湘南学院医学影像系

总论 -- 磁共振成像

第四节 磁共振成像（ MRI ）

利用人体中的氢原子核（质子）在磁场内受到射频脉冲的激励而发生核磁共振现象，产生磁共振信号，经过信号采集和计算机处理而获得重建断层图像的一种成像技术。

一、磁共振成像的基本原理和与设备

（一）、 MRI 成像基本原理1 、自旋质子 凡具有奇数质子或中子的原子核都具有自旋

性质，产生一个磁场，它具有正负极，其方向和强度称为磁距。

MRI 技术是利用占人体总数 70 ％的水中氢质子成像，这些质子是任意取向的，各自的磁距相互抵消等于零。

通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的磁场，但呈磁场，但呈随机无序随机无序排列，磁化矢量相互抵消，排列，磁化矢量相互抵消，人体人体并不表现出宏观磁化矢量。并不表现出宏观磁化矢量。

2 、静磁场（外磁场） 人体在外磁场中，各自旋质子的自旋轴会取磁场方向重新取向 实际上顺磁场方向的自旋质子略占优势，即总“核磁距” 如果用 XYZ 轴体坐标表示，是沿 Z 轴方向磁化向量

PrecessingPrecessing (( 进动进动 ))

尽管每个质子的进动产生了纵向和横向磁化矢量，但尽管每个质子的进动产生了纵向和横向磁化矢量，但由于由于相位不同相位不同，因而，因而只有宏观纵向磁化矢量只有宏观纵向磁化矢量产生，并产生，并无宏观横向磁化矢量无宏观横向磁化矢量产生产生

由于由于相位不同相位不同，每个质子的横向磁化分矢量，每个质子的横向磁化分矢量相抵消，因而并相抵消，因而并无宏观横向磁化矢量无宏观横向磁化矢量产生产生

3 、射频脉冲（ RF ）

自旋质子在静磁场作用下，加一个与静磁场一定角度的射频脉冲作为激励，这时自旋质子将偏离静磁场方向

获得一个横向磁距 纵向磁化↓→消失

磁共振现象磁共振现象是靠射频线圈发射是靠射频线圈发射无线电波（射频脉冲）无线电波（射频脉冲）激激发人体内的氢质子来引发的，这种射频脉冲的频率必须发人体内的氢质子来引发的，这种射频脉冲的频率必须与氢质子进动频率相同，低能的质子获能进入高能状态与氢质子进动频率相同，低能的质子获能进入高能状态

9090

度脉冲继发后产生的

度脉冲继发后产生的宏观宏观和和微观微观效应效应

无线电波激发使磁场偏转 90 度， 关闭无线电波后，磁场又慢慢回到平衡状态 （纵向 )

4 、驰豫 磁化矢量恢复到平衡态的过程。 驰豫时间有两种：纵向驰豫时间（ T1 ）：纵向磁化恢复到原来数值

所经历的时间；横向弛豫时间（ T2 ）：横向磁化恢复到原来数值

所经历的时间。

纵向弛豫 也称为 T1 弛豫，是指 90 度脉冲关闭后，在主磁场的作

用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。 （ 63% ）

（与自旋质子环境、分子大小、温度有关）

9090 度度脉冲脉冲

晶格震动频率低于质子进动频率晶格震动频率低于质子进动频率

能量传递慢－－能量传递慢－－含高浓度大分子蛋白含高浓度大分子蛋白

晶晶格震动频率接近于质子进动频率格震动频率接近于质子进动频率

能量传递快能量传递快－－脂肪，含中小分子蛋白质－－脂肪，含中小分子蛋白质

高能的质子把能量释放给周围的晶格高能的质子把能量释放给周围的晶格（分子）（分子）

晶格震动频率高于质子进动频率 晶格震动频率高于质子进动频率

能量传递慢能量传递慢－－纯水纯水

TT11 弛豫是由于高能质子的能量释放回到低能状态弛豫是由于高能质子的能量释放回到低能状态用用 TT11 值值来描述组织来描述组织 TT11 弛豫的快慢弛豫的快慢

不同组织有不同的不同组织有不同的 T1T1 弛豫时间弛豫时间

横向弛豫横向弛豫

也称为也称为 T2T2 弛豫弛豫，简，简单地说，单地说， T2T2 弛豫就弛豫就是横向磁化矢量减少是横向磁化矢量减少的过程的过程。。（ 37% ）

（与分子大小、状态、磁场均匀度、自旋质子环境有关）

9090 度脉度脉冲冲

不同的组织横向弛豫速度不同（不同的组织横向弛豫速度不同（ T2T2 值不值不同）同）

重重要要提提示示

不同组织间、正常和病变组织间有着不同– 质子密度质子密度– 横向横向 (T2)(T2) 弛豫速度弛豫速度– 纵向纵向 (T1)(T1) 弛豫速度弛豫速度

这 是 MRI 显 示 解 剖结构和病变的基础

磁共振磁共振“加权成像”“加权成像”

