别形成的图像

21 人体正常组织 在T1WI和T2WI上的灰度 脂肪 骨皮质 或钙化 脑脊液（水） 脑白质 脑灰质 T1WI 白 黑 白灰 灰 T2WI

22 MRI设备 信号产生 主磁体：永久磁体、阻抗磁体、超导磁体 梯度线圈：用于选层和信息的空间定位 体积线圈：发射RF脉冲，接收MR信号
数据处理与图像显示 计算机、显示器

23 MR imaging

24 MRI检查技术 脉冲序列：SE序列、梯度回波序列、回波平面成像等 脂肪抑制 对比增强技术 MR血管造影（MRA）
水成像（Hydrography） 功能性MRI（functional MRI，fMRI）：弥散成像、灌注成像

25 钆—二乙烯五胺乙酸（Gadolinium-DTPA）
MR成像技术及对比剂 MR平扫及增强扫描 对比剂： 钆—二乙烯五胺乙酸（Gadolinium-DTPA） — 一种顺磁性物质。 顺磁性物质：能引起质子弛豫时间缩短的离子 或小分子。 用量：0.1mmol/kg

26 MR图像特点 灰阶成像：信号强弱 强－－白色；弱－－黑色 多参数成像：T1WI、T2WI、PdWI
多方位成像：轴位、冠状位、矢状位（任意层面断层） MR信号强弱与组织中氢质子的弛豫时间 （T1，T2值）有关。 短T1，长T2－－白色；长T1、短T2－－黑色

27 病理组织MR信号特点 病理 T1－WI T2－WI 水肿 含水量 低 高 变性 坏死 纤维成份 囊变 含水 蛋白 钙化 无水 肿瘤 成份复杂
中、低 出血 特殊

28 MR图像分析与诊断 检查的部位 扫描参数或技术条件 结合不同的方位（如矢状，冠状及横切位） 、加权（T1，T2）进行分析
注意器官的大小、形态及位置 病变的位置、大小、形状、边缘和周围组织和器官的关系 病变的信号特点 结合临床进行诊断

29 MR检查的临床应用 中枢神经系统最佳，也比较成熟 胸部：适于纵隔和心脏大血管的检查 腹部：各种脏器和器官（胃肠道）
骨络系统：观察骨髓改变、软骨及软组织

30 MRI的优点和限度 优点： 无X线电离辐射，对人体安全无创 软组织和脑分辨率极佳，解剖及病变显示清晰 多方位成像，利于显示解剖结构
多参数成像 功能成像

31 MRI的优点和限度 限度 体内金属（铁磁性）置入物：心脏起搏器等不能进行检查 需监护设备的危重患者不能进行检查 对钙化的显示不如CT
检查时间长 质子密度低的结构（肺）显示不佳 设备昂贵，普及有一定困难

32 MRI检查禁忌症 置有心脏起搏器 金属异物或人工金属材料 危重患者 幽闭恐症

33 脂肪 骨皮质 或钙化 脑脊液（水） 脑白质 脑灰质 T1WI 白 黑 白灰 灰 T2WI

34 脂肪 骨皮质 或钙化 脑脊液（水） 脑白质 脑灰质 T1WI 白 黑 白灰 灰 T2WI

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39 胰胆管造影(MRCP)

40 任意方向断层，可从三维空间观察人体 MR Angiography

41 延髓梗塞