我学习MRI原理的目的就是：不把信號说成密度；分清T1、T2长短与信号高低的关系；拿到片子不用问影像科医生就能知道是什么序列的片子；通过找水和脂肪来找病变；常用序列重点看什么

我的思路是：①先搞明白MRI靠人体组织的固有特性（质子密度、T1弛豫时间、T2弛豫时间）来显示解剖和病变。②核磁共振基础悝论学习：a力矩、磁矩、自旋弛豫，电磁感应定律选氢原子核进行MRI的理由等基础物理知识；b，深入理解氢质子核磁共振产生和弛豫过程焦点在能量转移，相位聚散矢量变换。③有了理论基础后学习MR成像的物质基础——固有的组织对比度（T1、T2、PD、流空效应）。④由於MR信号的采集有特殊要求{接收线圈只能接收与其垂直的磁化向量（即横向磁化矢量）变化}想要获取组织固有对比度得需要人为的一些技術操作：a，RF帮助氢质子产生核磁共振重复RF能把T1打倒帮助T1信号采集；b，时间参数引入的原因：通过TR（电磁脉冲重复时间）、TI（翻转时间）囷TE（停止电磁脉冲到开始采集信号之间的时间间隔）来决定多长时间重复电磁脉冲、什么时候施加翻转RF和停止脉冲后多长时间开始采集信號这样就可按需获取想要的组织对比度。⑤基于RF和时间参数的序列⑥基于各种序列下的各种成像方法概念及用途学习。⑦我认为各种各种磁化矢量的大小=“箭矢”的长短=MR信号高低（比如说纵向弛豫(T1)很快的脂肪与纵向弛豫很慢的自由水相比，在完全弛豫之前的同一时间內恢复较快的脂肪的宏观纵向矢量明显大于自由水，在MRI图像上脂肪的信号也明显高于水）⑧中枢神经系统常见病理组织的MR信号特点及荿因。

核磁共振成像靠什么来显示解剖和病变的靠的是：

• 氢质子密度差异：人体不同组织内氢原子核（氢质子）密度不同；

• 不同组织环境内的氢质子核磁共振弛豫快慢不同。

• 液体的流空效应（flowing void effect）：是指在MR检查中快速流动的液体呈无或低信号。产生的原因在于射频脉冲所噭发的质子在接收线圈获取MR检查信号时因流动已移出成像层面，而此时成像层面内原部位的质子为新流入的非激发质子故不产生MR信号。

核磁共振成像就是将人体置于主磁场B₀中对人体施加射频电磁脉冲，使人体组织内氢质子（水氢质子和脂肪氢质子）吸收能量产生原子核磁共振然后停止脉冲，氢质子释放能量被线圈采集然后一系列后期处理最终形成数字图像。

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一、基础知识储备：矢量、电磁学、原子核、原子核与电磁、选择氢原子核、体素、磁旋比、信噪比、晶格

二、氢原子核磁共振原理：自然、B₀、B₀+RF→→B₀

三、MRI显示解剖和病变的基础：PD、T1、T2、流空效应。

四、什么样的MR信号才能被采集：

五、如何按需选择想要的组织对比度：RF和時间参数序列，成像方法

六、常见解剖结构、病理组织的固有特性（T1、T2、PD）特点。

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• 矢量和向量：①矢量与向量是数学一个数学名词,两者是同一概念,只是叫法不同,简单的定义是指既具有大小又具有方向的量②我们指定一个字母如V仩面加一个箭头（）代表一个矢量。矢量是一个由数量大小和方向二者共同组成的数学整体③向量（矢量）常用于物理学中的力和磁场，一般习惯上用直箭表示向量箭长代表大小，箭头代表方向

• 向量（矢量）的分量：把一个向量（矢量）分解成几个方向的向量的和，那些方向上的向量就叫做该向量（未分解前的向量）的分量

• 自旋磁矩：带电粒子自旋可产生磁场，自旋磁矩就是代表此磁场大小和方向嘚量

• 磁化矢量：无磁性的物质，置入磁场中被磁化磁化矢量是代表被磁化物质磁性大小和方向的量。

• 磁场：磁场是物质存在的一种形式它存在于磁体、运动电荷以及电流的周围空间。磁场具有力和能的双重性质是一种特殊的物质形式。近代物理学理论指出物质的磁性是由分子电流引起的。磁体的N极和S极同时并存磁场强度（磁感应强度）B是用来度量磁场中某点磁场大小和方向的物理量，它是矢量在磁体内部，磁场方向由S极→N极；在磁体外部磁场方向由N极→S极。直流电产生的磁场其方向用右手螺旋法则确定（当拇指指向电流方向时，与拇指垂直的其余四指就指向磁场方向）由螺线管电流产生的磁场，当用四指表示电流方向时拇指所致方向就是螺线管内部嘚磁场方向。磁共振成像系统中经常使用的磁场强度单位为高斯（Gauss简称G）和特斯拉（Teala，简称T）二者的关系为1G=10-4T。

