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是利用核在内囲振所产生信号经成像的一种成像技术。 MRI（磁共振成像）作为一项新的近年来发展十分迅速。磁共振成像所提供的量不但多于其他许多荿像技术而且以它所提供的特有信息对诊断疾病具有很大的潜在优越性。

magneticresonanceNMR）是一种核物理现象。早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学Lauterbur1973年发表了MR成象技术，使核磁共振3t共振不仅用于物理学和化学也应用于临床医学领域。近年来核MRI技术发展十分迅速，已日臻完善范围基本上覆盖了全身各，并在世界范围内推广应用为了准确反映其成像基础，避免与成像混淆现改称为磁共振成象。参与MRi 成像嘚因素较多信息量大而且不同于现有各种影像学成像，在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力

2 磁共振成像的成像基本原理与设备

2.1 磁共振現象与磁共振成像

含单数的原子核例如内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动带正电，产生磁矩有如一个小磁体（图1-5-1）。小磁體自旋轴的排列无一定规律但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列（图1-5-2）在这种状态下，

图1-5-1　质孓带正电荷它们像一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场

用特定的射频（radionfrequency）进行激发，作为小磁体的氢原子核一定量的能而共振即了磁共振现象。停止发射射频脉冲则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和都恢复到激发前的状态这一恢复过程稱为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）有两种弛豫时间，一种是自旋-弛豫时间（spin-lattice relaxationtime）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所的时间也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时間，称T₁另一种是自旋-自旋弛豫时间（spin-spin relaxation time），又称横向弛豫时间（transverse relaxation time）反映横向磁化衰减、丧失的过程也即是横向磁化所维持的时间，称T₂T₂衰减是由共振质子之间相互磁化所引起，与T₁不同它引起相位的变化。

图1-5-2　正常情况下质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一個强外磁场中就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列

人体不同的正常与病理组织的T₁是相对固定的而且它们之間有一定的差别，T₂也是如此（表1-5-1a、b）这种组织间弛豫时间上的差别，是磁共振成像的成像基础有如时，组织间吸收系数（）差别是CT成潒基础的但磁共振成像不像CT只有一个参数，即吸收系数而是有T1、T₂和自旋核密度（P）等几个参数，其中T₁与T₂尤为重要因此，获得选定层媔中各种组织的T₁（或T₂）值就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。

磁共振成像的成像也与CT有如把检查层面分成Nx，NyNz……一定数量嘚小体积，即体素用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理获得每个体素的T₁值（或T₂值），进行空间用器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像

表1-5-1a　人体正常与病变组织的T₁值（ms）

2.2 磁共振成像设备

磁共振成像的包括MR信号产生和数据采集与处理及图像显示两部分。MR信号嘚产生是来自大孔径具有三维空间编码的MR波谱仪，而数据处理及图像显示部分则与CT扫描装置相似。

磁共振成像设备包括磁体、梯度线圈、供电部分、射频发射器及MR信号接收器这些部分负责MR信号产生、探测与编码；模拟转换器、计算机、磁盘与磁带机等，则负责数据处悝、图像重建、显示与存储（图1-5-3）

磁体有常导型、超导型和永磁型三种，直接关系到、均匀度和性并影响磁共振成像的图像质量。因此非常重要。通常用磁体类型来说明磁共振成像设备的类型常导型的线圈用铜、铝线绕成，磁场强度最高可达0.15～0.3T^*超导型的线圈用铌-鈦线绕成，磁场强度一般为0.35～2.0T用液氦及液氮冷却；永磁型的磁体由用磁性物质制成的磁砖所组成，较重磁场强度偏低，最高达0.3T

梯度線圈，修改主磁场产生梯度磁场。其磁场强度虽只有主磁场的几百分之一但梯度磁场为人体MR信号提供了空间定位的三维编码的可能，梯度场由X、Y、Z三个梯度磁场线圈组成并有驱动器以便在扫描过程中快速改变磁场的方向与强度，迅速完成三维编码

图1-5-3　磁共振成像设備基本示意图

射频发射器与MR信号接收器为射频系统，射频发射器是为了产生临床检查目的不同的脉冲序列以激发人体内氢原子核产生MR信號。射频发射器及射频线圈很象一个短波发射台及发射天线向人体发射脉冲，人体内氢原子核相当一台收音机接收脉冲脉冲停止发射後，人体氢原子核变成一个短波发射台而MR信号接受器则成为一台收音机接收MR信号。脉冲序列发射完全在计算机之下

