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學(xué)習(xí)筆記——MRI

我學(xué)習(xí)MRI原理的目的就是:不把信號(hào)說(shuō)成密度;分清T1、T2長(zhǎng)短與信號(hào)高低的關(guān)系;拿到片子不用問(wèn)影像科醫(yī)生就能知道是什么序列的片子;通過(guò)找水和脂肪來(lái)找病變;常用序列重點(diǎn)看什么。

我的思路是:先搞明白MRI靠人體組織的固有特性(質(zhì)子密度、T1弛豫時(shí)間、T2弛豫時(shí)間)來(lái)顯示解剖和病變。核磁共振基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí):a,力矩、磁矩、自旋弛豫,電磁感應(yīng)定律,選氫原子核進(jìn)行MRI的理由等基礎(chǔ)物理知識(shí);b,深入理解氫質(zhì)子核磁共振產(chǎn)生和弛豫過(guò)程,焦點(diǎn)在能量轉(zhuǎn)移,相位聚散,矢量變換。有了理論基礎(chǔ)后,學(xué)習(xí)MR成像的物質(zhì)基礎(chǔ)——固有的組織對(duì)比度(T1、T2、PD、流空效應(yīng))。由于MR信號(hào)的采集有特殊要求{接收線圈只能接收與其垂直的磁化向量(即橫向磁化矢量)變化},想要獲取組織固有對(duì)比度得需要人為的一些技術(shù)操作:a,RF幫助氫質(zhì)子產(chǎn)生核磁共振,重復(fù)RF能把T1打倒幫助T1信號(hào)采集;b,時(shí)間參數(shù)引入的原因:通過(guò)TR(電磁脈沖重復(fù)時(shí)間)、TI(翻轉(zhuǎn)時(shí)間)和TE(停止電磁脈沖到開(kāi)始采集信號(hào)之間的時(shí)間間隔)來(lái)決定多長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)電磁脈沖、什么時(shí)候施加翻轉(zhuǎn)RF和停止脈沖后多長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)始采集信號(hào),這樣就可按需獲取想要的組織對(duì)比度。基于RF和時(shí)間參數(shù)的序列。基于各種序列下的各種成像方法概念及用途學(xué)習(xí)。我認(rèn)為各種各種磁化矢量的大小=“箭矢”的長(zhǎng)短=MR信號(hào)高低。(比如說(shuō)縱向弛豫(T1)很快的脂肪與縱向弛豫很慢的自由水相比,在完全弛豫之前的同一時(shí)間內(nèi),恢復(fù)較快的脂肪的宏觀縱向矢量明顯大于自由水,在MRI圖像上脂肪的信號(hào)也明顯高于水)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見(jiàn)病理組織的MR信號(hào)特點(diǎn)及成因。

核磁共振成像靠什么來(lái)顯示解剖和病變的?靠的是:

  • 氫質(zhì)子密度差異:人體不同組織內(nèi)氫原子核(氫質(zhì)子)密度不同;

  • 不同組織環(huán)境內(nèi)的氫質(zhì)子核磁共振弛豫快慢不同。

  • 液體的流空效應(yīng)(flowing void effect):是指在MR檢查中,快速流動(dòng)的液體呈無(wú)或低信號(hào)。產(chǎn)生的原因在于射頻脈沖所激發(fā)的質(zhì)子在接收線圈獲取MR檢查信號(hào)時(shí),因流動(dòng)已移出成像層面,而此時(shí)成像層面內(nèi)原部位的質(zhì)子為新流入的非激發(fā)質(zhì)子,故不產(chǎn)生MR信號(hào)。

什么是核磁共振成像(Nuclear magnetic resonance imaging,MRI):

核磁共振成像就是將人體置于主磁場(chǎng)B0中,對(duì)人體施加射頻電磁脈沖,使人體組織內(nèi)氫質(zhì)子(水氫質(zhì)子和脂肪氫質(zhì)子)吸收能量產(chǎn)生原子核磁共振,然后停止脈沖,氫質(zhì)子釋放能量被線圈采集,然后一系列后期處理最終形成數(shù)字圖像。



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學(xué)習(xí)筆記目錄:

一、基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備:矢量、電磁學(xué)、原子核、原子核與電磁、選擇氫原子核、體素、磁旋比、信噪比、晶格。

二、氫原子核磁共振原理:自然、B0、B0+RF→→B0

三、MRI顯示解剖和病變的基礎(chǔ):PD、T1、T2、流空效應(yīng)。

四、什么樣的MR信號(hào)才能被采集:

五、如何按需選擇想要的組織對(duì)比度:RF和時(shí)間參數(shù),序列,成像方法。

六、常見(jiàn)解剖結(jié)構(gòu)、病理組織的固有特性(T1、T2、PD)特點(diǎn)。


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一、基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備:

1矢量(向量):

  • 矢量和向量:①矢量與向量是數(shù)學(xué)一個(gè)數(shù)學(xué)名詞,兩者是同一概念,只是叫法不同,簡(jiǎn)單的定義是指既具有大小又具有方向的量。②我們指定一個(gè)字母如V上面加一個(gè)箭頭()代表一個(gè)矢量。矢量是一個(gè)由數(shù)量大小和方向二者共同組成的數(shù)學(xué)整體。③向量(矢量)常用于物理學(xué)中的力和磁場(chǎng),一般習(xí)慣上用直箭表示向量,箭長(zhǎng)代表大小,箭頭代表方向。

  • 向量(矢量)的分量把一個(gè)向量(矢量)分解成幾個(gè)方向的向量的和,那些方向上的向量就叫做該向量(未分解前的向量)的分量。

  • 自旋磁矩:帶電粒子自旋可產(chǎn)生磁場(chǎng),自旋磁矩就是代表此磁場(chǎng)大小和方向的量。

  • 磁化矢量:無(wú)磁性的物質(zhì),置入磁場(chǎng)中被磁化,磁化矢量是代表被磁化物質(zhì)磁性大小和方向的量。

2、電磁學(xué)知識(shí):

  • 磁場(chǎng):磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。它存在于磁體、運(yùn)動(dòng)電荷以及電流的周圍空間。磁場(chǎng)具有力和能的雙重性質(zhì),是一種特殊的物質(zhì)形式。近代物理學(xué)理論指出,物質(zhì)的磁性是由分子電流引起的。磁體的N極和S極同時(shí)并存。磁場(chǎng)強(qiáng)度(磁感應(yīng)強(qiáng)度)B是用來(lái)度量磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)大小和方向的物理量,它是矢量。在磁體內(nèi)部,磁場(chǎng)方向由S極→N極;在磁體外部,磁場(chǎng)方向由N極→S極。直流電產(chǎn)生的磁場(chǎng),其方向用右手螺旋法則確定(當(dāng)拇指指向電流方向時(shí),與拇指垂直的其余四指就指向磁場(chǎng)方向)。由螺線管電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),當(dāng)用四指表示電流方向時(shí),拇指所致方向就是螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向。磁共振成像系統(tǒng)中經(jīng)常使用的磁場(chǎng)強(qiáng)度單位為高斯(Gauss,簡(jiǎn)稱G)和特斯拉(Teala,簡(jiǎn)稱T),二者的關(guān)系為1G=10-4T。

