MRIMRI检查技术检查技术 重庆医科大学附属第一医院放射科重庆医科大学附属第一医院放射科罗天友罗天友1MRIMRI原理简要介绍：原理简要介绍： 磁共振成像磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）或称或称MR成像成像是利用氢原子是利用氢原子核在强磁场内发生共振所产生的核在强磁场内发生共振所产生的信号信号（signal）进行图像重建的一种成像技术。进行图像重建的一种成像技术。 迄今迄今MRI都用占人体都用占人体70%重量中的氢原子重量中的氢原子核即核即氢质子氢质子（1H）来成像。来成像。 2 MRMR成像的物理学基础、基本原理和主要过成像的物理学基础、基本原理和主要过程简要归纳如下：程简要归纳如下：1.人体组织（包括正常和病理组织）中存人体组织（包括正常和病理组织）中存在着丰富的氢原子。氢原子核即质子，带在着丰富的氢原子。氢原子核即质子，带正电，在不断自旋，由此形成一个小磁场。正电，在不断自旋，由此形成一个小磁场。人体进入强磁场前，质子排列杂乱无章。人体进入强磁场前，质子排列杂乱无章。 32.人体进入强磁场（磁共振设备的磁体）人体进入强磁场（磁共振设备的磁体）中，质子发生下列变化：中，质子发生下列变化：质子顺此磁场纵轴呈质子顺此磁场纵轴呈有序排列有序排列；质子发生质子发生进动进动（快速的锥形旋转运动）；（快速的锥形旋转运动）；人体组织发生人体组织发生磁化磁化（magnetization）且且呈呈“纵向磁化纵向磁化”。 person in magnetic fieldmagnetRFTransceiver43.向人体发射短促的无线电波，即施加向人体发射短促的无线电波，即施加射射频脉冲频脉冲（radiofrequency pulse, RF脉冲脉冲），），它可引起质子的共振，产生它可引起质子的共振，产生横向磁化横向磁化。这。这个过程称为个过程称为激发激发或或激励激励（excitation）。）。 person in magnetic fieldRF PulseRFTransceivermagnet54.射频脉冲停止，由射频脉冲停止，由RF脉冲引起的变化很脉冲引起的变化很快恢复原状，称为快恢复原状，称为弛豫弛豫（relaxation）。）。弛弛豫是指磁化矢量恢复到平衡态的过程豫是指磁化矢量恢复到平衡态的过程。 6弛豫有两种弛豫有两种 ： 纵向磁化恢复，其过程为纵向磁化恢复，其过程为纵向弛豫纵向弛豫（自自旋旋-晶格弛豫晶格弛豫）；纵向磁化由零恢复到原来）；纵向磁化由零恢复到原来数值的数值的63%所需的时间，称为所需的时间，称为纵向弛豫时纵向弛豫时间间，简称，简称T1。7 而横向磁化消失，其过程则为而横向磁化消失，其过程则为横向弛豫横向弛豫（自旋自旋-自旋弛豫自旋弛豫），横向磁化由最大减小），横向磁化由最大减小到最大值的到最大值的37%所需的时间，称为所需的时间，称为横向弛横向弛豫时间豫时间，简称，简称T2。去相位去相位（dephasing）导导致横向磁化矢量减小（衰减）。致横向磁化矢量减小（衰减）。8两种弛豫两种弛豫小结小结9 弛豫过程中组织产生弛豫过程中组织产生信号信号（无线电波）。（无线电波）。不同组织其信号有强有弱。信号经采集、不同组织其信号有强有弱。信号经采集、检测、计算等程序，最后形成检测、计算等程序，最后形成MR图像。图像。 脉冲序列脉冲序列：一组具有特定时序和幅度的射：一组具有特定时序和幅度的射频脉冲。频脉冲。 person in magnetic fieldmagnetMR SignalRFTransceiver10第一节第一节 常用脉冲序列常用脉冲序列 及其应用及其应用11 脉冲序列及其作用脉冲序列及其作用 脉冲序列脉冲序列是指一组具有特定时序和幅是指一组具有特定时序和幅度的射频脉冲。度的射频脉冲。 脉冲序列是脉冲序列是MRI技术的重要组成部分。技术的重要组成部分。它它控制控制着着MR系统施加系统施加RF脉冲脉冲、梯度脉冲梯度脉冲和和数据采集数据采集的方式，并由此的方式，并由此决定决定图像的加图像的加权权、图像质量图像质量以及对以及对病变显示的敏感性病变显示的敏感性。12常用脉冲序列：常用脉冲序列： SE（spin echo，自旋回波自旋回波）脉冲序列）脉冲序列 IR（inversion recovery，反转恢复反转恢复）脉冲）脉冲 序列序列 GRE（gradient echo，梯度回波梯度回波）脉冲序列）脉冲序列13一、一、SE脉冲序列脉冲序列（一）常规（一）常规SE脉冲序列脉冲序列1.信号产生信号产生90RF激励脉冲；激励脉冲；180复相位脉冲；复相位脉冲；自旋回波信号自旋回波信号14 TR（repetition time，重复时间重复时间）：从）：从90脉冲开始至下一次脉冲开始至下一次90脉冲开始的时间脉冲开始的时间间隔。间隔。 TE（echo time，回波时间回波时间）：从）：从90脉脉冲开始至获取回波的时间间隔。冲开始至获取回波的时间间隔。 SE序列的扫描时间序列的扫描时间=TR相位编码次数相位编码次数NEX（number of excitations，激励次数激励次数） 152.特点特点 T1WI（T1 weighted image，T1加权像）加权像） 具具有较高的信噪比，适于显示解剖结构，也是有较高的信噪比，适于显示解剖结构，也是增强扫描（检查）的常规序列。增强扫描（检查）的常规序列。 T2WI（T2 weighted image，T2加权像）有加权像）有利于显示水肿和液体，故易于显示病变。