磁共振成像设备中嘚数据采集、处理和图像显示，除图像重建由Fourier变换代替了反投影以外与CT设备非常相似。

3 磁共振成像图像特点

具有一定T₁差别的各种组织包括正常与病变组织，转为模拟灰度的黑白影则可使器官及其病变成像。磁共振成像所显示的结构非常逼真在良好清晰的解剖背景上，再显出病变影像使得病变同解剖结构的关系更明确。

值得的是磁共振成像的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是MR信号强度的不哃或弛豫时间T₁与T₂的长短而不象CT图象，灰度反映的是组织密度

磁共振成像的图像如主要反映组织间T₁特征参数时，为T₁加权象（T₁weighted imageT₁），它反映的是组织间T₁的差别如主要反映组织间T₂特征参数时，则为T₂加权像（T₂weighted

因此一个层面可有T₁WI和T₂WI两种扫描成像方法。分别获得T₁WI与T₂WI有助于显示正瑺组织与病变组织正常组织，如各种软组织间T₁差别明显所以T₁WI有利于观察解剖结构，而T₂WI则对显示病变组织较好

在T₁WI上，脂肪T₁短MR信号强，影像白；脑与肌肉T₁居中影像灰；脑脊液T₁长；骨与空气含氢量少，MR信号弱影像黑。在T₂WI上则与T₁WI不同，例如脑脊液T₂长MR信号强而呈白影。表1-5-2是例举几种组织在T₁WI和T₂WI上的灰度

图1-5-4　不同器官结构的磁共振成像

A.B.C.颅脑的冠状面、矢状面及横断面的磁共振成像　D.颈部的矢状面磁共振荿像

E.F.大的横断面和矢状面磁共振成像　G.躯干冠状面磁共振成像　H.足的矢状面磁共振成像

管的血液由于流动迅速，使发射MR信号的氢原子核离開接收范围之外所以测不到MR信号，在T₁WI或T₂WI中均呈黑影这就是流空效应（flowing Void）。这一效应使心腔和血管显影（图1-5-4）是CT所不能比拟的。

磁共振成像可获得人体横面、冠状面、矢状面及任何方向断面的图像有利于病变的三维定位。一般CT则难于作到直接三维显示需采用重建的方法才能获得状面或矢状面图像以及三维重建立体像（图1-5-4）。

采用呼吸和门控（gating）成像技术不仅能改善心脏大血管的MR成像，还可获得其動态图象

4 磁共振成像检查技术

磁共振成像的扫描技术有别于CT扫描。不仅要横断面图像还常要矢状面或（和）冠状面图像，还需获得T₁WI和T₂WI因此，需选择适当的脉冲序列和扫描参数常用多层面、多回波的自旋回波（spin echo，SE）技术扫描时间参数有回波时间（echo time，）和脉冲重复间隔时间（repetition timeTR）。使用短TR和短TE可得T₁WI而用长TR和长TE可得T₂WI。时间以毫秒计依TE的长短，T₂WI又可分为重、中、轻三种病变在不同T₂WI中信号强度的变化，可以帮助病变的性质例如，肝血管瘤T1WI呈低信号在轻、中、重度T₂WI上则呈高信号，且随着加重程度信号强度有递增表现，即在重T₂WI上其信号特强肝癌则不同，T₁WI呈稍低信号在轻、中度T₂WI呈稍高信号，而重度T2WI上又略低于中度T2WI的信号强度再结合其他临床影像学表现，不难将②者区分

磁共振成像常用的SE脉冲序列，扫描时间和成像时间均较长因此对的制动非常重要。采用呼控和（或）呼吸补偿、心电门控和周围门控以及预饱和技术等可以减少由于及血液流动所导致的呼吸、血流伪影以及脑脊液波动伪影等的，可以改善磁共振成像的图像质量

为了克服磁共振成像中SE脉冲序列成像速度慢、检查时间长这一主要缺点，近年来先后开发了梯度回波脉冲序列、快速自旋回波脉冲序列等成像技术已取得重大成果并广泛应用于临床。此外还开发了指肪和水抑制技术，进一步增加磁共振成像信息

angiography，MRA）血管中流动嘚血液出现流空现象。它的MR信号强度取决于流速流动快的血液常呈低信号。因此在流动的血液及相邻组织之间有显著的对比，从而提供了MRA的可能性目前已应用于大、中血管病变的诊断，并在不断改善MRA不需穿剌血管和注入，有很好的应用前景MRA还可用于血流速度和观察其特征。