TT11WIWI TT22WIWIPDPD

所谓的所谓的加权加权就是就是“重点突出”“重点突出”的意思的意思– T1T1 加权成像（加权成像（ T1WIT1WI ）） -------- 突出组织突出组织 T1T1 弛弛

豫（纵向弛豫）差别豫（纵向弛豫）差别– T2T2 加权成像（加权成像（ T2WIT2WI ）） -------- 突出组织突出组织 T2T2 弛弛

豫（横向弛豫）差别豫（横向弛豫）差别– 质子密度加权成像（质子密度加权成像（ PDPD ））－突出组织氢质－突出组织氢质

子含量差别子含量差别

何为加权？？？何为加权？？？

T1T1 加权成像加权成像(T1WI)(T1WI)

T1T1 值越值越小小 纵向磁化矢量恢复越 纵向磁化矢量恢复越快快 MRMR 信号强信号强度越度越高（白）高（白）

T1T1 值越值越大大 纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越慢慢 MRMR 信号强信号强度越度越低（黑）低（黑）

脂肪脂肪的的 T1T1 值约为值约为 250250 毫秒 毫秒 MRMR 信号信号高（白）高（白） 水水的的 T1T1 值约为值约为 30003000 毫秒 毫秒 ，， MRMR 信号信号低（黑）低（黑）

反映组织纵向弛反映组织纵向弛豫的快慢！豫的快慢！

T1WIT1WI

脂脂

水水

平衡状态

90

纵向弛

豫

90

T2T2 加权成像加权成像（（ T2WI)T2WI)

T2T2 值值小小 横向磁化矢量减少横向磁化矢量减少快快 MRMR 信号信号低（黑）低（黑） T2T2 值值大大 横向磁化矢量减少横向磁化矢量减少慢慢 MRMR 信号信号高（白）高（白） 水水 T2T2 值约为值约为 30003000 毫秒 毫秒 MRMR 信号信号高高 脑脑 T2T2 值约为值约为 100100 毫秒 毫秒 MRMR 信号信号低低

反映组织反映组织横向弛豫横向弛豫的快慢！的快慢！

TT22WIWI

平衡状态

90

度激发

后

采集信号时

刻

脑脑

水

重要提示重要提示 !!!!!!

人体大多数病变的 T1 值、 T2 值均较相应的正常组织大，因而在 T1WI 上比正常组织“黑”，在 T2WI 上比正常组织“白”。

长长 TRTR （（ >2000m>2000mss ））

长长 TETE （（ >50ms>50ms ））

TT22WIWI

短短 TRTR （（ 200-500m200-500mss ））

短短 TETE （（ <20ms<20ms ））

TT11WIWI

长长 TR TR （（ >2000ms>2000ms ） ）

短短 TETE （（ <20ms<20ms ））

PDPD

短短 TRTR （（ 200-500ms200-500ms ）、短）、短TETE （（ <20ms<20ms ））长长 TRTR （（ >2000ms>2000ms ）、长）、长TETE （（ >50ms>50ms ））长长 TR TR （（ >2000ms>2000ms ） 、短） 、短 TETE （（ <20m<20mss ））

TT11WIWI TT22WIWI PDPD

T1WIT1WI

T2WIT2WI

PDPD

总结一下总结一下 MRMR 成像的过程成像的过程

把病人放进磁场 把病人放进磁场 人体被磁化产生纵向磁化矢量 人体被磁化产生纵向磁化矢量 发射射频脉冲发射射频脉冲 人体内氢质子发生共振从而产生 人体内氢质子发生共振从而产生

横向磁化矢量 横向磁化矢量 关掉射频脉冲 关掉射频脉冲 质子发生 质子发生 T1T1 、、 T2T2 弛豫弛豫（（同时进同时进

行空间定位编码行空间定位编码）） 线圈采集人体发出的线圈采集人体发出的 MRMR 信号 信号 计算机处理（ 计算机处理（付付立叶转换立叶转换） ） 显示图像 显示图像

二、 MRI 设备：

主磁体；梯度系统； 射频系统：射频发生器、 MRI 信号接收器——负责MRI 信号产生、探测与编码；

计算机及数据处理系统等——负责数据处理，图像重建、显示与储存。

三、 MRI 图像特点

一、多参数灰阶图像 1 、人体不同器官的正常组织和病理组织的 T1 、 T2 值

是相对固定的，并且有差别，这是磁共振成像的基础； 2 、磁共振图像时灰度显示，但代表的是信号高低，而非

密度；（白 - 高信号；黑 - 低信号；灰 - 中等信号）。 3 、 T1 、 T2 、质子密度； T1WI 、 T2WI 、 PdWI ； T1 加权像：有利于看解剖结构。