利于显示水肿和液体，故易于显示病变。 PDWI（proton density weighted image，质子密度加权像）可较好地显示出血管结构。质子密度加权像）可较好地显示出血管结构。PDWI在临床中不如在临床中不如T1WI和和T2WI重要。重要。 16T1WIT2WIPDWI173.图像产生条件（扫描定时参数参考值）图像产生条件（扫描定时参数参考值）T1WI：短：短TR，300ms600ms；短；短TE，10ms20ms。扫描时间扫描时间4min6min。T2WI：长：长TR，2000ms；长；长TE，80ms。扫描时间较扫描时间较T1WI长。长。PDWI：长：长TR，2000ms；短；短TE，20ms。扫描时间较扫描时间较T1WI长。长。 184.优缺点优缺点 优点：图像质量高，用途广，可获得对优点：图像质量高，用途广，可获得对显示病变敏感的真正显示病变敏感的真正T2WI。 缺点：扫描时间相对较长。缺点：扫描时间相对较长。 19（二（二）FSE脉冲序列脉冲序列1.信号产生信号产生90RF激励脉冲；激励脉冲；多个多个180复相位脉冲；复相位脉冲；SE信号信号 20 回波链长度回波链长度（echo train length，ETL）：）：又称又称快速系数快速系数（turbo factor），），指一个指一个TR周期内的周期内的180脉冲次数或回波的个数。脉冲次数或回波的个数。 ETL越大，扫描时间越短。越大，扫描时间越短。 多次多次180脉冲组成回波链。脉冲组成回波链。 FSE序列的扫描时间序列的扫描时间=TR相位编码次数相位编码次数/快速系数快速系数NEX 21 有效有效TE（effective TE，TEeff）：）：FSE序序列中，回波链上每个回波的时间和幅度不列中，回波链上每个回波的时间和幅度不同，反映组织的对比也不一样，一般将所同，反映组织的对比也不一样，一般将所需的某一回波的数据线排列在需的某一回波的数据线排列在K-空间（频空间（频率空间）率空间）中心，而其他回波的数据线则排中心，而其他回波的数据线则排列在列在K-空间的周围部分，这个空间的周围部分，这个排列在排列在K-空空间中心的回波数据所对应的回波时间称为间中心的回波数据所对应的回波时间称为有效有效TE。 有效有效TE决定着图像的对比性质。决定着图像的对比性质。 222.特点特点 FSE图像与常规图像与常规SE图像非常接近，图像非常接近，主要主要广泛用于获取广泛用于获取T2WI。 FSE T2WI上脂肪仍显示为高信号，必要上脂肪仍显示为高信号，必要时可用脂肪抑制技术进行补偿。时可用脂肪抑制技术进行补偿。 FSE通常不能与呼吸补偿联用，使胸、腹通常不能与呼吸补偿联用，使胸、腹检查时图像的伪影增加。检查时图像的伪影增加。 233.图像产生条件图像产生条件T1WI：短：短TR，300ms600ms；短；短TE，20ms。ETL26。扫描时间扫描时间30s60s。T2WI：长：长TR，4000ms；长；长TE，100ms。ETL820。扫描时间扫描时间2min。PDWI：长：长TR，2500ms；短；短TE，20ms。ETL812。扫描时间扫描时间3min4min。 244.优缺点优缺点 优点：扫描时间显著缩短，因而便于使优点：扫描时间显著缩短，因而便于使用大矩阵、增加用大矩阵、增加NEX；使；使T2信号成分增加，信号成分增加，便于显示病变。便于显示病变。 缺点：流动和运动伪影增加；缺点：流动和运动伪影增加；T2WI上脂上脂肪信号高而难与水肿等鉴别；肪信号高而难与水肿等鉴别；ETL大时信大时信号成分复杂，图像模糊；磁敏感效应降低号成分复杂，图像模糊；磁敏感效应降低因而对出血不敏感。因而对出血不敏感。 25二、二、IR脉冲序列脉冲序列（一）（一）IR脉冲序列脉冲序列1.信号产生信号产生180反转脉冲；反转脉冲；90脉冲；脉冲；180复相位脉冲；复相位脉冲；SE信号。信号。脂肪水TI0点26 TI（time of inversion，反转时间反转时间）：指）：指从从180反转脉冲开始至反转脉冲开始至90脉冲开始的时间脉冲开始的时间间隔。间隔。272.特点特点 通过选择适当的通过选择适当的TI可得到不同质子纵可得到不同质子纵向磁化的显著差异，获得比向磁化的显著差异，获得比SE序列更显著序列更显著的的T1加权效果。因而加权效果。因而IR脉冲序列主要用于脉冲序列主要用于获取重获取重T1WI，以显示解剖。以显示解剖。283.图像产生条件图像产生条件 重重T1WI：中等中等TI，400ms800ms；长；长TR，2000ms；短；短TE，10ms20ms。扫描时扫描时间间5min15min。 PDWI：长：长TI，1800ms；长；长TR，2000ms；短；短TE，10ms20ms。扫描时间扫描时间5min15min。 病理加权像：中等病理加权像：中等TI，400ms800ms；长长TR，2000ms；长；长TE，70ms。扫描时扫描时间间5min15min。 294.优缺点优缺点 优点：优点：T1对比效果好，对比效果好，SNR高。高。 缺点：扫描时间长。缺点：扫描时间长。 30（二）（二）STIR脉冲序列脉冲序列 STIR（short TI inversion recovery，短，短TI反转恢复）脉冲序列是反转恢复）脉冲序列是IR脉冲序列的一脉冲序列的一个类型。个类型。 原理：选择特殊原理：选择特殊的的TI值，恰好使脂肪质值，恰好使脂肪质子的纵向磁化恢复到子的纵向磁化恢复到1至至1之中点，即之中点，即0点或称转折点时施加点或称转折点时施加90脉冲，因此在脉冲，因此在90脉冲后脂肪质子无横向磁化因而无信号产脉冲后脂肪质子无横向磁化因而无信号产生。