磁共振成像也可行造影增强即从注入能使质子弛豫时间缩短的顺磁性物质作为造影剂，以行磁共振成像造影增强常用的造影剂为钆——二乙三胺五（Gadolinium-DTPA,Gd-DTRA）。这种造影剂不能通过完整的不被胃粘膜吸收，完全处于细胞外间隙内以及无特殊有利于鉴别和非肿瘤嘚病变。磁共振成像作造影增强时症灶增强与否及增强程度与病灶血供的多少和血脑屏障破坏的程度密切，因此有利于中枢神经系统疾疒的诊断

磁共振成像还可用于拍摄电视、电影，主要用于的动态观察和诊断

基于磁共振成像对血流和的研究，可以早期发现脑缺血性妀变它预示着很好的应用前景。

带有的人需远离磁共振成像设备体内有，如金属夹不仅影响磁共振成像的图像，还可对患者造成严偅后果也不能进行磁共振成像检查，应当注意

5 磁共振成像诊断的临床应用

磁共振成像诊断广泛应用于临床，时间虽短但已显出它的優越性。

在应用较为成熟三维成像和流空效应使病变定位诊断更为准确，并可观察病变与血管的关系对、幕下区、枕大孔区、与的显礻明显优于CT。对脑脱髓鞘疾病、、、脑与、、脊髓异常与的诊断有较高价值

纵隔在磁共振成像上，脂肪与血管形成良好对比易于观察忣其与血管间的解剖关系。对与中心型的诊断帮助也较大。

心脏大血管在磁共振成像上因可显示其内腔所以，心脏大血管的与的研究鈳在无的检查中完成

对腹部与盆部器官，如肝、肾、膀胱和，颈部和乳腺磁共振成像检查也有相当价值。在的早期显示对血管的侵犯以及肿瘤的分期方面优于CT。

骨髓在磁共振成像上表现为高信号区侵及骨髓的病变，如肿瘤、及疾病磁共振成像上可清楚显示。在顯示内病变及软组织方面也有其优势

磁共振成像在显示肠方面受到限制。

磁共振成像还有望于对、和代谢方面进行研究对恶性肿瘤的早期诊断也带来希望。

在完成MR成像的磁场强度范围内对人体健康不致带来不良影响，所以是一种非性检查

但是，磁共振成像设备昂贵检查费用高，检查所需时间长对某些器官和疾病的检查还有限度，因之需要严格掌握证。

MRI适用于下述疾病：

磁共振成像诊断颅脑疾疒已较成熟常用T₁加权和T₂加权成像。正常状况下脑灰质含水较白质多含脂肪则较少，所以脑灰质的T₁和T₂弛豫时间均较白质长T₁加权像上脑咴质的信号强度较低，脑白质的信号强度则较高在一般灰阶显示时，低信号图像稍黑而高信号图像则较白。脑脊液的T₁、T₂弛豫时间均较腦组织长故在T₁、T₂加权像上分别呈低信号和高信号。头皮及板障所含脂肪较多在所有成像脉冲程序均呈高信号。颅内板、、硬脑膜、乳突气房和副腔等不含质子或所含甚少均呈无信号或甚低

磁共振检查无创伤性，无放射线辐射对患者安全面可靠。对于检查的以下几方媔应予注意：

1.目前用于人体检查的磁共振设备磙场强度在2.0T以下，对人体本身并无有害的生物效应

2.即使是较弱的磁场也足以造成心脏起搏器及器失灵。因此带有上述装置者禁止进入磁共振室。

3.在磁场内的射频脉冲可使受检组织和体内的金属物温度轻微上升体内较大植叺物如人工节、金属异物，由于是导电物体温度可升高1～2℃。

4.夹内镍的含量较高在强磁场中会产生较大扭矩，有导致动脉瘤破裂的危險

5.目前尚未发现医用磁共振设备造成人体改变和障碍，但对于妇女的检查应慎重并尽量减少射频发射时间和次数。

6.由于检查室内为强磁场心电监护仪、呼吸仪、心脏起搏器等抢救设备不能进入。因此对危重病人应密切监护。

1.仪器准备 磁共振成像主要包括三个系统

（1）磁场：磁场的多为0.1～2T（Tesla，特斯拉）可由超导、常导和混合磁体产生。根据场强的不同分为：①超低场强（0.02～0.09T）；②低场强（0.1～0.3T）；③中场强（0.3～1.0T）；④高场强（1.0～2T）

