第七讲-MRI成像技术（1）
1 MRI成像系统简介
●1.1M R I影像设备发展概况
●磁共振成像技术是在磁共振波谱学的基础上发展起来的。磁共振成像自出现以来曾被
称为：核磁共振成像、自旋体层成像、核磁共振体层成像、核磁共振C T等。
●1945年由美国加州斯坦福大学的布洛克（B l o c h）和麻省哈佛大学的普塞尔（P u r c e l l）
教授同时发现了磁共振的物理现象，即处在某一静磁场中的原子核受到相应频率的电磁波作用时，在它们的核能级之间发生共振跃迁现象。因此两位教授共同获得1952年诺贝尔物理学奖。
●F o r p e r s o n a l u s e o n l y i n s t u d y a n d r e s e a r c h;n o t f o r c o m m e r c i a l u s e
●
●磁共振的物理现象被发现以后，很快形成一门新兴的医学影像学科—磁共振波谱学。
●1971年纽约州立大学的达曼迪恩（Damadian）教授在《科学》杂志上发表了题为“核
磁共振（NMR）信号可检测疾病”和“癌组织中氢的T1时间延长”等论文，
●1973年曼斯菲德(Mansfields)研制出脉冲梯度法选择成像断层。
●1974年英国科学家研制成功组织内磁共振光谱仪。
●1975年恩斯托（Ernst）研制出相位编码成像方法。
●1976年，得到了第一张人体MR图像（活体手指）。
●1977年磁共振成像技术进入体层摄影实验阶段。
●几十年期间，有关磁共振的研究曾在三个领域（物理、化学、生理学或医学）内获得了
六次诺贝尔奖。(2003年10月6日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国化学家保罗·劳特布尔（Paul C. Lauterbur）和英国物理学家彼得·曼斯菲尔德（Peter Mansfield），以表彰他们在医学诊断和研究领域内所使用的核磁共振成像技术领域的突破性成就。)
雷蒙德·达马蒂安的“用于癌组织检测的设备和方法”
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1.2 MRI影像设备功能
现代磁共振成像系统大体结构都很相似，基本上由四个系统组成：即磁体系统、梯度磁场系统、射频系统和计算机系统。
●1．磁体系统
●磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件，是磁共振系统中最强大的磁场，
平时我们评论磁共振设备的大小就是指静磁场的场强数值，单位用特斯拉（Tesla，简称T,垂直于磁场方向的1米长的导线，通过1安培的电流，受到磁场的作用力为1牛顿时，通电导线所在处的磁感应强度就是1特斯拉。）或高斯（Gauss）表示，1T=1万高斯。
●临床上磁共振成像要求磁场强度在0.05～3T范围内。一般将≤0.3T称为低场，0.3T～
1.0T称为中场，＞1.0T称为高场。磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越好。但磁
场强度过高也带来一些不利的因素。
●为了获得不同场强的磁体，生产厂商制造出了不同类型的磁体，常见的磁体有永久磁
体、常导磁体和超导磁体。
（1）永久磁体
永久磁体是由永久磁铁（如铁氧体或铷铁）的磁砖拼砌而成。它的结构主要有两种，即环型和轭型。
优点：造价低，场强可以达到0.3T，能产生优质图像，需要功率极小，维护费用低，可装在一个相对小的房间里。
缺点：磁场强度较低，磁场的均匀度和强度欠稳定，易受外界因素的影响（尤其是温度），不能满足临床波谱研究的需要。
（2）常导磁体
常导磁体是根据电流产生磁场的原理设计的。当电流通过圆形线圈时，在导线的周围会产生磁场。常导磁体的线圈是由高导电性的金属导线或薄片绕制而成。它的结构主要由各种线圈组成。
优点：造价较低，不用时可以停电，在0.2T以下可以获得较好的临床图像。
缺点：磁场的不稳定性因素主要是受供电电源电压波动的影响，均匀度差。另外易受环境因素（如温度、线圈绕组的位置或尺寸）的影响.