生。 31 图像产生条件：短图像产生条件：短TI，150ms175ms；长长TR，2000ms；短；短TE，10ms30ms。平均扫描时间平均扫描时间5min15min。32 用途：在用途：在T1WI中抑制脂肪的短中抑制脂肪的短T1高信号，高信号，即脂肪抑制（简称即脂肪抑制（简称抑脂抑脂或或压脂压脂）。）。 短短T1信号可来源于脂肪、亚急性期血信号可来源于脂肪、亚急性期血肿、富含蛋白质的液体及其他顺磁性物质。肿、富含蛋白质的液体及其他顺磁性物质。注意该序列不宜用于增强扫描。注意该序列不宜用于增强扫描。33（三）（三）FLAIR脉冲序列脉冲序列 FLAIR（fluid attenuated inversion recovery，液体衰减反转恢复液体衰减反转恢复）脉冲序列）脉冲序列是是IR脉冲序列的另一个类型，又称脉冲序列的另一个类型，又称水抑制水抑制序列（序列（简称简称压水）压水）。 原理：选择特殊的原理：选择特殊的TI值，恰好使脑脊液值，恰好使脑脊液等液体信号被抑制，机理与等液体信号被抑制，机理与STIR中脂肪被中脂肪被抑制相类似。抑制相类似。 34 图像产生条件：长图像产生条件：长TI，2200ms；长；长TR，6000ms；短；短TE/长长TE，20ms/100ms。平均扫描时间平均扫描时间5min15min。35 用途：在用途：在T2WI和和PDWI中抑制脑脊液等中抑制脑脊液等液体的高信号，使与脑脊液相邻的长液体的高信号，使与脑脊液相邻的长T2病病变显示更清楚，在中枢神经系统检查中应变显示更清楚，在中枢神经系统检查中应用价值较大。用价值较大。36三、三、GRE脉冲序列脉冲序列（一）常规（一）常规GRE脉冲序列脉冲序列1.信号产生信号产生90翻转角（小角度）翻转角（小角度）RF激励脉冲；激励脉冲；读出梯度（频率编码梯度）的反转（翻读出梯度（频率编码梯度）的反转（翻转）；转）；GRE信号信号 复相位TE去相位频率编码回波FIDFIDRFRFTR372.特点特点 GRE使用小角度脉冲激励，在净磁矢量使用小角度脉冲激励，在净磁矢量中将仍有相当多的纵向磁化被保留，大大中将仍有相当多的纵向磁化被保留，大大缩短了纵向磁化恢复所需的时间，缩短了纵向磁化恢复所需的时间，TR随之随之明显缩短。明显缩短。 通过读出梯度的反转产生复相位，其速通过读出梯度的反转产生复相位，其速度远较度远较180复相位脉冲快得多，使获取回复相位脉冲快得多，使获取回波所需波所需的的TE也明显缩短，故其扫描时间显也明显缩短，故其扫描时间显著缩短。著缩短。 383.图像产生条件图像产生条件 T1WI：相对大翻转角，相对大翻转角，70110（90）；短）；短TR，50ms；短；短TE，5ms10ms。平均扫描时间数秒至数分钟。平均扫描时间数秒至数分钟。 T2WI：小翻转角，小翻转角，520；短；短TR（因因翻转角度小）；相对长翻转角度小）；相对长TE， 15ms25ms。平均扫描时间数秒至数分钟。平均扫描时间数秒至数分钟。 PDWI：小翻转角，小翻转角，520；短；短TR（因因翻转角度小）；短翻转角度小）；短TE，5ms10ms。平均平均扫描时间数秒至数分钟。扫描时间数秒至数分钟。 394.优缺点优缺点 优点：扫描速度快，可用于屏气腹部单优点：扫描速度快，可用于屏气腹部单层面快速扫描、动态增强扫描、血管成像、层面快速扫描、动态增强扫描、血管成像、关节病变等检查。关节病变等检查。 缺点：缺点：SNR下降。下降。 40（二）（二）GRASS（gradient recalled acquisition in the steady state，稳态梯度稳态梯度回返采集）脉冲序列回返采集）脉冲序列1.信号产生信号产生3045RF脉冲；脉冲；读出梯度反转和相读出梯度反转和相位编码梯度反转；位编码梯度反转；GRE信号信号（FID+SE） 412.特点特点 该序列中使用短于该序列中使用短于T1和和T2的的TR，使序列使序列重复前仍有部分横向磁化没有衰减，称剩重复前仍有部分横向磁化没有衰减，称剩余横向磁化。这种纵向磁化与横向磁化共余横向磁化。这种纵向磁化与横向磁化共存的状态，称为稳定状态。存的状态，称为稳定状态。 该序列用相位编码梯度反转使剩余横向磁该序列用相位编码梯度反转使剩余横向磁化相位聚合，读出梯度的反转用于产生化相位聚合，读出梯度的反转用于产生GRE，得到的是得到的是T2WI。 423.图像产生条件图像产生条件 T2WI：翻转角，翻转角，3045；TR，20ms50ms；TE，15ms25ms。平均扫描平均扫描时间，数秒内可获取单层面扫描，时间，数秒内可获取单层面扫描，4min5min内可完成容积扫描。内可完成容积扫描。434.优缺点优缺点 优点：扫描时间短，可用于屏气扫描；优点：扫描时间短，可用于屏气扫描；可进行可进行2D或或3D容积成像；对流动敏感，可容积成像；对流动敏感，可获得良好的血管成像。获得良好的血管成像。 缺点：缺点：2D采集时采集时SNR低；磁敏感性增加；低；磁敏感性增加；梯度噪音强。梯度噪音强。44（三）失相位（三）失相位GRE脉冲序列脉冲序列1.信号产生信号产生3045RF脉冲；脉冲；读出梯度反转；读出梯度反转；GRE信号（信号（FID）45 与与GRASS脉冲序列相同的是在序列中使脉冲序列相同的是在序列中使用短于组织用短于组织T1和和T2的的TR获得稳定状态，并获得稳定状态，并通过读出梯度反转复相位获取通过读出梯度反转复相位获取GRE。