T2 加权像：显示病变组织较好。

组织信号特点 T1WI T2WI

水 和脑脊液 低信号 高信号

脂肪 高信号 高信号

软组织（脑、肌肉） 等信号 等偏低骨皮质 低信号 低信号

骨松质 等偏高 等偏低

流动血液 低（无） 低（无）

急性出血 等或低 低亚急性出血 高 高

肌腱 、脑膜 低 低

（二）多方位断层图像；横断位，冠状位，矢状位，任意斜位；

（三）流空效应：有血流流动，测不到信号， T1 和 T2 均为黑色。（四）对比增强效应：顺磁性物质（钆剂）。

（五）伪彩色功能图像

三、 MRI检查技术

1 、序列技术； SE ； IR ； TSE/FSE ； GRE ； TGSE ；

HASTE ； EPI 2 、对比增强技术； 提高影像对比度；

3 、 MR血管造影技术（ MRA ） 时间飞越法（ TOF ）、 PC法；对比增强 MRA 。 4 、 MR电影成像技术 5 、 MR 水成像技术（重 T2WI 成像） 6 、脑功能成像 7 、 MR波谱技术

四、 MRI 图像的解读

病变信号：等，低，高，混杂；观察图像注意事项：全面观察，定位病变； 病变的信号强度和强化表现，定性病变； 病变大小、数目、形状、部位及毗邻关系，定性；特殊MR检查，有助于定性。

五、 MRI诊断的临床应用

禁忌证：装心脏起搏器；颅脑手术后动脉夹存留着；眼内金属异物； 人工金属瓣膜；金属假肢关节；胰岛素泵；妊娠 3 个月以内。

适应证： 1 、中枢神经系统：除外颅骨骨折、急性出血。

后颅窝病变的显示，软组织高分辨，血管流空效应。

2 、纵隔内血管及脂肪特点，形成优良对比。 3 、多参数成像、水成像等的优势。（肝、胆、胰、肾、盆腔）

4 、四肢关节等。

MRI的优点和特点：①无放射性 ② 比 CT有更高的软组织对比度 ③多方位、多参数成像 ④无需对比剂即可显示血管

局限

钙化；肺；胃肠道；心脏起搏器等患者； 重症者；胸腹部；费用

第五节 图像解读与影像诊断思维

诊断原则诊断原则 熟悉正常熟悉正常 辨别异常辨别异常 结合临床结合临床 综合诊断综合诊断

诊断步骤诊断步骤

观察影像：观察影像：核对一般记录，察看照片质量及检 核对一般记录，察看照片质量及检 查目的，科学的阅片顺序，全面细致的观察查目的，科学的阅片顺序，全面细致的观察 异常影像，注意形状、大小、部位、轮廓以异常影像，注意形状、大小、部位、轮廓以 及周围关系等；及周围关系等； 分析影像：分析影像：异常影像有何特异性，代表何种病异常影像有何特异性，代表何种病 理，分清主次，明辩关系理，分清主次，明辩关系 作出诊断：作出诊断：结合临床资料作出肯定性诊断、结合临床资料作出肯定性诊断、 否定性诊断、可能性诊断否定性诊断、可能性诊断

1 、“同病异影”、“异病同影”

2 、三种诊断： 肯定性诊断； 否定性诊断； 可能性诊断

第六节 图像存档和传输系统与信息放射学

一、 图像存档和传输系统 PACS(Picture

Archiving and Communications Systems)

是保持和传输图像的设备与软件系统，是为实现图像数字化管理而用于放射科、医院或医院间的图像信息管理系统。

（一）、 PACS 的基本原理与结构

图像信息的获取

图像信息压缩与存储

图像信息的传输

图像信息的处理

（二）、 PACS的临床应用

异地访问 图像复制 (无失真 )

同步显示 ( 多形态数据 )

快速传送 多角度观察诊断

•诊断报告的管理

•缩短诊断时间

•减少胶片管理工作量

•过期数据的在线访问

CT

MRI

超声

CR

激光相机

超声科诊断工作站

预处理

预处理

服务器RAID

存储局域网

放射科诊断工作站组

其它科室诊断台

中国医大二院 PACS 系统结构图

二、信息放射学

图像数字化后，医学影像学同计算机科学技术相结合而派生出来的新领域。包括放射科的工作管理、质量控制、质量保证、影像信息的存档与传输和远程放射学等。