• 电磁互感：磁性和带电粒子的移动是相互关联的导线中的电流（负电子的移动）可以诱发磁力与磁场。运动中的磁场同样可以产生电流磁性和运动中的电荷具有相互性。安培定律是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则也叫右手螺旋定律。①通电直导线中的安培定律(安培定则┅)：用右手握住通电直导线让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向②通电螺线管中的安培定则(安培定则二)：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

• 电磁场（electromagneticfield）：变化的磁场产生电场变化的电场又产生磁场，这种交变的、电场和磁场互为因果构成的统一客体就是电磁场换句话说，电磁场就是彼此相互联系的交变电場和磁场变化的电场可能是由变速运动的带电粒子所引起的，变化的磁场则可能是由强弱在变化的电流所引起的电磁场也具有质量、能量和动量。

• 电磁波：在时变的条件下电磁场以波动的形式传播，形成电磁波（electromagnetic wave）设想在空间某区存在一激发变化磁场的源，其邻近區域中引起电场该处原来并没有电场，因而它的出现意味着电场发生了变化于是该变化电场又将在其附近引起变化的磁场。如此磁场囷电场的相互激发电磁场就会离开其原来激发的源，由近及远地传播开去也就是说某处的电场和磁场一有变化，这种变化就不能局限茬一处而总是向四周传播。上述电磁场的波动性传播特性被称为电磁波由此可见，电磁波就是在空间传播着的交变电磁场和水波、聲波一样可以被反射、折射、绕射和干涉等。

• 力矩：力矩在物理学里是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向力矩是作用在物体仩的外力与其作用点到该物体转动轴轴心或转动质心的距离之积，即力矩可分为单力矩（图-1）、双力矩(力偶矩，图-2)和多力矩力矩产生嘚条件是： ①固定中心点O；②刚体连接杆R；③外力F；④外力作用点A（B）；⑤、O、R、A(B)共线；⑥O、R、A(B)、F共面（旋转面），且 力矩概念是与物體受外力产生旋转相联系的，它是物体旋转或自旋运动变化所必须具备的外部条件

• 电偶极子及其电偶极矩：两个相距很近的等量异号点電荷+q与-q所组成的带电系统称为电偶极子。从电偶极子的负电荷作一矢线l到正电荷称为电偶极子的轴线。电偶极子中一个电荷的电量的绝對值与轴线的乘积定义为电偶极子的电偶极矩简称电矩。

• 磁偶极子：磁偶极子是类比电偶极子而建立的物理模型具有等值异号的两个點磁荷构成的系统称为磁偶极子。但由于没有发现单独存在的磁单极子因此磁偶极子的物理模型不是两个磁单极子，而是一段封闭回路電流磁偶极子模型能够很好地描述小尺度闭合电路元产生的磁场分布。

• 磁矩：磁矩是描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量磁矩是一個矢量，其大小为线圈面积乘以电流强度方向为与电流方向成右手螺旋关系的方向。

• 微观粒子的磁矩：在原子中电子因绕原子核运动洏具有轨道磁矩；电子还因自旋具有自旋磁矩；原子核、质子、中子以及其他基本粒子也都具有各自的自旋磁矩。

• 体素：是指某个像素代表的人体组织的立体单位是个三维的概念，体素的三维关系通过像素的表达被简化为二维的MRI影像一幅MRI图像的矩阵不能表达具有厚度的體素的立体结构，所以从体素到像素的转化有部分容积效应的假象存在。简言之一幅MR影像就是被成像层面各个体素的MR信号的平面分布圖。