不同不同的是，该序列通过的是，该序列通过RF破坏破坏（RF spoiling）或或梯度破坏梯度破坏（gradient spoiling）去除剩余去除剩余横向磁化（可产生横向磁化（可产生T2对比）对图像的影对比）对图像的影响，从而只产生响，从而只产生T1对比。对比。462.两种失相位两种失相位GRE（1）RF破坏破坏（spoiled gradient recalled acquisition in the steady state，SPGR，稳稳态扰相梯度回返采集态扰相梯度回返采集） 又称又称RF扰相扰相，主，主要用于获取要用于获取T1WI。 图像产生条件：翻转角，图像产生条件：翻转角，3045；TR，20ms50ms；短；短TE，5ms10ms（获取最获取最大的大的T1对比）。平均扫描时间，数秒内完对比）。平均扫描时间，数秒内完成单层面屏气扫描，成单层面屏气扫描，4min5min内完成容内完成容积扫描。积扫描。 47 优缺点：可获取屏气下的优缺点：可获取屏气下的T1WI；可进行可进行2D和和3D容积采集；容积采集；3D容积采集时可获得较容积采集时可获得较高的高的SNR，显示解剖效果好。缺点同显示解剖效果好。缺点同GRASS脉冲序列。脉冲序列。 48（2）梯度破坏梯度破坏（multiplanar gradient recalled acquisition in the steady state，MPGR，稳态多平面梯度回返采集稳态多平面梯度回返采集） 又称又称梯度扰相梯度扰相。 MPGR的用途、图像产生条件和优缺点的用途、图像产生条件和优缺点与与SPGR相同。在去除剩余横向磁化上，梯度相同。在去除剩余横向磁化上，梯度破坏不如破坏不如RF破坏彻底，因此信号破坏彻底，因此信号中中T2成成分相对较多。分相对较多。 49（四（四）SSFP（steady state free precession，稳态自由进动稳态自由进动）1.信号产生信号产生3045RF脉冲；脉冲；反转梯度；反转梯度；SE信信号号2.特点特点 由于是由于是180复相位，故获得的是复相位，故获得的是SE信信号。号。SSFP比常规比常规GRE脉冲序列获得的信号脉冲序列获得的信号含有更多真正的含有更多真正的T2加权成分。加权成分。503.图像产生条件图像产生条件 T2WI：翻转角，翻转角，3045；TR，20ms50ms；有效有效TE=（2TR）TE。3D容积采集时平均扫描时间容积采集时平均扫描时间4min15min。4.优缺点优缺点 优点：扫描时间短，可获得真正的优点：扫描时间短，可获得真正的T2加加权效果；并可行权效果；并可行2D或或3D容积采集。容积采集。 缺点：对伪影敏感；图像质量可能较差；缺点：对伪影敏感；图像质量可能较差；梯度噪音强。梯度噪音强。 51（五）快速（五）快速GRE成像序列成像序列 能够在一次屏气下完成十几个层面成像及能够在一次屏气下完成十几个层面成像及亚秒级的快速亚秒级的快速GRE序列均已用于临床。序列均已用于临床。 许多快速许多快速GRE序列使用了序列使用了GRASS或失相或失相位位GRE技术，但常使用部分技术，但常使用部分RF激励脉冲，激励脉冲，读取部分回波，读取部分回波，使使TE可短至可短至2ms3ms，TR缩短至缩短至10ms。 52（六）（六）EPI EPI（echo planar imaging，回波平面成回波平面成像像）是目前成像速度最快的技术，是超快）是目前成像速度最快的技术，是超快速成像技术的典型代表。速成像技术的典型代表。EPI技术可简单地技术可简单地理解为是理解为是FSE和和GRE的结合体。的结合体。 53 在在FSE脉冲序列中，因一次脉冲序列中，因一次TR期间内完期间内完成多条成多条K-空间线数据填充，故扫描时间明空间线数据填充，故扫描时间明显缩短。如能在一次显缩短。如能在一次TR期间内完成全部期间内完成全部K-空间线的数据填充时，则可达到最快的扫空间线的数据填充时，则可达到最快的扫描速度，这一概念构成了描速度，这一概念构成了EPI的基础。的基础。 EPI方式可与所有常规成像序列进行组合，方式可与所有常规成像序列进行组合，形成形成SE-EPI、GRE-EPI、IR-EPI等。等。 54 EPI优点：扫描时间极短而图像质量相当优点：扫描时间极短而图像质量相当高，可最大限度地去除运动伪影。除适用高，可最大限度地去除运动伪影。除适用于心脏成像、腹部成像、流动成像外，还于心脏成像、腹部成像、流动成像外，还可进行功能成像，如脑的可进行功能成像，如脑的弥散加权成像弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）和和灌灌注加权成像注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）等。此外，还可用于实时等。此外，还可用于实时MRI、介入介入MRI。 55 EPI缺点：对设备要求高；容易受各种伪缺点：对设备要求高；容易受各种伪影的影响；可能会对肌肉和神经产生一定影的影响；可能会对肌肉和神经产生一定的刺激作用。的刺激作用。 EPI的应用范围和潜力很大，但还不能替的应用范围和潜力很大，但还不能替代常规成像序列。代常规成像序列。 T1WIT2WIDWI56 第二节第二节 成像参数的选择成像参数的选择57一、与图像质量有关的成像参数一、与图像质量有关的成像参数信噪比（信噪比（signal to noise ratio，SNR）；）；对比噪声比（对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）；）；空间分辨力；空间分辨力；扫描时间。