（3）超导磁体
荷兰科学家昂尼斯（Kamerlingh Onnes）在1911年首先发现某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的超导性质，电阻的突然消失意味着物质已转变为某种新的状态，这些物质称为超导体。科学家昂尼斯获得了1913年诺贝尔物理学奖。
优点：场强高，稳定性和均匀度好，因此可开发更多的临床应用功能。
缺点：技术复杂和成本高。
2．梯度磁场系统
梯度磁场简称梯度场，梯度是指磁场强度按其磁场的位置（距离）的变化而改变，它的产生是由梯度线圈完成的，一般在主磁体空间沿着X、Y、Z三个方向放置。梯度线圈有三组即GX、GY、GZ，叠加在静磁场的磁体内，当线圈通电时可在静磁场中形成梯度改变。3．射频系统
射频脉冲磁场简称射频脉冲（r a d i o f r e q u e n c y，R F）是一种以正弦波震荡的射频电波。磁共振系统中应用的频率较低，相当于调频广播F M波段，根据静磁场的强度不同其R F频率也不同。
射频系统作用：用来发射射频磁场，激发样品的磁化强度产生磁共振，同时，接收样品磁共振发射出来的信号，通过一系列的处理，得到数字化原始数据，送给计算机进行图像重建。它是由发射射频磁场部分和接收射频信号部分组成。
4．计算机系统
在MRI设备中，计算机系统包括各种规模的计算机、单片机、微处理器等，构成了MRI 设备的控制网络。信号处理系统可采用高档次微型机负责信号预处理、快速傅立叶变换和卷积反投影运算。
微机系统负责信息调度（如人机交互等）与系统控制（如控制梯度磁场、射频脉冲）。（1）主计算机系统及其功能
功能：主要是控制用户与磁共振各系统之间的通信，负责对整个系统各部分的运行进行控制，使整个成像过程各部分的动作协调一致，产生所需的高质量图像。
并通过运行扫描软件来满足用户的所有应用要求，如扫描控制（控制梯度磁场、射频脉冲）、病人数据管理、归档图像、控制图像的重建和显示等、评价图像以及机器检测（包
括自检）等。
组成：主机、磁盘存储器、光盘存储器、控制台、主图像显示器（主诊断台）、辅助图像显示器（辅诊断台或工作站）、图像硬拷贝输出设备（多幅相机、激光相机）、网络适配器、测量系统的接口部件等。主图像显示器又是控制台的一部分，用于监视扫描和机器的运行状况。
（2）主计算机系统中运行的软件
整个MRI系统从物理的观点来看可分为用户层、计算机层、接口层和测量系统等四层。从控制的观点来看，又可分为软件和硬件两层。应用软件通过操作系统等系统软件与主计算机发生联系，从而控制整个MRI设备的运行。如图所示。
1）系统软件
系统软件用于计算机自身的管理、维护、控制和运行，以及计算机程序的翻译、装载和维护的程序组。系统软件分为操作系统（系统软件的核心）、语言处理系统和常用例行服务程序等三个模块。
2）应用软件
应用软件是指为某一应用目的而特殊设计的程序组。在M R I系统中，运行的应用软件就是磁共振成像的软件包。软件包中的模块通常有：病人信息管理、图像管理、扫描及扫描控制(应用软件的核心)、系统维护、网络管理、主控程序等。
3）应用软件的信息交换
应用软件从用户那里直接得到需求信息，将用户的请求转变为控制数据发往测量、控制设备，获得测量数据，根据用户的需求输出图像。
（3）图像重建
图像的重建是一个极其复杂的信号处理过程，必须在复杂且严格的程序软件控制下进行。图像重建的本质是对原始数据的高速数学运算（包括累加平均去噪声、相位校正、傅立叶变换等）。图像重建既可用软件完成也可用硬件完成，软件重建的速度要慢于硬件。（4）图像显示
图像重建结束后，得到的是表示图像各点不同亮度的一组数据，这些图像数据立即被送入主计算机系统的海量存储器或硬盘中，并以图像的形式输出才能让人眼看到。最成熟、最受欢迎的显示方法是电子视频显示系统，目前比较流行的是液晶显示器。图像的显示不仅限于当前的病人，在会诊或进行回顾性研究时还需要调出以往病人的图像。
1.3M R I影像设备主要性能指标
本节介绍了MRI影像设备的主要性能指标，包括主磁体、梯度磁场、射频线圈的主要性能指标。
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（1）磁场强度
磁共振设备磁场强度的大小就是指静磁场的场强数值大小，单位用特斯拉（Tesla，简称T）或高斯（Gauss）来表示，1T=1万高斯。
（2）磁场均匀度
所谓磁场均匀度是指在特定容积（常取球形空间）限度内磁场的同一性程度，即穿过单位面积的磁感应线是否相同。