  • 電磁互感:磁性和帶電粒子的移動(dòng)是相互關(guān)聯(lián)的。導(dǎo)線中的電流(負(fù)電子的移動(dòng))可以誘發(fā)磁力與磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)中的磁場(chǎng)同樣可以產(chǎn)生電流。磁性和運(yùn)動(dòng)中的電荷具有相互性。安培定律是表示電流和電流激發(fā)磁場(chǎng)的磁感線方向間關(guān)系的定則,也叫右手螺旋定律。①通電直導(dǎo)線中的安培定律(安培定則一):用右手握住通電直導(dǎo)線,讓大拇指指向電流的方向,那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。②通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

  • 電磁場(chǎng)(electromagneticfield):變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)又產(chǎn)生磁場(chǎng),這種交變的、電場(chǎng)和磁場(chǎng)互為因果構(gòu)成的統(tǒng)一客體就是電磁場(chǎng)。換句話說(shuō),電磁場(chǎng)就是彼此相互聯(lián)系的交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)。變化的電場(chǎng)可能是由變速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所引起的,變化的磁場(chǎng)則可能是由強(qiáng)弱在變化的電流所引起的。電磁場(chǎng)也具有質(zhì)量、能量和動(dòng)量。

  • 電磁波:在時(shí)變的條件下,電磁場(chǎng)以波動(dòng)的形式傳播,形成電磁波(electromagnetic wave)。設(shè)想在空間某區(qū)存在一激發(fā)變化磁場(chǎng)的源,其鄰近區(qū)域中引起電場(chǎng),該處原來(lái)并沒(méi)有電場(chǎng),因而它的出現(xiàn)意味著電場(chǎng)發(fā)生了變化,于是該變化電場(chǎng)又將在其附近引起變化的磁場(chǎng)。如此磁場(chǎng)和電場(chǎng)的相互激發(fā),電磁場(chǎng)就會(huì)離開(kāi)其原來(lái)激發(fā)的源,由近及遠(yuǎn)地傳播開(kāi)去。也就是說(shuō)某處的電場(chǎng)和磁場(chǎng)一有變化,這種變化就不能局限在一處,而總是向四周傳播。上述電磁場(chǎng)的波動(dòng)性傳播特性被稱為電磁波。由此可見(jiàn),電磁波就是在空間傳播著的交變電磁場(chǎng)。和水波、聲波一樣可以被反射、折射、繞射和干涉等。

  • 力矩:力矩在物理學(xué)里是指作用力使物體繞著轉(zhuǎn)動(dòng)軸或支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨向。力矩是作用在物體上的外力與其作用點(diǎn)到該物體轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心或轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)心的距離之積,即。力矩可分為單力矩(圖-1)、雙力矩(力偶矩,圖-2)和多力矩。力矩產(chǎn)生的條件是: ①固定中心點(diǎn)O;②剛體連接桿R;③外力F;④外力作用點(diǎn)A(B);⑤、O、R、A(B)共線;⑥O、R、A(B)、F共面(旋轉(zhuǎn)面),且 。力矩概念是與物體受外力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)相聯(lián)系的,它是物體旋轉(zhuǎn)或自旋運(yùn)動(dòng)變化所必須具備的外部條件。

  • 電偶極子及其電偶極矩:兩個(gè)相距很近的等量異號(hào)點(diǎn)電荷+q與-q所組成的帶電系統(tǒng)稱為電偶極子。從電偶極子的負(fù)電荷作一矢線l到正電荷,稱為電偶極子的軸線。電偶極子中一個(gè)電荷的電量的絕對(duì)值與軸線的乘積定義為電偶極子的電偶極矩,簡(jiǎn)稱電矩。

  • 磁偶極子:磁偶極子是類比電偶極子而建立的物理模型。具有等值異號(hào)的兩個(gè)點(diǎn)磁荷構(gòu)成的系統(tǒng)稱為磁偶極子。但由于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)單獨(dú)存在的磁單極子,因此磁偶極子的物理模型不是兩個(gè)磁單極子,而是一段封閉回路電流。磁偶極子模型能夠很好地描述小尺度閉合電路元產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布。

  • 磁矩:磁矩是描述載流線圈或微觀粒子磁性的物理量。磁矩是一個(gè)矢量,其大小為線圈面積乘以電流強(qiáng)度,方向?yàn)榕c電流方向成右手螺旋關(guān)系的方向。

  • 微觀粒子的磁矩:在原子中,電子因繞原子核運(yùn)動(dòng)而具有軌道磁矩;電子還因自旋具有自旋磁矩;原子核、質(zhì)子、中子以及其他基本粒子也都具有各自的自旋磁矩。

  • 體素:是指某個(gè)像素代表的人體組織的立體單位,是個(gè)三維的概念,體素的三維關(guān)系通過(guò)像素的表達(dá)被簡(jiǎn)化為二維的MRI影像,一幅MRI圖像的矩陣不能表達(dá)具有厚度的體素的立體結(jié)構(gòu),所以,從體素到像素的轉(zhuǎn)化有部分容積效應(yīng)的假象存在。簡(jiǎn)言之,一幅MR影像就是被成像層面各個(gè)體素的MR信號(hào)的平面分布圖。

  • 磁化率(susceptibility)是表征磁介質(zhì)屬性的物理量,所有物質(zhì)都是磁介質(zhì)。當(dāng)物質(zhì)在外加磁場(chǎng)H中,會(huì)額外生成一個(gè)新磁場(chǎng),定義為磁化強(qiáng)度M,其中磁化強(qiáng)度M與外加磁場(chǎng)H的比值即為磁化率(M=χH或者M(jìn)=κH,其中χ為質(zhì)量歸一化,κ為體積歸一化),它是衡量物質(zhì)在外加磁場(chǎng)中被磁化強(qiáng)弱的物理量。根據(jù)磁化率值的大小和正負(fù),可以簡(jiǎn)單把物質(zhì)分為抗磁性物質(zhì),順磁性物質(zhì)和鐵磁性物質(zhì)。