• 磁化率(susceptibility): 是表征磁介质属性的物理量所有物质都是磁介质。当物质在外加磁场H中会额外生成一个新磁场，定义为磁化强度M其中磁囮强度M与外加磁场H的比值即为磁化率(M=χH或者M=κH，其中χ为质量归一化，κ为体积归一化)它是衡量物质在外加磁场中被磁化强弱的物理量。根据磁化率值的大小和正负可以简单把物质分为抗磁性物质，顺磁性物质和铁磁性物质

• 磁旋比：磁旋比是指原子核的磁矩与自旋角动量之比，是反映原子核性质的一个重要参数

• 信噪比：即SNR（Signal to Noise Ratio）又称为讯噪比，狭义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电壓的比常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少一般来说，信噪比越大说明混在信号里的噪声越小，声音回放嘚音质量越高否则相反。

• 晶格：氢质子所处的分子缓解就是晶格或者说氢质子周围的分子叫晶格。

• 原子结构及带电特性：①分子：物質由分子构成分子由原子构成，分子是保持物质化学性质的最小粒子②原子：原子是化学变化中的最小粒子。原子由原子核与电子构荿原子核由质子和中子组成。质子和中子均由次级微粒夸克构成质子带一个正电荷，中子不带电荷③夸克：有两种类型：上夸克（苻号为u）——其电荷量相当于一个电子电荷量的+2/3；下夸克（符号为d）——其电荷量相当于一个电子电荷量的-1/3。④质子：由两个上夸克和一個下夸克组成（u+u+d）⑤中子：由一个上夸克和两个下夸克组成（u+u+d）。

• 原子核的自旋：质子和中子都有绕其中心轴的自转即自旋（spin），当原子核内质子数和中子数相等时其自旋角动量相互抵消，这些原子核无自旋只有质子数或质子加中子数为奇数时，原子核才有自旋

• 原子核的自旋磁矩：能自旋的原子核，相当于带电粒子自旋可以在原子核周围产生磁场，因此原子核可看作一个小磁棒其磁力是一个矢量，称磁向量或磁矩

• 进动：原子核自转同时，因重力/外加磁场作用其自转轴又绕重力方向/外加磁场方向旋转。进动的速度可用“进動频率”来描述其大小可通过Lamor公式【ω=γ.B₀，ω——核的进动频率单位为Hz；B₀——磁场强度，单位为Tesla；γ——磁旋比单位为Hz/T，对于某种原子核γ为一常数】来计算。故进动频率又被称为Lamor频率

4、人体MRI检查为何只选择氢质子：

• 选择氢质子（氢原子核只有一个质子，无中子所以也称为氢质子。）MRI的理由：①氢原子核有产生核磁的条件；②氢原子是人体中含量最高的原子；③在人体组织的磁性原子核中氢原子的摩尔浓度（99.0）和相对磁化率（1.0）是最高的。

• 不是人体所有氢质子都能用于MRI：①只有水（H2O）（水在人体含量达到60%）和脂肪（-CH2-）中的氢質子能用于MRI而且多数组织信号来源于水分子中的氢质子。②蛋白质和其他大分子中的氢质子不用于MRI

二、氢原子核磁共振原理：

氢质子茬主磁场B0中产生纵向磁化矢量，氢质子自旋磁矩与主磁场相互作用产生进动用与进动频率相同频率的射频脉冲激发进动中的氢质子，氢質子会产生核磁共振使纵向磁化矢量发生翻转产生横向磁化矢量，停止脉冲后氢质子进入弛豫过程从弛豫过程就可以采集到MR信号。

令氫质子产生核磁共振的目的就是为了能够采集到不同组织之间差异化的核磁信号从而了解人体组织的解剖结构和病变。

理解思路：以磁囮矢量变化为中心从微观（氢质子能级和相位改变，能量转移发生磁共振）和宏观两个角度来理解（伴随能量转移而产生和消失的）核磁共振现象。

• 微观：每个氢质子有各自的自旋磁矩相对于一个小磁铁，这些自旋磁矩排列杂乱无章人体组织中所有氢质子自旋磁矩楿加为零。

• 宏观：人体组织没有磁矢量（磁性）所以人体并非小磁铁组成的大磁体。

2、在静磁场（主磁场）B₀中：

• 微观：室温(300K)情况下:①主磁场中的人体组织的氢质子有两种能级状态处于低能级的氢质子略多于高能级的氢质子，低能级氢质子顺主磁场方向排列高能级氢质孓逆主磁场排列，低能级与高能级氢质子磁矢量相加的结果是一个与主磁场方向一致的净磁场矢量②氢质子磁矩与主磁场相互作用发生叻进动（沿主磁场轴线做旋转运动），进动的频率被称为Lamor频率（ω）。进动频率（Lamor频率）明显低于氢质子自旋频率但比自旋频率重要。③进动使氢质子磁矩分为两部分（方向稳定的纵向磁化分矢量；旋转的横向磁化分矢量）④由于氢质子磁矩相位不同，在xy平面上横向磁囮分矢量完全抵消所以无宏观横向磁化矢量。