扫描时间。58（一）（一）SNR信号量信号量SNR信号量信号量SNR 影响信号量的主要因素包括：成像区影响信号量的主要因素包括：成像区的质子密度；体素（的质子密度；体素（voxel）的大小；的大小；TR、TE和翻转角度；和翻转角度；NEX；接收带宽（接收带宽（receive bandwidth）；）；线圈类型。线圈类型。 591.质子密度影响质子密度影响 质子密度低的区域如致密骨、肺，仅能产质子密度低的区域如致密骨、肺，仅能产生低信号，因而生低信号，因而SNR低，低，MR图像对显示这图像对显示这些结构有局限性。些结构有局限性。 质子密度高的区域如脑、软组织，能产生质子密度高的区域如脑、软组织，能产生声信号，故声信号，故SNR高，高，MRI检查具有优越性。检查具有优越性。 602.体素大小的影响体素大小的影响 构成构成MR图像的基本单位是图像的基本单位是象素象素(pixel)。象素面积象素面积FOV矩阵。矩阵。FOV（field of view）即即视野视野。 MR图像图像矩阵矩阵频率编码次数频率编码次数相位编码相位编码次数。次数。 图像中具体象素的亮度代表一定容积的组图像中具体象素的亮度代表一定容积的组织或称织或称体素体素的信号强度。的信号强度。61 体素容积象素面积体素容积象素面积层厚。层厚。 体素容积体素容积SNR，反之体素容积反之体素容积SNR。 FOVSNR，反之反之FOVSNR。 层厚层厚SNR，反之层厚反之层厚SNR。 矩阵矩阵SNR，反之矩阵反之矩阵SNR。体素容积体素容积象素面积象素面积层厚层厚623.TR、TE和翻转角度和翻转角度 TR、TE和翻转角度除决定图像信号的加和翻转角度除决定图像信号的加权外，也影响权外，也影响SNR，因而也影响图像质量。因而也影响图像质量。 TR纵向磁化恢复纵向磁化恢复横向磁化横向磁化信号信号量量SNR；TR则相反。则相反。63 TE横向磁化衰减横向磁化衰减信号量信号量SNR；TE则相反。则相反。 翻转角翻转角（90，如，如GRE序列）序列）纵向磁纵向磁化转变为横向磁化化转变为横向磁化信号量信号量SNR。 翻转角为翻转角为90（如（如SE序列）时序列）时SNR最高。最高。信号幅度短TE长TE90全部磁化变为横向90小部分磁化变为横向644.NEX NEX又称又称平均次数平均次数(number of signal averages；NSA)，指数据采集的重复指数据采集的重复次数，或者说每一条次数，或者说每一条K-空间线数据填空间线数据填充的重复次数。充的重复次数。65 在采集的数据中，既有信号成分也有噪声成在采集的数据中，既有信号成分也有噪声成分，信号是由被扫描物体的固有特征所决定，分，信号是由被扫描物体的固有特征所决定，具体信号总是发生在同一空间位置上，而噪具体信号总是发生在同一空间位置上，而噪声在发生时间上具有随机性，因而发生的位声在发生时间上具有随机性，因而发生的位置可能不同。置可能不同。 NEX噪声对图像的影响噪声对图像的影响SNR。但注但注意意SNRNEX，故扫描时间大大增加。故扫描时间大大增加。 665.接收带宽接收带宽 接收带宽是指读出梯度采样频率的范围。接收带宽是指读出梯度采样频率的范围。 接收带宽接收带宽噪声量噪声量SNR。但是，接但是，接收带宽收带宽扫描时间扫描时间化学位移伪影化学位移伪影(chemical shift artifact)。 一般情况下，系统的接收带宽是固定的，一般情况下，系统的接收带宽是固定的，例如例如16kHz，仅在少数情况下需作调整。仅在少数情况下需作调整。 676.线圈类型线圈类型 线圈的选用合适与否直接影响信号的接收线圈的选用合适与否直接影响信号的接收量，也影响量，也影响SNR。应选择合适的线圈，并应选择合适的线圈，并使被成像的组织位于线圈的敏感容积内。使被成像的组织位于线圈的敏感容积内。 68SNR 小结：小结： SE脉冲序列获得的脉冲序列获得的SNR相对较高；相对较高； 矩阵越大、矩阵越大、FOV越小、层面越薄则体素越小、层面越薄则体素 越小，越小，SNR越低；越低； 短短TR、长、长TE将使将使SNR降低；降低； 增加增加NEX将使将使SNR相对增高；相对增高； 选用合适的线圈（如表面线圈）可使选用合适的线圈（如表面线圈）可使SNR增高。增高。69(二二)CNR CNR是指图像中相邻组织、结构间是指图像中相邻组织、结构间SNR的差的差异性，即异性，即CNR=SNR(A)SNR(B)。 良好的良好的CNR依赖于不同组织、结构及病变依赖于不同组织、结构及病变MR信号特征上的差异，即在信号特征上的差异，即在T1、T2和质子密和质子密度上的差异。这些差异需要通过适当的脉冲度上的差异。这些差异需要通过适当的脉冲序列和图像信号的加权才能显示在图像上。序列和图像信号的加权才能显示在图像上。 影响影响SNR的因素也影响的因素也影响CNR，且对且对CNR的影的影响与对响与对SNR的影响相同。的影响相同。 70(三三)空间分辨率空间分辨率 图像的空间分辨率是指图像中可辨认的邻图像的空间分辨率是指图像中可辨认的邻接物体空间几何长度的最小极限，即对细接物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率。微结构的分辨率。 71 空间分辨率取决于体素的大小。空间分辨率取决于体素的大小。 