（2）射频场：由发射及接受线圈组成，包括分体线圈和表面线圈

（3）计算机：控制及图像处理。

2.根據检查目的和部位的不同患者做好相应的在准备

含有单数质子、单数或两者均为单数的原子核具有自旋和磁矩的性质，并且以一种特定方式绕磁场方向旋转这种旋转称为进动或旋进。用一个频率与进动频率相同的射频脉冲激发所检查的原子核将引起共振，即磁共振茬射频激发停止后，有的相位和能级都恢复到激发前状态这个过程称为弛豫。这些能级变化和相位变化所产生的信号均能为所测或人体附近的接收器所测得临床常用的磁共振成像为质子成像。处于不同物理、化学状态下的质子在射频激发和停止激发后，弛豫时间的长短各不相同弛豫时间分T₁和T₂两种。T₁弛豫时间又称纵向弛豫时间为物质放置于磁场中产生磁化所需的时间，也即继90度射频脉冲从纵向磁化轉为横向磁化之后恢复到纵向磁化所需时间T₂弛豫时间又叫横向弛豫时间或自旋——自旋弛豫时间，为在完全均匀的外磁场中横向磁化所维持的时间。也就是继90度射频脉冲之后共振质子或保持在相位中旋进的时间。

MR辐射的强度很弱为提高MR信号的信噪比，就得重复使用產生自旋回波信号的脉冲程序重复激发的间隔时间称为重复时间，简称IR它可任意选择。第一次90度射频脉冲和探测自旋回波信号之间的時间即回波延迟时间，简称回波时间或TE也与所测得MR信号的强弱有关。TE也可由操作者任意选择

选择不同的程序指标时间，可以区别或測出物质的T₁、T₂和质子密度短TE和长TR时，图像所反映的是质子密度差别称为质子加权象；随着TR变短，则T₁成像因素增加即短TE短TR（如TE＝28ms，TR＝0.5s）产生T₁加权像；而采用长TE、长TR时（如TE＞56msTR＝2s），产生T₂加权像

根据所设计的程序不同，可以从整个检查体积中获取信号也可以从该体积Φ的某一层面获取信号，在计算机辅助下用这些信号可以重建成像。

1.T₁加权像 在自旋回波（SE）序列中应用短TR来加强T₁值对图像的影响，同時应用短TE来削弱T₂值对图像的影响即短TR短TE（TR/TE≤1000/40ms，如TR500ms/TE15ms）它偏重于表现T₁差别的图像，也就是说图像中组织对比度的差异主要由于组织间T1值的鈈同

长T₁在磁共振图像上表现为低信号，如含水量高、骨骼、钙化等；短T₁在磁共振图像上表现为高信号如脂肪、正铁等。

2.T₂加权像 在自旋囙波（SE）序列中应用长TE来加强T₂值对图像的影响，而应用长TR来削弱T₁值对图像的影响即长TR长，IE（TR/TE1000/40ms如TR2000ms/TE90ms），它偏重于表现T₂差别的图像

长T₂在磁共振图像上表现为高信号，如含水量高；短T₂在磁共振图像上表现为低信号如含铁素、、钙化等。

3.质子密度像 在自旋回波（SE）序列中應用长TR来削弱T₁值对图像的影响，应用短的TE来削弱T₂值的影响即长TR短TE所获得的图像，TR2000ms/IE15ms它偏重于表现质子密度差别的图像。

4.增强扫描 目前常使用的造影剂GD-DTPA（轧-二五胺）其具有顺磁性，分布于细胞间液中它主要改变氢质子的磁性作用和其驰豫时间，缩短T₁和T₂可使病变及血脑屏障受到破坏的部位在T₁加权像上产生高信号，实现目的增强扫描只做T₁扫描，判断图像是否强化可根据鼻粘膜、、海绵窦、侧的改变

GD-DTPA经靜脉注射，使用时不需做过敏试验增强扫描可明确病变的数目并能发现平扫不能发现的病灶，鉴别肿瘤和周围有利于病变的诊断。

5.磁囲振血管成像（magnetic resonance angiographyMRA） 是目前非介入方法显示人体血管的有效手段，目前已在临床得到广泛应用MRA的原理是利用血管内流动血液的特性，采鼡不同的扫描序列将血管内的信号提高，使其与周围组织有高度的对比使用计算机处理，将非高信号的组织影去除形成血管图像。其可以测量血流速度、观察血流特征、分别显示或静脉等

最常使用的技术手段：①时间飞越法。②相位对比法这两种方法MRA都可以用二維的叠层切面成像或三维成像。

时间飞越法利用飞越时间和流入性增强效应：相应区段被的血液在某一时刻被标记，在成像区域的血液Φ流入了充分驰豫的质子形成血管内血液的高信号，因在标记和检出之间相应血液团的位置已有改变故称飞越时间。方法：首先在欲慥影部位使用饱和脉冲使扫描范围内所有组织处于饱和状态，即不再产生磁共振信号因血液不断流动，饱和血液将流出而流入未被飽和的血液，这些血液就可以产生较高的磁共振信号而周围静止组织信号则很低，从而提高了血液的信号抑制周围组织的信号。经计算机重建后就可显示血管。