  • 磁旋比:磁旋比是指原子核的磁矩與自旋角動(dòng)量之比,是反映原子核性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。

  • 信噪比:即SNR(Signal to Noise Ratio)又稱為訊噪比,狹義來(lái)講是指放大器的輸出信號(hào)的電壓與同時(shí)輸出的噪聲電壓的比,常常用分貝數(shù)表示。設(shè)備的信噪比越高表明它產(chǎn)生的雜音越少。一般來(lái)說(shuō),信噪比越大,說(shuō)明混在信號(hào)里的噪聲越小,聲音回放的音質(zhì)量越高,否則相反。

  • 晶格:氫質(zhì)子所處的分子緩解就是晶格?;蛘哒f(shuō)氫質(zhì)子周圍的分子叫晶格。

3、原子核:

  • 原子結(jié)構(gòu)及帶電特性:①分子物質(zhì)由分子構(gòu)成,分子由原子構(gòu)成,分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。②原子:原子是化學(xué)變化中的最小粒子。原子由原子核與電子構(gòu)成,原子核由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子均由次級(jí)微粒夸克構(gòu)成。質(zhì)子帶一個(gè)正電荷,中子不帶電荷。③夸克:有兩種類型:上夸克(符號(hào)為u)——其電荷量相當(dāng)于一個(gè)電子電荷量的+2/3;下夸克(符號(hào)為d)——其電荷量相當(dāng)于一個(gè)電子電荷量的-1/3。④質(zhì)子:由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成(u+u+d)。⑤中子:由一個(gè)上夸克和兩個(gè)下夸克組成(u+u+d)。

  • 原子核的自旋:質(zhì)子和中子都有繞其中心軸的自轉(zhuǎn),即自旋(spin),當(dāng)原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等時(shí),其自旋角動(dòng)量相互抵消,這些原子核無(wú)自旋,只有質(zhì)子數(shù)或質(zhì)子加中子數(shù)為奇數(shù)時(shí),原子核才有自旋。

  • 原子核的自旋磁矩:能自旋的原子核,相當(dāng)于帶電粒子自旋,可以在原子核周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),因此原子核可看作一個(gè)小磁棒,其磁力是一個(gè)矢量,稱磁向量或磁矩。

  • 進(jìn)動(dòng):原子核自轉(zhuǎn)同時(shí),因重力/外加磁場(chǎng)作用,其自轉(zhuǎn)軸又繞重力方向/外加磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。進(jìn)動(dòng)的速度可用“進(jìn)動(dòng)頻率”來(lái)描述,其大小可通過(guò)Lamor公式【ω=γ.B0,ω——核的進(jìn)動(dòng)頻率,單位為Hz;B0——磁場(chǎng)強(qiáng)度,單位為Tesla;γ——磁旋比,單位為Hz/T,對(duì)于某種原子核,γ為一常數(shù)】來(lái)計(jì)算。故進(jìn)動(dòng)頻率又被稱為Lamor頻率




4、人體MRI檢查為何只選擇氫質(zhì)子:

  • 選擇氫質(zhì)子(氫原子核只有一個(gè)質(zhì)子,無(wú)中子,所以也稱為氫質(zhì)子。)MRI的理由:①氫原子核有產(chǎn)生核磁的條件;②氫原子是人體中含量最高的原子;③在人體組織的磁性原子核中,氫原子的摩爾濃度(99.0)和相對(duì)磁化率(1.0)是最高的。

  • 不是人體所有氫質(zhì)子都能用于MRI:①只有水(H2O)(水在人體含量達(dá)到60%)和脂肪(-CH2-)中的氫質(zhì)子能用于MRI,而且多數(shù)組織信號(hào)來(lái)源于水分子中的氫質(zhì)子。②蛋白質(zhì)和其他大分子中的氫質(zhì)子不用于MRI。

二、氫原子核磁共振原理:

氫質(zhì)子在主磁場(chǎng)B0中產(chǎn)生縱向磁化矢量,氫質(zhì)子自旋磁矩與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生進(jìn)動(dòng),用與進(jìn)動(dòng)頻率相同頻率的射頻脈沖激發(fā)進(jìn)動(dòng)中的氫質(zhì)子,氫質(zhì)子會(huì)產(chǎn)生核磁共振,使縱向磁化矢量發(fā)生翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生橫向磁化矢量,停止脈沖后氫質(zhì)子進(jìn)入弛豫過(guò)程,從弛豫過(guò)程就可以采集到MR信號(hào)。

令氫質(zhì)子產(chǎn)生核磁共振的目的就是為了能夠采集到不同組織之間差異化的核磁信號(hào),從而了解人體組織的解剖結(jié)構(gòu)和病變。

理解思路:以磁化矢量變化為中心,從微觀(氫質(zhì)子能級(jí)和相位改變,能量轉(zhuǎn)移發(fā)生磁共振)和宏觀兩個(gè)角度,來(lái)理解(伴隨能量轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生和消失的)核磁共振現(xiàn)象。

1、自然狀態(tài)下:

  • 微觀:每個(gè)氫質(zhì)子有各自的自旋磁矩,相對(duì)于一個(gè)小磁鐵,這些自旋磁矩排列雜亂無(wú)章,人體組織中所有氫質(zhì)子自旋磁矩相加為零。

  • 宏觀:人體組織沒(méi)有磁矢量(磁性),所以人體并非小磁鐵組成的大磁體。

2、在靜磁場(chǎng)(主磁場(chǎng))B0中:

  • 微觀:室溫(300K)情況下:①主磁場(chǎng)中的人體組織的氫質(zhì)子有兩種能級(jí)狀態(tài)。處于低能級(jí)的氫質(zhì)子略多于高能級(jí)的氫質(zhì)子,低能級(jí)氫質(zhì)子順主磁場(chǎng)方向排列,高能級(jí)氫質(zhì)子逆主磁場(chǎng)排列,低能級(jí)與高能級(jí)氫質(zhì)子磁矢量相加的結(jié)果是一個(gè)與主磁場(chǎng)方向一致的凈磁場(chǎng)矢量。②氫質(zhì)子磁矩與主磁場(chǎng)相互作用發(fā)生了進(jìn)動(dòng)(沿主磁場(chǎng)軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)),進(jìn)動(dòng)的頻率被稱為L(zhǎng)amor頻率(ω)。進(jìn)動(dòng)頻率(Lamor頻率)明顯低于氫質(zhì)子自旋頻率,但比自旋頻率重要。③進(jìn)動(dòng)使氫質(zhì)子磁矩分為兩部分(方向穩(wěn)定的縱向磁化分矢量;旋轉(zhuǎn)的橫向磁化分矢量)。④由于氫質(zhì)子磁矩相位不同,在xy平面上橫向磁化分矢量完全抵消,所以無(wú)宏觀橫向磁化矢量。