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（3）磁场稳定度
磁场的稳定度分时间稳定度和热稳定度两种。
时间稳定度是指磁场随时间而变化的程度。磁场随时间变化会产生相位差，导致图
像伪影。
热稳定度是指磁场值随环境温度变化而漂移的程度。永磁体和常导磁体的热稳定度较差，超导磁体的时间稳定度和热稳定度都能满足要求。
（4）有效孔径
有效孔径是指梯度线圈、匀场线圈、射频体线圈和内护板等部件均安装完毕后所得到的空间。
全身MRI设备，磁体有效孔径须足以容纳人体为宜，一般来说，内径应大于65厘米。孔径较小可使病人产生幽闭恐惧感。
开放式磁体使病人躺在半敞开的检查床上，不会产生幽闭恐惧感，并能开展磁共振介入治疗项目。
（5）磁场的逸散度
强大的主磁体周围形成的逸散磁场，其逸散程度称为逸散度。它的危害是对附近的铁磁性物体产生很强的吸引力，对人体健康、医疗仪器设备受到不同程度的损害、干扰和破坏。逸散程度的措施是对磁体采取各种有效的屏蔽。
梯度磁场的性能指标
（1）有效容积（梯度场的均匀容积）
有效容积是指线圈所包容的、其梯度场能够满足一定线性要求的空间区域。
（2）梯度场的线性
梯度场的线性是衡量梯度场平稳度的指标。线性越好，表明梯度场越精确，图像的质量就越好。
（3）梯度场的强度
梯度场强度是指梯度场能够达到的最大值。与主磁场相比梯度磁场是相当微弱的。梯度场强度大，磁场梯度就可以更大些，可进行超薄层面的扫描。
（4）梯度场变化率和梯度上升时间
梯度场变化率是指单位时间内梯度场变化的程度，即最大梯度与上升时间的比率，亦称梯度切换率。梯度上升时间是指梯度场达到某一预定值所需的时间。梯度上升性能的提高，可开发更快速的成像序列.
（5）梯度场工作周期
梯度场工作周期是指在一个成像周期的时间内梯度场工作时间所占的百分数。
成像周期是指M R I设备采集一次数据所需的时间，即一个脉冲序列执行一遍所需的时间。梯度场工作周期与成像层数有关，成像层数越多，梯度场的工作周期百分数越高。
2 MRI检查的临床应用
T1和T2：
T1和T2是组织在一定时间间隔内接受一系列脉冲后的物理变化特性，不同组织有不同的T1和T2，它取决于组织内氢质子对磁场施加的射频脉冲的反应。
TR和TE：
TR是重复时间即射频脉冲的间隔时间,TE是回波时间即从施加射频脉冲到接受到信号问的时间，TR和TE的单位均为毫秒（ms）。
可以做出分别代表组织Tl或T2特性的图像（T1加权像或T2加权像）;
通过成像参数的设定也可以做出既有Tl特性又有T2特性的图像，称为质子密度加权像。
T1加权像和T2加权像：
观察图像的TE和TR值可区分，TE短可为20ms，长可为80ms，TR短可为
600ms，长可为3000＋ms。
短TE短TR为T1加权像，而TE、TR均长的为T2加权像，短TE长TR者为质子密度加权像。
观察液体结构如脑室、膀胱或脑脊液，若液体是亮的，很可能为T2加权像，若液体是暗的，则可能为T1加权像。
磁共振成像检查常用的成像序列和检查方法：
磁共振图象是通过采用特定的成像序列扫描而获得的。目前，临床上最常用的是自旋－回波序列（SE序列）。
通过改变序列中的TR（射频重复时间）和TE（回波时间）两个参数，可分别获得质子密度β、T1和T2的加权图像，三种不同成像参数的加权图像，各分别代表了组织的三种不同的磁共振特性，借以分辨正常组织并识别病变。
MRI造影剂的种类及适应症：
（一）、种类：
1、顺磁性阳性造影剂。常用的有Gd-DTPA（马根维显；磁显葡胺）等。其作用主要使T1缩短，在T1加权像上呈高信号。
2、超顺磁性物质。常用的有纳米氧化铁颗粒（SPIO）等。其作用主要使T2缩短，在T2加权像上是低信号。
（二）、适应症：
1、某些肿瘤的鉴别诊断。
2、确定血脑屏障是否被破坏。
3、提高病变的发现率。
对病人进行磁共振成像检查时：
要避免带有含铁等顺磁性物质的物品，如手表、金属项链、假牙、金属钮扣、金属避孕环等进入检查室，因为这些带有顺磁性物质的物品，可使图像中产生大片的无信号伪影，不利于病灶的显示。
带有心脏起搏器的病人，严禁做磁共振成像检查。
对体内有金属弹片存留、术后有银夹残留，金属性内固定板、假关节等的病人，磁共振成像检查要持慎重态度，必需检查时要严密观察，病人如有局部不适，应立即中止检查，防止弹片、银夹等在高磁场中移动，以致损伤邻近大血管和重要组织。
● MRI检查的禁忌症：