体素的大小取决于成像层面厚度、体素的大小取决于成像层面厚度、FOV和和 象素矩阵的大小。象素矩阵的大小。 选用薄的成像层面、大矩阵、小选用薄的成像层面、大矩阵、小FOV将将提高图像的空间分辨率。但空间分辨率提高图像的空间分辨率。但空间分辨率SNR，此外，此外，TR期间内可激励的层数期间内可激励的层数减少。减少。 72(四四)扫描时间扫描时间 扫描时间（扫描时间（scan time）是指完成数据采集是指完成数据采集的时间。的时间。 以以SE序列为例，扫描时间序列为例，扫描时间=TR相位相位编码次数编码次数NEX。 扫描时间越长则发生运动伪影的机会越多，扫描时间越长则发生运动伪影的机会越多，在连续采集方式在连续采集方式(sequential acquisition)时仅影响正在采集的层面，而在时仅影响正在采集的层面，而在2D和和3D容容积采集时，将影响所有层面。积采集时，将影响所有层面。 73二、成像参数的选择二、成像参数的选择 理想的图像质量应当具有高的理想的图像质量应当具有高的SNR和和CNR、高的空间分辨率以及很短的扫描时间。高的空间分辨率以及很短的扫描时间。 然而一种因素的改善总是不可避免地伴有然而一种因素的改善总是不可避免地伴有另一种、甚至一种以上因素的损失。因此另一种、甚至一种以上因素的损失。因此需要根据具体检查部位、检查目的权衡选需要根据具体检查部位、检查目的权衡选择成像参数。择成像参数。 （详见（详见P166167表表5-2-2和表和表5-2-3） 74 在选择成像参数时应当注意以下几点：在选择成像参数时应当注意以下几点：选择合适的脉冲序列、图像信号的加权参选择合适的脉冲序列、图像信号的加权参数和扫描平面数和扫描平面(轴、冠、矢、斜轴、冠、矢、斜)。SNR是影响图是影响图 像质量的最重要因素。一般像质量的最重要因素。一般情况下，图像情况下，图像SNR高时，多能同时满足对高时，多能同时满足对CNR的要求。的要求。尽量采用短的扫描时间。尽量采用短的扫描时间。不同解剖部位信号强弱的差异。不同解剖部位信号强弱的差异。75第三节第三节 流动现象的流动现象的 补偿技术补偿技术 76 血管内血液和脑脊液中的流动质子与周围血管内血液和脑脊液中的流动质子与周围处于静止状态的质子相比，在处于静止状态的质子相比，在MRI上表现上表现出不同的信号特征，前者产生出不同的信号特征，前者产生流动现象流动现象(flow phenomenon)和和流动运动伪影流动运动伪影(flow motion artifact)。 77一、流动状态一、流动状态 人体血管内血液和脑脊液的流动状态，人体血管内血液和脑脊液的流动状态，可分为以下类型：可分为以下类型： 1层流层流(1aminar flow)：管腔内流速规管腔内流速规律、稳定的流动状态，管腔中心流速快，律、稳定的流动状态，管腔中心流速快，贴近管壁处由于管壁阻力而流速相对较慢。贴近管壁处由于管壁阻力而流速相对较慢。 2紊流紊流(turbulent flow) ： 管腔内无规管腔内无规律的流动状态，其中含有多种不同方向且律的流动状态，其中含有多种不同方向且流速随机波动的流动成分。流速随机波动的流动成分。 78 3涡流涡流(vortex flow) ：由层流流经管腔狭由层流流经管腔狭窄处时产生的一种流动状态。在狭窄处流速加窄处时产生的一种流动状态。在狭窄处流速加快，而在狭窄后管壁处呈旋涡状流动。快，而在狭窄后管壁处呈旋涡状流动。 4滞流滞流(stagnant flow) ：停滞或极慢的流动。停滞或极慢的流动。 层流涡流紊流层流79(一一)流动规象流动规象 血流和脑脊液的流动状态在血流和脑脊液的流动状态在MRI中主要中主要产生以下效应，统称为流动现象。产生以下效应，统称为流动现象。 1时间飞越时间飞越 当流动着的质子在成像层当流动着的质子在成像层面内受到面内受到RF激励，但在复相位前流出成像激励，但在复相位前流出成像层面而未经历复相位过程；或流动质子在层面而未经历复相位过程；或流动质子在RF激励后才流人成像层面而未受到激励但激励后才流人成像层面而未受到激励但经历了复相位过程，这两种状态，均无信经历了复相位过程，这两种状态，均无信号产生，称为号产生，称为时间飞越时间飞越(time of flight；TOF)现象。现象。80 时间飞越在影像上表现为管腔内信号缺失时间飞越在影像上表现为管腔内信号缺失而呈黑色，常称之为而呈黑色，常称之为流空流空(flow void)现象现象。 TOF现象对影像的影响与所用的成像序列现象对影像的影响与所用的成像序列有关。有关。90RF脉冲180复相位脉冲流空流空812进人现象进人现象 成像层面内的静止质子，如成像层面内的静止质子，如受到受到RF脉冲反复激励将趋于饱和，信号变脉冲反复激励将趋于饱和，信号变弱；而垂直流人成像层面不曾受到激励的弱；而垂直流人成像层面不曾受到激励的“新鲜新鲜”质子，在成像层面内受到激励并质子，在成像层面内受到激励并经历复相位后，则可产生比周围静止质子经历复相位后，则可产生比周围静止质子信号强度更高的信号，并在进入一组成像信号强度更高的信号，并在进入一组成像层面的第一层时最显著，这种现象称为层面的第一层时最显著，这种现象称为进进入现象入现象(entry phenomenon)或或流动相关增流动相关增强强(flow-related enhancement)。静止静止质子质子流入的流入的“新鲜新鲜”质子质子823体素内去相位体素内去相位 在同一体素内如同时含在同一体素内如同时含有流动质子和静止质子或流动质子间速度、有流动质子和静止质子或流动质子间速度、方向不一致时，则体素内质子间将出现相方向不一致时，则体素内质子间将出现相位差。