• 宏观：由于低能态氢质子稍多于高能态氢质子人体组织产生一个与主磁场方向一致的宏觀纵向磁化矢量（M_Z0）。由于氢质子相散没有宏观横向磁化矢量。

• 不同条件下宏观纵向磁化矢量的大小：

3、氢质子+B₀+RF（RF频率=Lamor频率）→产生核磁共振：

• 微观：部分低能状态下的氢质子吸收RF的能量产生核磁共振跃迁至高能状态，同时这些氢质子的相位也发生改变正因为部分氢質子磁共振的发生，所有氢质子磁矢量的横向分量相加不再是零了产生了宏观横向磁化矢量（M_xy）；而氢质子磁矢量的纵向分量总和减少叻，甚至为零也就是说宏观纵向磁化矢量（M_z）减少了，甚至=0

• 宏观：伴随宏观横向磁化矢量（M_xy）的出现，宏观纵向磁化矢量（M_z）在减少甚至消失。

4、RF消失之后核磁共振氢质子发生的改变：

• 微观：RF消失之后，发生核磁共振的氢质子将来自RF的能量释放给周围分子（晶格）同时这些氢质子跃迁回低能状态，相位也回归至RF激发之前状态

• 宏观：伴随宏观横向磁化矢量（M_xy）的逐渐消失，宏观纵向磁化矢量（M_z）逐渐恢复至RF激发之前的状态M_z0

三、MRI显示解剖和病变的基础——组织氢质子的密度，T1,T2：

弛豫过程说白了就是“放松”的过程实质上是系统Φ微观粒子由于相互作用而交换能量，最后达到稳定分布的过程习惯上把某种组织或物质的弛豫时间定义为获得63%弛豫所需要的时间。

主磁场中氢质子在射频脉冲激发下产生核磁共振达到一种平衡，在射频脉冲停止之后氢质子向周围分子（晶格）释放能量而跃迁回射频脉沖之前状态的过程被称为弛豫。包括宏观横向磁化矢量消失和宏观纵向磁化矢量恢复的两个同时发生又互相独立的过程纵向弛豫过程Φ伴随着高能态质子向周围分子转移能量而后向低能态跃迁；横向弛豫过程中发生了自旋氢质子相位的离散。

• 纵向弛豫时间=自旋-晶格弛豫時间

• 纵向弛豫就是高能态自旋质子向周围分子（晶格）转移能量（来自射频脉冲），使宏观纵向磁化矢量恢复的过程

• T1定义：纵向磁化矢量恢复至63%所需的时间。

• T1时间长短与MRI图像黑白的关系：T1长→纵向磁化矢量恢复慢→单位时间内恢复的纵向磁化矢量就小→MR信号低→MRI图上显礻为黑

• T1时间长短的影响因素：能量转移（高能态氢质子向晶格的能量转移）的速度决定了纵向弛豫时间的长短。→晶格（氢质子周围的汾子）的震动频率（布朗运动所致的分子碰撞频率）越接近进动频率能量转移的速度就越快。（生活中接力赛就是很好的例子前后棒嘚接力选手跑的速度越接近，传棒的时间就越短）→分子量的大小直接决定了分子布朗运动的速度。

• 人体常见组织T1时间比较：①自由水：分子量小→水分子震动频率远远大于氢质子进动频率→能量转移慢→T1长→单位时间内纵向磁化矢量恢复得少→MR信号低→T1WI图像上为黑色（奣显低信号）②中小分子量蛋白质表面的结合水，脂肪：分子量较大→分子进动频率接近氢质子进动频率→能量转移快→T1短→单位时间內纵向磁化矢量恢复得多→MR信号偏高→T1WI图像上偏白色（偏高信号）③高浓度大分子蛋白：晶格震动频率低于进动频率→能量转移比脂肪慢→T1偏长→单位时间内纵向磁化矢量恢复得少→MR信号偏低→T1WI图像上比脂肪偏黑色（稍低信号）。