病人体内装有磁易感性物质或装置，这些结构的移动或功能丧失会引起不良后果。如：
1.心脏起搏器；
2.耳蜗移植体；
3.某些人工心脏瓣膜；
4.骨骼生长刺激器和神经刺激器（TENs）；
5.动脉夹或圈；
6.金属结构（框周）；
7.某些假体。
2.1 MRI检查在脑和头颅疾病中应用
●对脑肿瘤、脑炎性病变、脑白质病变、脑梗塞、脑先天性异常等的诊断比CT更为
敏感，可发现早期病变，定位也更加准确。
●对颅底及脑干的病变因无伪影可显示得更清楚。MRI可不用造影剂显示脑血管，发
现有无动脉瘤和动静脉畸形。
● MRI还可直接显示一些颅神经，可发现发生在这些神经上的早期病变。
对于中枢神经系统的先天性病变MRI是最好的影像学检查方法。
MRI检查在脊柱和脊髓中应用
①MRI没有骨骼伪影，显示脊髓、椎管效果特别好；
②MRI的直接矢状位和冠状位成像，对于脊髓和椎管的整体显示有优势；
③MRI可以多种成像方法同时使用，对于脊髓变性、肿瘤等病变的显示敏感。
扫描平面一般为矢状面和横断面，必要时可以加做冠状面，层厚一般采用4～5mm或更薄。
2.2 颈部检查
● MRI对眼耳鼻咽喉部的肿瘤性病变显示好，如鼻咽癌对颅底、颅神经的侵犯，MRI
显示比CT更清晰更准确。
● MRI还可做颈部的血管造影，显示血管异常。对颈部的肿块，MRI也可显示其范围
及其特征，以帮助定性。
2.3 胸部检查
肺脏的MRI图像均呈黑色低信号，因此在显示肺内微细结构以及肺内病灶的细节等方面明显劣于CT，故多不用于肺脏疾病的诊断。
但MRI在显示纵隔和肺门的病变、胸壁的病变、臂丛神经病变以及肺动脉栓塞的诊断方面也具有较重要的价值。由于纵隔内血管的流空效应及脂肪的高信号特点，因此不必注射对比剂即可清晰显示纵隔内肿瘤的位置及与周围结构的关系或增大的淋巴结。
2.4 腹部检查
● MRI检查已经成为肝脏局灶性病变最好的影像方法，明显提高了术前诊断
的正确率，例如肝癌、肝血管瘤、转移瘤、结节状增生及肝腺瘤等均有相应的MRI表现特征。
●常规MRI检查并不适于胆道病变的诊断，目前主要是利用MRCP（磁共振胰胆管
成像）无创地显示肝内外胆管扩张以及梗阻的部位与形态，对胆道梗阻的良、恶性病变的鉴别诊断提供必要的证据。胆囊癌表现为正常胆囊形态消失，胆囊区出现肿块影，T1WI呈低信号、T2WI呈高信号，肿瘤常直接侵犯周围肝脏组织及肝门区域。
A为胆总管内多发结石呈低信号影；B为肝门区胆管癌引起胆道高位梗阻。
2.5 盆腔检查
●MRI可显示子宫、卵巢、膀胱、前列腺、精囊等器官的病变。可直接看到子宫内膜、肌
层，对早期诊断子宫肿瘤性病变有很大的帮助。对卵巢、膀胱、前列腺等处病变的定位定性诊断也有很大价值。
2.6 骨骼肌肉与关节检查
●MRI对关节内的软骨盘、肌腱、韧带的损伤，显示率比CT高。由于对骨髓的变化较敏
感，能早期发现骨转移、骨髓炎、无菌性坏死、白血病骨髓浸润等。对骨肿瘤的软组织块显示清楚。对软组织损伤也有一定的诊断价值。
MRI优于CT:1.没有电离辐射； 2.多方位成像（横断面、冠状面、矢状面和斜面）； 3.解剖结构细节显示较好； 4.对组织结构的细微病理变化更敏感（如骨髓的浸润，脑水肿）；
5.由信号强度可以确定组织的类型（如脂肪，血液和水）；
6.组织对比优于CT。 3 MRI成像检查的优缺点磁共振成像术的主要不足:
在于它扫描所需的时间较长，因而对一些不配合的病人的检查常感困难，对运动性器官，例如胃肠道因缺乏合适的对比剂，常常显示不清楚；对于肺部，由于呼吸运动以及肺泡内氢质子密度很低等原因，成像效果也不满意。磁共振成像对钙化灶和骨骼病灶的显示，也不如CT准确和敏感。磁共振成像术的空间分辨力，也有待进一步提高。
4 MRI影像设备新技术进展
●一是向0.5T的低场MRI机型发展以适应中小医院的需求；
●二是向1.5T双梯度和3.0T以上的高场MRI机型发展，以满足大型综合型医院的医疗、
科研和教学的需要。
●MRI的进步集中反应在设备硬件发展基础上成像速度的提高以及成像方式的改进和扩
展，成像速度从以前的每层以分钟计算到目前的每层以秒或亚秒计算，从而可以实现实时成像显示层面影像，甚至可以实现3D、4D等后处理影像及MRI透视等。
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
For personal use only in study and research; not for commercial use.