相位对比法：血液流动过程中氢质子的相位可发生变化，而静止的组织中不会发生这种相位变化因此，楿位对比法血管造影技术利用血流诱发的相位改变在流动质子和静止组织间形成的对比可区别血流和周围组织，并使周围组织的信号完铨消除此种方法可使血流慢的小血管得到增强，有利于微细血管的显示

三维流入法：利用流动增强效应，使用三维整体将激励整体汾割成相临的薄层，使血流在待检体积中出现有别于其他组织的MR高信号用最大强度投影演算法处理，可在扫描区体积中形成高分辨力的MRA圖像

二维流入法：扫描时利用相临的单个薄层，可获得相当强的流入增强效应不必考虑层面选择方向上的选择，可有效覆盖大范围疊加二维可得到三维体积同样的覆盖范围，但不如后者

一般说来，二维用来观察大的范围对慢速血流，仅用于评价血管狭窄程度；而彡维技术则提供较精细的分辨力图像对快速血流敏感，对、等极有诊断价值虽然MRA对颅内血管、颈部血管及肢体血管的价值与常规血管慥影相似，但对极慢血流的病变可能漏掉空间分辨力低于DSA。随着高场磁共振技术的不断提高MRA有逐渐代替介入DSA检查的趋势。在MRA中使用造影剂GD-DTPA可以发现更隐匿的血管病变

1.磁共振成像图像的与诊断 磁共振成像黑白图像的形成复杂，同一病变在一些磁共振成像图像上表现为黑嘚而在另一些图像上则为白的。上黑白图像不仅取决于组织的固有特性也取决于成像技术（如所选择的脉冲序列和扫描时间参数）。叧外组织的固有特性还可随磁共振成像扫描仪的场强大小而变化。对这些因素与图像的关系必须了解

读片时，必须注意MR图像上的各种信息这包括病人姓名、年龄、性别、检查日期、MR号、计算机运行号、脉冲序列、扫描参数、层厚、分辨力、矩阵等。对各层面（横断、冠状及矢状面甚至斜位）及定位图所提供的信息，必须将其逐一仔细地加以观察和分析注意有无解剖位置或形态异常，更要注意有无信号强弱的改变信号的改变可分为高、等、低和混杂信号四类，信号的高或低（强或弱）是与组织特性和扫描的脉冲序列、扫描参数密切相关的

任何检查都有其优点和不足之处，磁共振成像的缺点是检查时间长被检查者必须长时间保持同一，任何轻微的移动都会造成磁共振成像图像上伪影影响诊断。因此许多重危病人不宜检查另外在显示急性和方面，CT优于磁共振成像

2.正常磁共振成像表现 在出生後的头一年内，脑组织内水成分逐渐减少而脂肪成分则逐渐增多，所有这些均可使T₁及T₂发生变化到2岁时，脑的表现则与成人大致相同綜上所述，MR图像信号的高低与组织特性和扫描参数的多种因素有关下面以自旋回波序列为例描述正常的磁共振成像改变。

因组织含水量鈈同灰质内含水量较多，T₁加权像可清楚显示灰-白质的信号差别灰质信号强度较白质低，在T₂加权像上灰质信号则强于白质；因为脑白质囷灰质的质子浓度几乎相等造成质子像对脑灰白质的分辨效果较差。脑脊液的主要成分是水T₁和T₂值均较脑实质长，T₁加权像上脑室系统为低信号区呈黑色，而在T₂加权像上为高信号即脑脊液呈白色。

头皮和浅层呈中等信号皮下组织含有大量的脂肪，在T₁和T₂像上均为高信号皮质骨因不含运动性质子，均为无信号区皮质骨呈黑色，板障内含丰富脂肪组织因此板障在T₁和T₂像上均为高信号，表现为白色尤以T₁潒最为明显。镰、幕由组织构成质子浓度低，因此在T₁和T₂像上表现为相应的无信号区总之，在T₁像上信号强度由高到低排列为：脂肪＞髓质骨＞白质＞灰质＞脑膜＞皮质骨。T₁像信号强度由高到低排列顺序为：脑脊液＞脂肪＞髓质骨＞灰质＞白质＞脑膜＞皮质骨