  • 宏觀:由于低能態(tài)氫質(zhì)子稍多于高能態(tài)氫質(zhì)子,人體組織產(chǎn)生一個(gè)與主磁場(chǎng)方向一致的宏觀縱向磁化矢量(MZ0)。由于氫質(zhì)子相散,沒(méi)有宏觀橫向磁化矢量。

  • 不同條件下宏觀縱向磁化矢量的大?。?/span>

3、氫質(zhì)子+B0+RF(RF頻率=Lamor頻率)→產(chǎn)生核磁共振:

  • 微觀部分低能狀態(tài)下的氫質(zhì)子吸收RF的能量產(chǎn)生核磁共振,躍遷至高能狀態(tài),同時(shí)這些氫質(zhì)子的相位也發(fā)生改變。正因?yàn)椴糠謿滟|(zhì)子磁共振的發(fā)生,所有氫質(zhì)子磁矢量的橫向分量相加不再是零了,產(chǎn)生了宏觀橫向磁化矢量(Mxy);而氫質(zhì)子磁矢量的縱向分量總和減少了,甚至為零,也就是說(shuō)宏觀縱向磁化矢量(Mz)減少了,甚至=0。

  • 宏觀伴隨宏觀橫向磁化矢量(Mxy)的出現(xiàn),宏觀縱向磁化矢量(Mz)在減少,甚至消失。




4、RF消失之后,核磁共振氫質(zhì)子發(fā)生的改變:

  • 微觀:RF消失之后,發(fā)生核磁共振的氫質(zhì)子將來(lái)自RF的能量釋放給周圍分子(晶格),同時(shí)這些氫質(zhì)子躍遷回低能狀態(tài),相位也回歸至RF激發(fā)之前狀態(tài)。

  • 宏觀伴隨宏觀橫向磁化矢量(Mxy)的逐漸消失,宏觀縱向磁化矢量(Mz)逐漸恢復(fù)至RF激發(fā)之前的狀態(tài)Mz0。

三、MRI顯示解剖和病變的基礎(chǔ)——組織氫質(zhì)子的密度,T1,T2:

弛豫過(guò)程說(shuō)白了就是“放松”的過(guò)程。實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)中微觀粒子由于相互作用而交換能量,最后達(dá)到穩(wěn)定分布的過(guò)程。習(xí)慣上把某種組織或物質(zhì)的弛豫時(shí)間定義為獲得63%弛豫所需要的時(shí)間。

主磁場(chǎng)中氫質(zhì)子在射頻脈沖激發(fā)下產(chǎn)生核磁共振,達(dá)到一種平衡,在射頻脈沖停止之后氫質(zhì)子向周圍分子(晶格)釋放能量而躍遷回射頻脈沖之前狀態(tài)的過(guò)程,被稱為弛豫。包括宏觀橫向磁化矢量消失宏觀縱向磁化矢量恢復(fù)的兩個(gè)同時(shí)發(fā)生又互相獨(dú)立的過(guò)程。縱向弛豫過(guò)程中伴隨著高能態(tài)質(zhì)子向周圍分子轉(zhuǎn)移能量而后向低能態(tài)躍遷;橫向弛豫過(guò)程中發(fā)生了自旋氫質(zhì)子相位的離散。

1、 T1

  • 縱向弛豫時(shí)間=自旋-晶格弛豫時(shí)間。

  • 縱向弛豫就是高能態(tài)自旋質(zhì)子向周圍分子(晶格)轉(zhuǎn)移能量(來(lái)自射頻脈沖),使宏觀縱向磁化矢量恢復(fù)的過(guò)程。

  • T1定義:縱向磁化矢量恢復(fù)至63%所需的時(shí)間。

  • T1時(shí)間長(zhǎng)短與MRI圖像黑白的關(guān)系:T1長(zhǎng)→縱向磁化矢量恢復(fù)→單位時(shí)間內(nèi)恢復(fù)的縱向磁化矢量就→MR信號(hào)→MRI圖上顯示為

  • T1時(shí)間長(zhǎng)短的影響因素能量轉(zhuǎn)移(高能態(tài)氫質(zhì)子向晶格的能量轉(zhuǎn)移)的速度決定了縱向弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短。→晶格(氫質(zhì)子周圍的分子)的震動(dòng)頻率(布朗運(yùn)動(dòng)所致的分子碰撞頻率)越接近進(jìn)動(dòng)頻率,能量轉(zhuǎn)移的速度就越快。(生活中接力賽就是很好的例子,前后棒的接力選手跑的速度越接近,傳棒的時(shí)間就越短)。→分子量的大小直接決定了分子布朗運(yùn)動(dòng)的速度。

  • 人體常見(jiàn)組織T1時(shí)間比較:①自由水:分子量小→水分子震動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率→能量轉(zhuǎn)移慢→T1長(zhǎng)→單位時(shí)間內(nèi)縱向磁化矢量恢復(fù)得少→MR信號(hào)低→T1WI圖像上為黑色(明顯低信號(hào))。②中小分子量蛋白質(zhì)表面的結(jié)合水,脂肪:分子量較大→分子進(jìn)動(dòng)頻率接近氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率→能量轉(zhuǎn)移快→T1短→單位時(shí)間內(nèi)縱向磁化矢量恢復(fù)得多→MR信號(hào)偏高→T1WI圖像上偏白色(偏高信號(hào))。③高濃度大分子蛋白:晶格震動(dòng)頻率低于進(jìn)動(dòng)頻率→能量轉(zhuǎn)移比脂肪慢→T1偏長(zhǎng)→單位時(shí)間內(nèi)縱向磁化矢量恢復(fù)得少→MR信號(hào)偏低→T1WI圖像上比脂肪偏黑色(稍低信號(hào))。

  • 同一組織T1時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于T2時(shí)間。

  • 生物組織T1時(shí)間一般在:500ms—1000ms之間

2、T2

  • 橫向弛豫時(shí)間=自旋-自旋弛豫時(shí)間。

  • 橫向弛豫就是自旋氫質(zhì)子之間相互作用使質(zhì)子相位離散,宏觀橫向磁化矢量逐漸消失的過(guò)程。

  • 失相位:在90°射頻脈沖停止之后,自旋氫質(zhì)子的相位由核磁共振狀態(tài)下的相聚(在xy平面上沿同一方向排列)轉(zhuǎn)向射頻脈沖激發(fā)前的相散(在xy平面上沿四面散開(kāi)排列)的過(guò)程。