Nur für den pers?nlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.
Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins comme rciales.
толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.
以下无正文
磁共振各部位扫描技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
磁共振常见部位扫描技术 一．颅脑常规扫描技术： 线圈选择：颅脑正交叉线圈。 体位要点及采集中心：患者仰卧位，使人体长轴与床面长轴一致，头置于线圈内。儿童及颈部较长者两肩尽量向下，使头部伸入线圈。采集中心对准两眼连线中点。 扫描方位、脉冲序列扫描参数：取矢状定位像做横断位。 横断位：层厚6-8cm；层间距：0.5-3mm（T1T2保持一致）。 采集矩阵：256×256或 256×192；FOV：220mm×220mm。 矢状位：T1加权T2加权。层厚4-6mm；层间距0.5-1mm。 采集矩阵：256×256或 256×192；FOV：220mm×220mm。 二、腰骶椎、腰髓成像技术： 线圈选择：脊柱相控阵表面线圈。 体位要点及采集中心:患者仰卧位，使身体正中矢状面与床面长轴中线一致。采集中心对准肚脐. 扫描方位、脉冲序列及扫描参数 矢状位：T1加权T2加权层厚4mm；层间距0.5-1mm 采集矩阵：256×256 或312mm×256mm FOV：320mm×240mm. 横断位：扫描方位、脉冲序列T2加权。层厚5-8mm；层间 距1-2mm采集。矩阵：256×192 或312mm×192mm FOV： 180mm×180mm. 三、胸椎、胸髓的成像技术： 线圈选择：脊柱相控阵表面线圈。 体位要点及采集中心：患者仰卧位，使人体正中矢状面与床面长轴中线一致，病变在胸8以上，上段要平第7颈椎；病变在胸8以下，下段要平腰1、2。采集中心对准胸骨中心。 扫描方位、脉冲序列及扫描参数： 矢状位：T1加权T2加权层厚3-4mm；层间距0.5-1mm。 采集矩阵：256×192或 312×256；FOV：320mm×240mm。 横断位：扫描方位及脉冲序列T2加权层厚5-8mm。 层间距：1-2mm采集矩阵：256×256 FOV：180mm× 180mm。
核磁共振的成像原理 核磁共振成像术又叫磁共振成像术，简称核磁共振、磁共振或核磁，是80年代发展起来的一种全新的影像检查技术。它的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术(简称MRI--CT 或者MRl)。什么是核磁共振成像技术呢?简单地说，就是利用核磁共振成像技术(英文简写MRI、MR或NMR，法文简写RMN)进行医学诊断的一种新颖的医学影像技术。核磁共振是一种物理现象，早在1946年就被美国的布劳克和相塞尔等人分。别发现，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学等领域，用作研究物质的分子结构。直到1971年，美国人达曼迪恩才提出，将核磁共振用于医学的诊断，当时，未能被科学界所接受。然而，仅仅10 年的时间，到1981年，就取得了人体全身核磁共振的图像。使人们长期以来，设想用无损伤的方法，既能取得活体器官和组织的详细诊断图像，又能监测活体器官和组织中的化学成分和反应的梦想终于得以实现。 核磁共振完全不同于传统的X线和CT，它是一种生物磁自旋成像技术，利用人体中的遍布全身的氢原子在外加的强磁场内受到射频脉冲的激发，产生核磁共振现象，经过空间编码技术，用探测器检测并接受以电磁形式放出的核磁共振信号，输入计算机，经过数据处理转换，最后将人体各组织的形态形成图像，以作诊断。 核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高，对比度好，信息量大，特别对软组织层次显示得好。使医生如同直接看到了人体内部组织那样清晰、明了，大大提高了诊断效率。避免了许多以往因手术前诊断不明而不得不进行的开颅、开胸、开腹探查及其他的一些探查诊断性手术，使病人避免了不必要的手术痛苦以及探查性手术所带来的副损伤及并发症。所以它一出现就受到影像工作者和临床医生的欢迎，目前已普遍的应用于临床，对一些疾病的诊断成为必不可少的检查手段。 核磁共振提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，它是一项革命性的影像诊断技术。因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。 80年代美国政府开始批准核磁共振机的商品化生产，并开始临床应用。我国从1985年引进第1台核磁共振机至今已有超过1000台在工作，目前医生们越来越认识到它在诊断各种疾病中的重要作用，其使用范围也越来越广泛。