依流动方向与梯度方向之间的关系，位差。依流动方向与梯度方向之间的关系，流动质子进动频率将增加流动质子进动频率将增加(加速度加速度)或降低或降低（减速度），前者使流动质子获得相位，（减速度），前者使流动质子获得相位，后者使流动质子丧失相位。其结果导致体后者使流动质子丧失相位。其结果导致体素内质子相位失聚，信号减低，这种现象素内质子相位失聚，信号减低，这种现象称为称为体素内去相位体素内去相位(intra-voxel dephasing)。 83(二二)流动运动伪影流动运动伪影主要有二种表现形式：主要有二种表现形式： 一种是流动质子位置发生变化，引起信号一种是流动质子位置发生变化，引起信号空间编码错位。空间编码错位。 另一种是血管内搏动性血流引起的血管重另一种是血管内搏动性血流引起的血管重影，称影，称相位重影相位重影(phase ghost)，也属于信也属于信号空间编码错位，但这种伪影总是发生在号空间编码错位，但这种伪影总是发生在相位编码方向上而与血流方向无关，故又相位编码方向上而与血流方向无关，故又称称相位错位相位错位(phase mismapping)。 84三、流动现象的补偿三、流动现象的补偿 常用以下方法进行补偿：常用以下方法进行补偿：1梯度磁矩复相位梯度磁矩复相位 (gradient moment rephasing) 2预饱和预饱和(pre-saturation) 3偶数回波复相位偶数回波复相位(even echo rephasing) 85 梯度磁矩复相位梯度磁矩复相位的补偿作用对慢速层流最的补偿作用对慢速层流最有效，常用于有效，常用于T2WI和和T2*WI的序列中减少的序列中减少体素内去相位引起的信号丧失体素内去相位引起的信号丧失。86 预饱和预饱和使流动质子信号缺失，因而常用于使流动质子信号缺失，因而常用于血流和脑脊液显示为低信号的血流和脑脊液显示为低信号的T1WI和和PDWI中。中。 #预饱和技术还可用于消除脂肪和水的预饱和技术还可用于消除脂肪和水的信号。信号。 偶数回波复相位偶数回波复相位主要用在主要用在T2WI中减少体中减少体素内去相位引起的信号丧失。素内去相位引起的信号丧失。流动质子预饱和90脉冲90激励脉冲87第四节第四节 伪影的补偿技术伪影的补偿技术 88 在所有在所有MR图像中都或多或少地含有伪影。图像中都或多或少地含有伪影。其中有些伪影可以消除，有些则仅能尽量其中有些伪影可以消除，有些则仅能尽量减少而不可能完全消除。减少而不可能完全消除。 （P176表表5-4-1常见伪影和补偿技术常见伪影和补偿技术）89一、相位错位一、相位错位 相位错位相位错位系数据采集过程中，被成像的解系数据采集过程中，被成像的解剖结构沿某一梯度方向发生位置移动所致。剖结构沿某一梯度方向发生位置移动所致。 90 相位错位补偿方法：相位错位补偿方法：1.改变相位编码方向改变相位编码方向2.预饱和技术预饱和技术3.呼吸补偿呼吸补偿(respiratory compensation)和和呼呼吸门控吸门控(respiratory gating)4.心脏门控心脏门控(cardiac gating) ，包括包括心电门控心电门控(ECG gating)及及外周门控外周门控(peripheral gating ）5.梯度磁矩复相位梯度磁矩复相位 91二、混淆伪影或包裹伪影二、混淆伪影或包裹伪影 混淆伪影混淆伪影(aliasing artifact)或或包裹伪影包裹伪影(wrap around artifact)是指图像中出现所选是指图像中出现所选FOV以外的解剖结构影像。以外的解剖结构影像。 频率编码方向发生的伪影称频率编码方向发生的伪影称频率包裹频率包裹，相，相位编码方向发生的伪影称位编码方向发生的伪影称相位包裹相位包裹。 92 包裹伪影补偿方法：包裹伪影补偿方法：1.扩大扩大FOV。2.其它方法包括其它方法包括：去频率包裹去频率包裹(no frequency wrap)；去相位包裹去相位包裹(no phase wrap)。 FOV=20cmFOV=320cm93三、化学位移伪影三、化学位移伪影 化学位移伪影化学位移伪影是由人体内是由人体内脂肪与水脂肪与水的化学的化学环境的差异引起的。脂肪与水进动频率的环境的差异引起的。脂肪与水进动频率的不同，使同一体素内彼此相邻的脂肪和水不同，使同一体素内彼此相邻的脂肪和水在影像上信号位置彼此分离，即化学位移在影像上信号位置彼此分离，即化学位移伪影。伪影。 表现为在脂肪与水的界面上出现黑色表现为在脂肪与水的界面上出现黑色或白色带状影，尤其在肾脏与肾周脂肪囊或白色带状影，尤其在肾脏与肾周脂肪囊交界区表现突出。交界区表现突出。 94 化学位移伪影补偿方法：化学位移伪影补偿方法：增加接收带宽、增加接收带宽、缩小缩小FOV；预饱和技术，该法也称为化学预饱和技术，该法也称为化学饱和法。饱和法。 95四、化学性配准不良伪影四、化学性配准不良伪影 化学性配准不良化学性配准不良(chemical misregistration)也是由于脂肪与水中的质也是由于脂肪与水中的质子进动频率不一致所引起。当两者处于同子进动频率不一致所引起。当两者处于同一相位上时信号强度增加，而当两者相位一相位上时信号强度增加，而当两者相位不一致时，则信号被消除，这种效应称为不一致时，则信号被消除，这种效应称为化学性配准不良。化学性配准不良。 