  • T2定義:橫向磁化矢量減少63%所需的時(shí)間。

  • T2時(shí)間長(zhǎng)短與MRI圖像黑白的關(guān)系:T2長(zhǎng)→橫向磁化矢量消失得→單位時(shí)間內(nèi)剩余的橫向磁化矢量就→MR信號(hào)→MRI圖上顯示為。

  • T2時(shí)間長(zhǎng)短的影響因素自旋氫質(zhì)子失相位的快慢決定了橫向弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短。單個(gè)自旋氫質(zhì)子間的相互作用(組織內(nèi)分子結(jié)構(gòu)越緊密,氫質(zhì)子之間越靠近,質(zhì)子-質(zhì)子相互作用越大)和外磁場(chǎng)的不均勻性決定了失相位的快慢。

  • 生物組織T2時(shí)間一般在:50-100ms之間,只有T1值的1/10。

3、質(zhì)子密度PD

4、物質(zhì)磁性對(duì)弛豫的影響順磁性物質(zhì)可以加快弛豫(包括縱向弛豫和橫向弛豫)過(guò)程。

在MRI中日常主要涉及三種類型的物質(zhì)——每種都具有不同的磁化率,包括順磁性、抗磁性和鐵磁性物質(zhì)。

  • 磁化率:所有的物質(zhì)在放入磁場(chǎng)中以后,都可以得到一定程度的磁化。然而,磁化的程度并不相同。未成對(duì)的軌道電子數(shù)含量越多的物質(zhì),磁性越強(qiáng),磁化率越高。

  • 抗磁性物質(zhì)① 沒(méi)有未成對(duì)的軌道電子,基本沒(méi)有磁性。②人體內(nèi)的絕大部分組織具有這種特性。雖然一個(gè)水分子內(nèi)單獨(dú)的氫質(zhì)子具有順磁性,但大量的水卻是抗磁性的。這與核磁共振依賴于原子核(質(zhì)子和中子),而大量物質(zhì)的磁性依賴于電子的情況有關(guān)。

  • 順磁性物質(zhì)①具有未成對(duì)的軌道電子,而且未成對(duì)電子數(shù)目越多,磁性越強(qiáng)。②元素周期表內(nèi)未成對(duì)電子書(shū)最多的是稀土元釓(Gd),它有7個(gè)未成對(duì)電子,是一種強(qiáng)順磁性物質(zhì)。③血紅蛋白的某些講解產(chǎn)物具有順磁性【脫氧血紅蛋白(4個(gè)未成對(duì)電子)、正鐵血紅蛋白(5個(gè)未成對(duì)電子)、含鐵血黃素(在出血的終末期含有超過(guò)10000的未成對(duì)電子)。所以含鐵血黃素屬于一類超順磁性物質(zhì),磁化率比順磁性物質(zhì)強(qiáng)100-1000倍】。

  • 鐵磁性物質(zhì)可被磁場(chǎng)明顯吸引。即使在去除外磁場(chǎng)后,它們可以被永久磁化。①磁化率超過(guò)超順磁性物質(zhì)。②現(xiàn)在已知三種鐵磁性物質(zhì):鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)。③鐵磁性物質(zhì)的例子包括動(dòng)脈瘤夾彈片。

四、什么樣的MR信號(hào)才能被采集:

  • MR信號(hào)是MRI機(jī)中使用的接收線圈探測(cè)到的電磁波。

  • 根據(jù)電磁感應(yīng)定律,接收線圈平面必須與主磁場(chǎng)平行才不會(huì)被主磁場(chǎng)影響。

  • 由于信號(hào)接收線圈平面與主磁場(chǎng)B0是平行的,根據(jù)電磁感應(yīng)定律,只有與線圈垂直的磁化矢量才能使感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲取MR信號(hào)。所以只有橫向磁化矢量MXY變化產(chǎn)生的信號(hào)才能被接收線圈采集,而縱向磁化矢量Mz的變化無(wú)法被采集。

  • 若要采集縱向磁化矢量變化,必須追加一次90°射頻脈沖激發(fā)將縱向磁化矢量變橫向磁化矢量才能被采集到。

五、如何按需選擇想要的組織對(duì)比度:

T1值、T2值、PD、物質(zhì)的磁敏感性等都是組織固有的特性,是固定不變的,但又互相影響。只有運(yùn)用人為的特殊技術(shù)剔除干擾因素,從各組織特性中選擇出組織對(duì)比最大者來(lái)顯影,影響學(xué)上叫加權(quán)成像,比如T1WI,T2WI,PDI等。這些人為特殊技術(shù)包括:成像時(shí)采用不同脈沖組合序列及其相關(guān)的TR、TE值、TI值、翻轉(zhuǎn)角來(lái)顯示組織特性。

1、射頻脈沖

射頻脈沖是一種電磁波,目的是將縱向磁化矢量“翻轉(zhuǎn)”到橫向的xy平面以產(chǎn)生一個(gè)可以被讀取的信號(hào)。產(chǎn)生核磁共振的前提是射頻脈沖頻率等于氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率。能使縱向磁化矢量產(chǎn)生90°翻轉(zhuǎn)的脈沖叫做90°脈沖;能使縱向磁化矢量產(chǎn)生180°翻轉(zhuǎn)的脈沖叫做180°脈沖;使用2倍強(qiáng)度的90°脈沖持續(xù)時(shí)間同90°脈沖或者同90°脈沖強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間2倍于90°脈沖都可以實(shí)現(xiàn)180°脈沖,所以可以簡(jiǎn)單理解為2個(gè)90°脈沖=1個(gè)180°脈沖;

2、掃描時(shí)間參數(shù):

①TR(repetitiontime,重復(fù)時(shí)間):指從第一各RF激勵(lì)脈沖出現(xiàn)到下一個(gè)周期同一脈沖出現(xiàn)所經(jīng)歷的時(shí)間。

  • 需要重復(fù)脈沖激發(fā)的理由:由于縱向磁化矢量無(wú)法測(cè)得的,只有橫向磁化矢量才能被測(cè)得。所以利用重復(fù)脈沖來(lái)顯示組織的T1值對(duì)比度。

  • 由于T1弛豫過(guò)程呈指數(shù)曲線,隨著弛豫時(shí)間的延長(zhǎng)兩種組織的T1值對(duì)比度會(huì)逐漸縮小。所以可以利用延長(zhǎng)TR來(lái)剔除T1信號(hào)的干擾。