膝关节MR成像技术 一、目的要求： 1. 了解MRI设备的工作原理。 2. 掌握膝关节MRI检查的线圈和体位选择。 3. 掌握膝关节MRI检查成像序列的原理。 4. 掌握膝关节MRI检查的适应证和禁忌证；检查方法。 5. 根据不同的患者合理地选择成像序列，并熟练地应用到检查中去。 二、MRI成像原理： MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 三、主要设备 1. 见习地点：郴州市第一人民医院医学影像中心MRI室第2机房 2. 设备：GE1.5T超导磁共振机，锐柯680干式激光相机。 3. 郴州市第一人民医院医学影像中心PACS系统 四、掌握要点 膝关节MRI检查的步骤、体位、增强扫描的三期延时时间、线圈选择、成像序列。 五、见习内容 1. 膝关节MRI检查的线圈： 膝关节专用线圈 2. 检查前准备和体位： 检查前准备： ①去掉身上的金属饰物及信用卡等物品。 ②嘱咐患者在检查期间不要随意移动体位。 体位： 仰卧位，足先进，双下肢伸直。将被检查侧的膝部置于线圈内，使线圈中心正对膝关节。膝关节稍外旋时更有利于显示前交叉韧带。对侧膝部及双足加海绵垫使患者体位舒适。轴位定位光标应正对线圈中心，锁定位置后进床至磁体孔中心。 3. MRI扫描： ①常规扫描方位：矢状位及冠状位，辅以轴位。
②扫描定位像：先取轴位GRE序列T2*WI作为定位像，确定冠状位及矢状位扫描层面。 ③成像序列：常规选SE、FSE、GRE序列，选用IR序列用于脂肪抑制。可选用流动补偿、预饱和、去相位包裹等功能。矢状位和轴位层面成像以前后方向、冠状位层面成像以左右方向为相位编码方向。 六、分析与讨论： 1.使用高SNR相控阵表面线圈的3.0T图像质量优于1.5T，成像时间更短。 2.TIWI加脂肪抑制序列在半月板及关节软骨结构方面比其他的序列显示更加清楚。 3.膝关节扫描序列：3-pl T2*FGRE OSag T1FSE OSag fs PD OCor fs T2FSE OAx fs T2FSE OSag STIR 4.膝关节补充序列扫描：3-pl T2*FGRE OSag T2*GRE Radial T2*GRE Sag fs 3D T1FSPGR Sag 3D Fiesta
MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。 核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。 MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。 磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。 磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。
第七讲-MRI成像技术（1） 1 MRI成像系统简介 ●1.1M R I影像设备发展概况 ●磁共振成像技术是在磁共振波谱学的基础上发展起来的。磁共振成像自出现以来曾被 称为：核磁共振成像、自旋体层成像、核磁共振体层成像、核磁共振C T等。 ●1945年由美国加州斯坦福大学的布洛克（B l o c h）和麻省哈佛大学的普塞尔（P u r c e l l） 教授同时发现了磁共振的物理现象，即处在某一静磁场中的原子核受到相应频率的电磁波作用时，在它们的核能级之间发生共振跃迁现象。因此两位教授共同获得1952年诺贝尔物理学奖。 ●F o r p e r s o n a l u s e o n l y i n s t u d y a n d r e s e a r c h;n o t f o r c o m m e r c i a l u s e ● ●磁共振的物理现象被发现以后，很快形成一门新兴的医学影像学科—磁共振波谱学。 ●1971年纽约州立大学的达曼迪恩（Damadian）教授在《科学》杂志上发表了题为“核 磁共振（NMR）信号可检测疾病”和“癌组织中氢的T1时间延长”等论文， ●1973年曼斯菲德(Mansfields)研制出脉冲梯度法选择成像断层。 ●1974年英国科学家研制成功组织内磁共振光谱仪。 ●1975年恩斯托（Ernst）研制出相位编码成像方法。 ●1976年，得到了第一张人体MR图像（活体手指）。 ●1977年磁共振成像技术进入体层摄影实验阶段。 ●几十年期间，有关磁共振的研究曾在三个领域（物理、化学、生理学或医学）内获得了 六次诺贝尔奖。(2003年10月6日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国化学家保罗·劳特布尔（Paul C. Lauterbur）和英国物理学家彼得·曼斯菲尔德（Peter Mansfield），以表彰他们在医学诊断和研究领域内所使用的核磁共振成像技术领域的突破性成就。) 雷蒙德·达马蒂安的“用于癌组织检测的设备和方法” 幻灯片7 1.2 MRI影像设备功能 现代磁共振成像系统大体结构都很相似，基本上由四个系统组成：即磁体系统、梯度磁场系统、射频系统和计算机系统。 ●1．磁体系统 ●磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件，是磁共振系统中最强大的磁场， 平时我们评论磁共振设备的大小就是指静磁场的场强数值，单位用特斯拉（Tesla，简称T,垂直于磁场方向的1米长的导线，通过1安培的电流，受到磁场的作用力为1牛顿时，通电导线所在处的磁感应强度就是1特斯拉。）或高斯（Gauss）表示，1T=1万高斯。 ●临床上磁共振成像要求磁场强度在0.05～3T范围内。一般将≤0.3T称为低场，0.3T～ 1.0T称为中场，＞1.0T称为高场。磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越好。但磁 场强度过高也带来一些不利的因素。 ●为了获得不同场强的磁体，生产厂商制造出了不同类型的磁体，常见的磁体有永久磁 体、常导磁体和超导磁体。
磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）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成像技术，使核磁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，核磁共振成像技术发展十分迅速，已日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应用。为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成像。参与MRI 成像的因素较多，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。 一、磁共振现象与MRI 含单数质子的原子核，例如人体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。小磁体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。在这种状态下，质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场. 正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外磁场中，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 用特定频率的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。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，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来平衡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-晶格弛豫时间（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需要的时间，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间，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T2。T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用所引起，与T1不同，它引起相位的变化。 人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。有如CT时，组织间吸收系数（CT值）差别是CT成像基础的道理。但MRI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，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。 MRI的成像方法也与CT相似。有如把检查层面分成Nx，Ny，Nz……一定数量的小体积，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），进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。 表1 人体正常与病变组织的T1值（ms） 肝 140～170 脑膜瘤 200～300 胰 180～200 肝癌 300～450 肾 300～340 肝血管瘤 340～370 胆汁 250～300 胰腺癌 275～400 血液 340～370 肾癌 400～450