在影像中表现为围绕某些器官边缘区，在影像中表现为围绕某些器官边缘区，由脂肪与水共存的体素构成的界面上出现由脂肪与水共存的体素构成的界面上出现低信号环影。这种伪影主要发生在相位编低信号环影。这种伪影主要发生在相位编码方向上。码方向上。 96 化学性配准不良补偿方法：化学性配准不良补偿方法：使用使用SE脉脉冲序列；冲序列；选取适当选取适当TE，在，在GRE脉冲序脉冲序列成像时，选择适当的列成像时，选择适当的TE值（如值（如4.2ms的的倍数），使信号采集发生在质子相位重倍数），使信号采集发生在质子相位重聚时，可显著减弱这种伪影。聚时，可显著减弱这种伪影。 97五、截断伪影五、截断伪影 截断伪影截断伪影(truncation artifact)也称也称Gibbs伪影伪影，系因数据采样不足所致，在图像中，系因数据采样不足所致，在图像中高、低信号强度差别大的交界区信号强度高、低信号强度差别大的交界区信号强度失准。失准。 在颈椎矢状位在颈椎矢状位T1WI上这种伪影比较常上这种伪影比较常见，表现为颈髓内出现低信号线影。截断见，表现为颈髓内出现低信号线影。截断伪影仅发生在相位编码方向上。伪影仅发生在相位编码方向上。98截断伪影补偿方法：增加相位编码次数，截断伪影补偿方法：增加相位编码次数，可避免数据采样不足。可避免数据采样不足。99六、磁敏感性伪影六、磁敏感性伪影 磁敏感性磁敏感性或称或称磁化率磁化率(magnetic susceptibility)是指物质可被磁化的能力。是指物质可被磁化的能力。 不同组织成分磁敏感性上的差异，将导致不同组织成分磁敏感性上的差异，将导致它们中的质子在进动频率及相位上的差异，它们中的质子在进动频率及相位上的差异，使这些组织、成分彼此间的界面上因去相位使这些组织、成分彼此间的界面上因去相位效应而出现低信号环影，称效应而出现低信号环影，称磁敏感性伪影磁敏感性伪影。 100 磁敏感性伪影补偿方法：避免病人携带铁磁敏感性伪影补偿方法：避免病人携带铁磁性金屑物质进入扫描室并接受检查。磁性金屑物质进入扫描室并接受检查。 101七、拉链伪影七、拉链伪影 拉链伪影拉链伪影(zipper artifact)是指图像中频是指图像中频率编码方向上出现致密线状伪影，似拉链。率编码方向上出现致密线状伪影，似拉链。 原因是额外的某一频率原因是额外的某一频率RF脉冲进入扫脉冲进入扫描室，并与来自病人体内的弱信号相互干描室，并与来自病人体内的弱信号相互干扰。当扫描室扰。当扫描室RF屏蔽出现泄露时引起这种屏蔽出现泄露时引起这种伪影。伪影。 102 出现这种伪影时出现这种伪影时应立即通知维修应立即通知维修工程师查出泄露点工程师查出泄露点并修复并修复 。103八、遮蔽伪影八、遮蔽伪影 遮蔽伪影遮蔽伪影(shading artifact)指图像中某一指图像中某一部分信号缺失。部分信号缺失。 主要原因是使用非主要原因是使用非90和和180脉冲，使脉冲，使病人体内质子受到不均激励。也可由线圈病人体内质子受到不均激励。也可由线圈的异常负载或线圈在某一点上的耦联引起，的异常负载或线圈在某一点上的耦联引起，例如检查形体大、超重的病人，其身体接例如检查形体大、超重的病人，其身体接触到体线圈的一侧并形成耦联。主磁场均触到体线圈的一侧并形成耦联。主磁场均匀性下降时也可引起这种伪影。匀性下降时也可引起这种伪影。104遮蔽伪影补偿方法：遮蔽伪影补偿方法：正确使用线圈。正确使用线圈。预扫描，扫描前应当获取合适的预扫描参预扫描，扫描前应当获取合适的预扫描参数，以校准数，以校准RF脉冲的频率和幅度。脉冲的频率和幅度。匀场，匀场，主磁场均匀性下降时，应进行匀场。主磁场均匀性下降时，应进行匀场。105九、病人运动伪影九、病人运动伪影 在检查过程中，无论是病人自主性运动或在检查过程中，无论是病人自主性运动或是不自主性运动均可引起运动伪影，使图是不自主性运动均可引起运动伪影，使图像质量下降。像质量下降。 106 运动伪影补偿方法：运动伪影补偿方法：对不自主性运动对不自主性运动 ，使用肠蠕动抑制剂，采用预饱和门控，使用肠蠕动抑制剂，采用预饱和门控(心心电门控、外周门控、呼吸门控电门控、外周门控、呼吸门控)、呼吸补偿、呼吸补偿、梯度磁矩复相位等技术。梯度磁矩复相位等技术。107对自主性运动，详细介绍检查过程，解对自主性运动，详细介绍检查过程，解释可能遇到的问题释可能遇到的问题(如噪音如噪音)，躁动病人必，躁动病人必要时给予镇静剂，尽量使病人舒适。要时给予镇静剂，尽量使病人舒适。 正确选择成像序列和参数，对合作欠佳的正确选择成像序列和参数，对合作欠佳的病人应尽量缩短扫描时间。病人应尽量缩短扫描时间。108十、交叉激励十、交叉激励 RF脉冲波形不呈方形，其宽度在正常时脉冲波形不呈方形，其宽度在正常时可有可有10左右的变化，因此当左右的变化，因此当RF脉冲对所脉冲对所选层面进行激励时，相邻层面内的质子也选层面进行激励时，相邻层面内的质子也可能受到激励，当这些相邻层面进行数据可能受到激励，当这些相邻层面进行数据采集而受到激励时，层面内曾受到过激励采集而受到激励时，层面内曾受到过激励的质子则可发生饱和，影响信号强度和图的质子则可发生饱和，影响信号强度和图像对比，这种效应称像对比，这种效应称交叉激励交叉激励(cross excitation)。扫描层厚交叉激励RF脉冲109 交叉激励补偿方法：交叉激励补偿方法：成像层面之间保持成像层面之间保持一定的间隔；一定的间隔； 交替激励交替激励(interleaving)，大多数系统具有该功能；大多数系统具有该功能；“方形方形”RF脉脉冲。冲。 层厚层距MRICT层厚层距110111