②TE(echotime,回波延遲時(shí)間或回波時(shí)間)TE表示停止RF瞬間到開(kāi)始采集信號(hào)之間的等待時(shí)間。

  • 在橫向弛豫時(shí),在橫向磁化矢量完全消失前,開(kāi)始采集信號(hào)的時(shí)間越遲,兩種組織的對(duì)比度越大?!鶷2加權(quán)像必須相對(duì)較長(zhǎng)的TE。

因?yàn)門2時(shí)間只有T1時(shí)間的十分之一,橫向弛豫結(jié)束后,縱向弛豫還在繼續(xù)進(jìn)行,然后用重復(fù)RF將縱向磁化矢量“打倒”,被打倒后的磁化矢量在橫向上會(huì)消失得很快,所以必須用很短的TE來(lái)采集信號(hào)來(lái)獲取T1信號(hào)?!鶷1加權(quán)像必須很短的TE。

③TI(inverttime,反轉(zhuǎn)時(shí)間)是指在反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列中,180°反轉(zhuǎn)脈沖與90°激勵(lì)脈沖之間的時(shí)間間隔。

  • 長(zhǎng)TI:2000ms,抑制水

  • 短TI:150ms—200MS,抑制脂肪。

3、脈沖序列:

脈沖序列是指射頻脈沖的組合方式。通過(guò)脈沖組合方式的變換可以達(dá)到按需選擇出能最大對(duì)比組織的T1、T2或PD等。

①自旋回波序列(SE):是指以90°脈沖開(kāi)始,后續(xù)以180°相位重聚焦脈沖,以獲得有用信號(hào)的脈沖序列。(T1WI:短TR+短TE;T2WI:長(zhǎng)TR+較長(zhǎng)TE;PDI:長(zhǎng)TR+短TE。)

②反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(IR):是在180°RF脈沖的激勵(lì)下,先將縱向磁化矢量轉(zhuǎn)向相反的方向,并在其弛豫過(guò)程中施以90°重聚脈沖,從而檢測(cè)信號(hào)的脈沖序列。

  • TI(反轉(zhuǎn)時(shí)間)一般為500-700ms。

  • STIR法:TI縮短為100-200ms,有抑制脂肪的作用;

  • FLAIR法:TI延長(zhǎng)為1500-2500ms,有抑制水的作用。

③梯度回波序列(GE):臨床上常用。它是使用小于90°的激發(fā)脈沖,并使用梯度反轉(zhuǎn)代替SE中的180°脈沖,其優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短檢查時(shí)間且信噪比變化不明顯。

④快速自旋回波序列(FSE):是指以90°脈沖開(kāi)始,后續(xù)以快速連續(xù)180°RF脈沖來(lái)產(chǎn)生多次回波,以獲得有用信號(hào)的脈沖序列。與SE序列相比掃描時(shí)間明顯縮短,但有圖像對(duì)比度和分辨率損失的代價(jià)。

⑤平面回波成像序列(EPI):是當(dāng)今最快的成像方法,它通??梢栽?0ms內(nèi)采集一幅完整的圖像,使每秒獲取的圖像達(dá)到20副。因此EPI不僅能觀察機(jī)體的各種動(dòng)態(tài)過(guò)程,還能獲取人體的功能信息,最大限度消除運(yùn)動(dòng)偽影。應(yīng)用EPI序列可進(jìn)行腦彌散成像,與造影劑結(jié)合可進(jìn)行腦灌注成像,在腦功能成像方面應(yīng)用廣泛。

4、MRI檢查方法:

①常規(guī)MRI檢查

  • 通常采用SE或FSE序列掃描。

  • T1WI觀察組織的解剖結(jié)構(gòu)比較好;

  • T2WI和PDWI上病變信號(hào)對(duì)比相對(duì)突出。

  • 層面:冠狀面、矢狀面和橫斷面。

②增強(qiáng)MRI檢查

  • 應(yīng)用對(duì)比劑Gd-DTPA(釓噴酸葡胺)來(lái)增強(qiáng)血供豐富組織與周圍正常組織的對(duì)比度。

  • 對(duì)比劑是順磁性物質(zhì),本身不產(chǎn)生MR信號(hào),通過(guò)加速其所在組織的氫質(zhì)子弛豫(縱向和橫向弛豫)來(lái)增加對(duì)比度。

③MR血管成像

  • MRA是一種無(wú)創(chuàng)性,不需用插管及對(duì)比造影劑的血管成像方法。目前主要有兩種方法:a,時(shí)間飛越(time of flight,TOF)技術(shù);b,相位對(duì)比(phase-contrast,PC)技術(shù)。

  • 時(shí)間飛越(time of flight,TOF)技術(shù):利用“流空效應(yīng)”,在GE序列中,通過(guò)RF脈沖使層面中的靜止組織質(zhì)子處于飽和狀態(tài),不發(fā)生磁共振,而流入血液中氫質(zhì)子處于非飽和狀態(tài),可發(fā)生磁共振,從而使動(dòng)、靜之間形成明顯對(duì)比。這種現(xiàn)象稱為流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)象(flow-related enhancement)。

  • 相位對(duì)比(phase-contrast,PC)技術(shù):其原理是在外加梯度磁場(chǎng)的作用下,靜態(tài)質(zhì)子不產(chǎn)生相位變化,而流動(dòng)質(zhì)子則產(chǎn)生相位變化,利用這種動(dòng)、靜組織之間相位差別來(lái)成像。

  • 顱、頸血管MRA應(yīng)用最廣泛。MRA可發(fā)現(xiàn)3mm以上的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤。

④動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRA

  • 利用靜脈注射Gd-DTPA從而縮短血液的T1值來(lái)提高血管和背景信號(hào)對(duì)比,以達(dá)到血管成像的目的。

  • 主要用于胸腹部大血管及分支的成像。

⑤脂肪抑制和水抑制

  • 由于脂肪組織與血液中的正鐵血紅蛋白、順磁性造影劑的增強(qiáng)病灶均顯示為高信號(hào),從而引起混淆甚至誤診,脂肪抑制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

  • 短TI反轉(zhuǎn)恢復(fù)法(short TI inversion recovery,STIR):先使用一個(gè)180°RF脈沖,使質(zhì)子的磁化矢量從Z軸正方向反轉(zhuǎn)到負(fù)方向,當(dāng)氫質(zhì)子的縱向磁化矢量由負(fù)向向正向恢復(fù)過(guò)程中達(dá)到0時(shí)(氫質(zhì)子的縱向磁化矢量為0),稱為“零點(diǎn)”。利用此點(diǎn)能使脂肪信號(hào)缺失。因脂肪的T1時(shí)間非常短(250ms左右),在1.5T場(chǎng)強(qiáng)下,脂肪的零點(diǎn)位為160-170ms,當(dāng)TI選擇160-170ms,就能使脂肪的信號(hào)被抑制,因?yàn)門I較短,所以稱為STIR。