T1加权像高信号的产生机制 在射频脉冲的激发下，人体组织内氢质子吸收能量处于激发状态。射频脉冲终止后，处于激发状态的氢质子恢复其原始状态，这个过程称为弛豫。【简单的理解就是本来处于平衡状态的粒子在吸收了外加磁场能量后，粒子发生跃迁，总体能量升高，MR给的磁场是射频，也就是说不是恒定的，这样当外加磁场撤去的时候，粒子就会恢复原来的稳态而释放出能量，并被计算机捕获成像。那为什么MR需要非常强的磁场呢？原子核吸收交变磁场的能量并被激发.其表现的行为就是粒子向不同能阶跃迁的机率都变为相等，低能阶的核子数略高於高能阶，所以在跃迁机率相等的条件下就会有比较多的粒子从低能阶跃升到高能阶，所以整体的能量提升。这个向高能阶和向低能阶移动的核子数差会随着高低能阶粒子数趋近相等而趋缓，假设在低能阶以及高能阶的原子核数目分别为 +与 -，那么吸收能阶在磁场中分开，越大的磁场能量差越大，恢复的时候释放的能量也就越大。】在弛豫过程中，氢质子将其吸收的能量释放到周围环境中，若质子及所处晶格中的质子也以与Larmo r频率相似的频率进动，那么氢质子的能量释放就较快【这说的就是一种共振现象，即射频脉冲的频率越接近晶格中的质子的固有频率那么它能量释放的就越快，若分子运动频率远高于或远低于MRI的Larmor频率，那么能量释放的就慢，后面的成像都是这个道理】，组织的T1弛豫时间越短，T1加权像其信号强度就越高。【我现在说的可以说是高中物化得难度，或稍深化了一点。弛豫过程有两类。其一为自旋-晶格弛豫，亦称为纵向弛豫。其结果是一些核由高能级回到低能级。该能量被转移至周围的分子（固体的晶格，液体则为周围的同类分子或溶剂分子）而转变成热运动，即纵向弛豫反映了体系和环境的能量交换；第二种弛豫过程为自旋-自旋弛豫，亦称为横向弛豫。这种弛豫影响具体的（任一选定的）核在高能级停留的时间。这个过程是样品分子的核之间的作用，是一个熵的效应。T1叫自旋-晶格弛豫时间，T2叫自旋-自旋弛豫时间。那从
专题－膝关节MRI诊断之正常解剖 膝关节是人体最大的承重关节之一，膝关节疾病临床上很常见，种类也很多。目前，膝关节疾病的影像学检查手段主要有传统X线、CT、MRI、B超和核医学检查。磁共振成像具有高度的软组织分辨力、多平面成像以及软骨和骨髓显像能力，其在膝关节疾病诊断中的应用口益广泛并显示出独特的优势。 MRI能清晰地显示半月板、交叉韧带、关节软骨、滑膜、关节囊及内、外侧副韧带、骨骼和肌肉等解剖结构，对其治疗及估计预后具有重义。 下面我们一起复习解剖及MRI正常解剖。 一、半月板 半月板是膝关节重要的解剖结构。多数外侧半月板似“O”型；多数内侧半月板似“C”型。其切断面成三角形，MRI完整且信号均匀一致。当膝关节屈伸运动时，半月板在股骨及胫骨的挤压和周围纤维和韧带的牵拉而前后移位。但是半月板的前角后是固定的，所以半月板随前后移位并扭曲运动。 内侧半月板与周围关节囊关系紧密；外侧半月板的运动比内侧半月板大一倍。 盘状半月板是侧份的宽度超过半月板横径的一半时，其韧度较低且活动不灵活。 内侧半月板类型
内侧半月板开口类型 外侧半月板类型 运动时半月板的位置移动
半月板MRI冠状扫描示意 常规X片只能显示骨组织及其关节间隙和肌肉大体情况，不能显示半月板等软组织。
过去用X造影非常不便，而且是间接征象。 膝关节MRI解剖常用的矢状和冠状扫描方式成像， 下面是T1相，矢状从外至内，以图来说明解剖关系 可以看见腓骨，黄箭头是外侧半月板，绿箭头是腘肌腱通过外侧半月板后方
向内，外侧半月板前后角出现几乎类似形态，尖相向而对。注意前角没有达到胫骨前缘（绿线），
专题:膝关节MRI诊断之正常解剖 膝关节是人体最大的承重关节之一，膝关节疾病临床上很常见，种类也很多。目前，膝关节疾病的影像学检查手段主要有传统x线、ct、mri、b超和核医学检查。磁共振成像具有高度的软组织分辨力、多平面成像以及软骨和骨髓显像能力，其在膝关节疾病诊断中的应用口益广泛并显示出独特的优势。 mri能清晰地显示半月板、交叉韧带、关节软骨、滑膜、关节囊及内、外侧副韧带、骨骼和肌肉等解剖结构，对其治疗及估计预后具有重义。 下面我们一起复习解剖及mri正常解剖。 一、半月板 半月板是膝关节重要的解剖结构。多数外侧半月板似“o”型；多数内侧半月板似“c”型。其切断面成三角形，mri完整且信号均匀一致。当膝关节屈伸运动时，半月板在股骨及胫骨的挤压和周围纤维和韧带的牵拉而前后移位。但是半月板的前角后是固定的，所以半月板随前后移位并扭曲运动。 内侧半月板与周围关节囊关系紧密；外侧半月板的运动比内侧半月板大一倍。盘状半月板是侧份的宽度超过半月板横径的一半时，其韧度较低且活动不灵活。内侧半月板类型 内侧半月板开口类型
外侧半月板类型 半月板mri冠状扫描示意 膝关节mri解剖常用的矢状和冠状扫描方式成像， 下面是t1相，矢状从外至内，以图来说明解剖关系 可以看见腓骨，黄箭头是外侧半月板，绿箭头是腘肌腱通过外侧半月板后方向内，外侧半月板前后角出现几乎类似形态，尖相向而对。注意前角没有达到胫骨前缘
内侧半月板开始出现（黄箭），绿箭指后角比前角大。内侧半月板前后角大小不一是明显的；而与外侧半月板相反，说明切面正好通过半月板的中1/3区域。
冠状显示外半月板后角切面的变化，而内侧半月板正常情况绝对不会出现这种情况。 冠状----中间层面显示内（黄箭）外（红箭）半月板。这个时候如何判断内外半月板？应该注意胫骨的形态并前后连续观察