  • 水抑制成像:原理同脂肪抑制。TI值選擇在1500-2500ms就能達(dá)到抑制水的作用,稱為FLAIR法。

⑥彌散成像(DWI):

  • 彌散(diffusion)——是1991年英國(guó)bydder GM教授提出一種新的磁共振成像對(duì)比參數(shù)。彌散是生理功能中的一種物理過(guò)程,代謝物質(zhì)以分子彌散的方式進(jìn)行物質(zhì)交換。

  • 彌散成像的原理:是應(yīng)用一個(gè)時(shí)間很短但強(qiáng)度很大的梯度場(chǎng)強(qiáng)插入在標(biāo)準(zhǔn)的圖像采集梯度之間,使得MRI圖像中的像素信號(hào)除反應(yīng)質(zhì)子密度、T1、T2以外,還能敏感地反映出彌散的影響。

  • 彌散成像目前廣泛使用EPI序列來(lái)實(shí)現(xiàn)。

  • DWI可以區(qū)分腦梗死是陳舊性的還是新發(fā)的。

⑦擴(kuò)散張量成像(DTI)

  • DTI是在DWI基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的MR技術(shù),主要用于顯示腦白質(zhì)纖維束。

  • 原理:水分子與細(xì)胞結(jié)構(gòu)(中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的細(xì)胞膜、軸突膜、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)等)相互作用可以限制水分子的運(yùn)動(dòng)速率,白質(zhì)中,垂直于神經(jīng)纖維方向的擴(kuò)散因受到髓鞘和細(xì)胞膜的限制,其擴(kuò)散速率較平行于神經(jīng)纖維方向的擴(kuò)散慢,這種表現(xiàn)被稱作組織的各向異性。DTI技術(shù)可以測(cè)量水分子在所有方向上的擴(kuò)散能力,從而顯示白質(zhì)纖維束的走向和排列的緊密程度。

⑧灌注加權(quán)成像(PWI)

  • 應(yīng)用造影劑的T2顯示顯微鏡下或組織水平的血流灌注情況。

  • 常用造影劑為Gd-DTPA。

  • 當(dāng)順磁性造影劑快速通過(guò)毛細(xì)血管床時(shí),由于磁敏感性效應(yīng)使自旋去相位,導(dǎo)致在T2圖像上腦腫脹局部信號(hào)強(qiáng)度下降,進(jìn)而計(jì)算出局部腦組織的血流灌注量。

⑨血氧水平依賴腦功能成像:

  • 磁共振腦功能成像(functionalmagnetic resonance imaging,fMRI):通常是指在進(jìn)行身體功能運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)用MR超快速(毫秒級(jí))掃描實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示腦特定功能區(qū)。主要應(yīng)用血氧水平依賴(blood oxygen level dependent,BOLD)法成像。

  • 研究證實(shí),在神經(jīng)元活動(dòng)增加時(shí),局部血流量增加,而耗氧增加并不明顯。局部氧合血紅蛋白增加,脫氧血紅蛋白減少,局部磁化率發(fā)生變化,使磁易感性變化敏感的T2弛豫時(shí)間縮短,在被激活的功能區(qū)局部T2WI信號(hào)增加。

  • 目前認(rèn)為fMRI能直接實(shí)時(shí)顯示腦功能活動(dòng)。術(shù)中保護(hù)功能區(qū)有一定參考依據(jù)。

⑩磁共振波普分析(MRS)

  • 是目前直接定人體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的唯一的一種非創(chuàng)傷性技術(shù)。

  • 原理:由于化學(xué)位移(原子核自身周圍電子及鄰近原子核周圍電子與主磁場(chǎng)相互作用,將改變?cè)雍司植康拇艌?chǎng)強(qiáng)度,這叫化學(xué)位移)的存在,氫質(zhì)子在不同分子中可測(cè)出不同的波譜。

  • MRS主要應(yīng)用于腦缺血梗死、腦腫瘤、腦白質(zhì)病、Alzheimer病診斷及療效監(jiān)測(cè)。

11)MR水成像(MRhydrography)

  • 利用MR重T2的效果使含水的組織、器官顯影,達(dá)到水造影的目的。

  • 包括:磁共振胰膽管造影(MRCP)、磁共振脊髓成像(MRM)、磁共振尿路造影(MRU)、磁共振迷路造影、磁共振輸卵管造影等。

六、常見(jiàn)解剖結(jié)構(gòu)、病理組織的固有特性(T1、T2、PD)特點(diǎn)。

1、正常組織MR信號(hào)特點(diǎn):

①血流:

  • 流空效應(yīng)(flowing void effect):因血管內(nèi)血流速度快,激發(fā)后的氫質(zhì)子離開(kāi)了重新流入的血液未被激發(fā),采集信號(hào)時(shí)在SE序列T1WI和T2WI都顯示為無(wú)信號(hào)的黑影。

②氣體:無(wú)質(zhì)子,無(wú)核磁共振,無(wú)MR信號(hào)。

③腦脊液:

  • 腦脊液是自由水,分子量小,布朗運(yùn)動(dòng)頻率高,T1弛豫慢,T1WI低信號(hào)(黑色);

  • 水分子結(jié)構(gòu)稀疏,失相位慢,T2弛豫慢,T2WI高信號(hào)(白色)。

④骨骼:

  • 骨皮質(zhì):氫質(zhì)子含量極低,故T1WI和T2WI都為低信號(hào)(黑)。

  • 骨髓:在MRI上顯影的基本成分是脂肪、水和少量礦化基質(zhì)。隨年齡增長(zhǎng)紅骨髓逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S骨髓。黃骨髓內(nèi)脂肪成分是MRI成像的重要成分,其表現(xiàn)與脂肪類似(T1WI高信號(hào),在SE序列T2WI上是灰色,在FSE序列的T2WI上顯示為高信號(hào)的白色)。

⑤鈣化:

  • 理論上:鈣含氫質(zhì)子很少,應(yīng)該都是低信號(hào)。

  • 實(shí)際上表現(xiàn)可低、等、高信號(hào):這是由于鈣化在T1WI上的信號(hào)強(qiáng)度與鈣化顆粒大小以及鈣鹽與蛋白質(zhì)結(jié)合與否有關(guān)。當(dāng)微小的鈣化顆粒具有較大的表面積,并且鈣的重量百分比濃度不超過(guò)30%時(shí),鈣化可表現(xiàn)為高信號(hào)。

⑥脂肪:

  • 脂肪的分子量較大,布朗運(yùn)動(dòng)頻率接近Larmor頻率,氫質(zhì)子能量釋放快,縱向弛豫快,T1WI為高信號(hào)(白色)。

  • 脂肪分子內(nèi)氫質(zhì)子間距比較緊密,失相位速度相對(duì)較快,在SE序列T2WI上為灰色,在FSE序列T2WI上為高信號(hào)(白色)。

⑦肌肉、肌腱和韌帶:具有較長(zhǎng)T1和較短T2,所以在T1WI上為較低信號(hào)(灰黑色),在T2WI上為黑灰色或灰色。

2、異常病變MR信號(hào)特點(diǎn):

①腦水腫:

  • 細(xì)胞毒性腦水腫:是腦缺血的結(jié)果,以自由水進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)造成細(xì)胞腫脹為主。較輕時(shí)(水含量增加<2%)MRI信號(hào)可表現(xiàn)正常。嚴(yán)重時(shí)T1WI表現(xiàn)為局部腦腫脹征象——腦回增粗、腦溝變淺或消失。

  • 血管源性腦水腫:血腦屏障受損的結(jié)果,主要發(fā)生在腦白質(zhì),呈手指狀分布,常見(jiàn)于腦腫瘤、腦出血、腦外傷等。此種腦水腫以結(jié)合水增多為主,自由水增多為輔。T1WI上血管源性腦水腫呈低信號(hào)改變,T2WI則為高信號(hào)。

  • 間質(zhì)性腦水腫:由于腦室內(nèi)壓力增高,腦脊液透過(guò)室管膜遷移至腦室周圍的腦白質(zhì)中。由于含較多的結(jié)合水,故在腦室旁(特別是側(cè)腦室前、后角旁)白質(zhì)區(qū)T2WI上呈高信號(hào)改變。

②出血:

  • 血腫的MRI信號(hào)強(qiáng)度隨血腫期齡而發(fā)生變化。

  • 順磁性比較:含氧血紅蛋白<去氧血紅蛋白<正鐵血紅蛋白<含鐵血黃素。由于血腫這些物質(zhì)含量隨時(shí)間變化發(fā)生變化,所以MR信號(hào)也會(huì)多變。

  • 由于出血的準(zhǔn)確時(shí)間很難確定;有可能反復(fù)出血,以上順磁性代謝物重疊;不同場(chǎng)強(qiáng)下血腫MRI信號(hào)演變也有差異。→所以腦出血的MRI信號(hào)多變。

  • 超急性期腦出血應(yīng)首選CT,對(duì)于亞急性期或慢性期腦出血,在出血病因檢出方面MRI明顯優(yōu)于CT。

③血管周圍間隙:

  • 血管周圍間隙又稱Virchow-Robin間隙,是軟腦膜隨著穿支動(dòng)脈和流出靜脈進(jìn)出腦實(shí)質(zhì)的延續(xù)。該間隙與軟腦膜下腔連續(xù),與蛛網(wǎng)膜下腔不直接相通,其內(nèi)充滿組織間液。

  • 正常人腦白質(zhì)內(nèi)可出現(xiàn)許多針孔樣、邊界光滑腦脊液信號(hào)影,常見(jiàn)于前連合周圍、中腦、顳葉內(nèi)側(cè)面和大腦半球白質(zhì)區(qū)。

  • 腦萎縮常??梢鹧苤車g隙擴(kuò)大,又稱為“拉空現(xiàn)象”。

④囊變:

  • 囊變區(qū)內(nèi)容物大體可分為自由水結(jié)合水兩種。

  • 由于結(jié)合水的布朗運(yùn)動(dòng)頻率較自由水更接近Larmor頻率,能量釋放更快,故結(jié)合水的T1值<自由水T1值;

  • 由于自由水的分子結(jié)構(gòu)較結(jié)合水明顯稀疏,自由水失相位速度明顯慢于結(jié)合水,故自由水的T2值<結(jié)合水的T2值。

⑤腦組織壞死后軟化:

  • 腦軟化是指腦腫脹壞死后分解液化的過(guò)程,即液化壞死。

  • 其特點(diǎn)是壞死組織迅速發(fā)生分解,液化成渾濁液體狀,軟化灶內(nèi)含磷脂和水分較多,蛋白較少,故信號(hào)表現(xiàn)類似腦脊液。T1WI和T2WI分別為低、高信號(hào)。

⑥脫髓鞘:

  • 病理?xiàng)l件下雪旺細(xì)胞壞死崩解,進(jìn)而完全消失,但軸索保留。

  • T1WI:邊界模糊不清的稍低信號(hào)影。

  • T2WI:稍高信號(hào)影,病灶本身信號(hào)尚均勻,但邊緣模糊。信號(hào)較腦水腫略低。

⑦腦腫脹和腦萎縮:

  • 一般不伴有腦腫脹信號(hào)改變。

  • 腦腫脹表現(xiàn)腦回增粗,腦溝變淺或消失,腦萎縮反之。

3、T1WI高信號(hào)產(chǎn)生機(jī)制:

人體組織縱向弛豫時(shí)間越短,其在T1WI上的信號(hào)就越高。結(jié)合水效應(yīng)、順磁性物質(zhì)的影響和脂類分子均可使縱向弛豫時(shí)間縮短。

T1WI上表現(xiàn)高信號(hào)的正常組織和病灶包括:脂肪、正鐵血紅蛋白期的血腫或血栓、神經(jīng)垂體、流動(dòng)的血液、釓對(duì)比劑、部分鈣化灶、黑色素瘤

①結(jié)合水效應(yīng):

  • 自由水分子小,其布朗運(yùn)動(dòng)頻率遠(yuǎn)大于Larmor頻率,能量轉(zhuǎn)移慢,縱向弛豫時(shí)間很長(zhǎng);水分子結(jié)構(gòu)稀疏,失相位慢,橫向弛豫時(shí)間長(zhǎng)。

  • 結(jié)合水:是水分子依附于大分子蛋白從而形成結(jié)合水,其降低了布朗運(yùn)動(dòng)的頻率,更接近Larmor頻率,能量轉(zhuǎn)移增快,縱向弛豫時(shí)間縮短,T1WI信號(hào)增高。

②順磁性物質(zhì):

  • 常見(jiàn)順磁性物質(zhì)有鉻、釓、錳等金屬和稀土元素、自由基,可在磁場(chǎng)中產(chǎn)生一個(gè)局部微小磁場(chǎng)。

  • 這些微小磁場(chǎng)的變化頻率與Larmor頻率接近,從而使縱向弛豫時(shí)間縮短。

③脂類分子:

脂類分子大于水分子,小于蛋白分子,信號(hào)高于水。

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