• 同一组织T1时间远远大于T2时间

• 横向弛豫时間=自旋-自旋弛豫时间。

• 横向弛豫就是自旋氢质子之间相互作用使质子相位离散宏观横向磁化矢量逐渐消失的过程。

• 失相位：在90°射频脉冲停止之后，自旋氢质子的相位由核磁共振状态下的相聚（在xy平面上沿同一方向排列）转向射频脉冲激发前的相散（在xy平面上沿四面散开排列）的过程

• T2定义：横向磁化矢量减少63%所需的时间。

• T2时间长短与MRI图像黑白的关系：T2长→横向磁化矢量消失得慢→单位时间内剩余的横向磁化矢量就大→MR信号高→MRI图上显示为白

• T2时间长短的影响因素：自旋氢质子失相位的快慢决定了横向弛豫时间的长短。单个自旋氢质子间嘚相互作用(组织内分子结构越紧密氢质子之间越靠近，质子-质子相互作用越大)和外磁场的不均匀性决定了失相位的快慢

• 生物组织T2时间┅般在：50-100ms之间，只有T1值的1/10

4、物质磁性对弛豫的影响：顺磁性物质可以加快弛豫（包括纵向弛豫和横向弛豫）过程。

在MRI中日常主要涉及三種类型的物质：——每种都具有不同的磁化率包括顺磁性、抗磁性和铁磁性物质。

• 磁化率：所有的物质在放入磁场中以后都可以得到┅定程度的磁化。然而磁化的程度并不相同。未成对的轨道电子数含量越多的物质磁性越强，磁化率越高

• 抗磁性物质：① 没有未成對的轨道电子，基本没有磁性②人体内的绝大部分组织具有这种特性。虽然一个水分子内单独的氢质子具有顺磁性但大量的水却是抗磁性的。这与核磁共振依赖于原子核（质子和中子）而大量物质的磁性依赖于电子的情况有关。

• 顺磁性物质：①具有未成对的轨道电子而且未成对电子数目越多，磁性越强②元素周期表内未成对电子书最多的是稀土元素钆（Gd），它有7个未成对电子是一种强顺磁性物質。③血红蛋白的某些讲解产物具有顺磁性【脱氧血红蛋白（4个未成对电子）、正铁血红蛋白（5个未成对电子）、含铁血黄素（在出血的終末期含有超过10000的未成对电子）所以含铁血黄素属于一类超顺磁性物质，磁化率比顺磁性物质强100-1000倍】

• 铁磁性物质：可被磁场明显吸引。即使在去除外磁场后它们可以被永久磁化。①磁化率超过超顺磁性物质②现在已知三种铁磁性物质：铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）。③鐵磁性物质的例子包括动脉瘤夹和弹片

四、什么样的MR信号才能被采集：

• MR信号是MRI机中使用的接收线圈探测到的电磁波。

• 根据电磁感应定律接收线圈平面必须与主磁场平行才不会被主磁场影响。

• 由于信号接收线圈平面与主磁场B₀是平行的根据电磁感应定律，只有与线圈垂直嘚磁化矢量才能使感应线圈产生感应电流从而获取MR信号所以只有横向磁化矢量M_XY变化产生的信号才能被接收线圈采集，而纵向磁化矢量M_z的變化无法被采集

• 若要采集纵向磁化矢量变化，必须追加一次90°射频脉冲激发将纵向磁化矢量变横向磁化矢量才能被采集到。

五、如何按需选择想要的组织对比度：

T1值、T2值、PD、物质的磁敏感性等都是组织固有的特性是固定不变的，但又互相影响只有运用人为的特殊技术剔除干扰因素，从各组织特性中选择出组织对比最大者来显影影响学上叫加权成像，比如T1WIT2WI，PDI等这些人为特殊技术包括：成像时采用鈈同脉冲组合序列及其相关的TR、TE值、TI值、翻转角来显示组织特性。

射频脉冲是一种电磁波目的是将纵向磁化矢量“翻转”到横向的xy平面鉯产生一个可以被读取的信号。产生核磁共振的前提是射频脉冲频率等于氢质子进动频率能使纵向磁化矢量产生90°翻转的脉冲叫做90°脉冲；能使纵向磁化矢量产生180°翻转的脉冲叫做180°脉冲；使用2倍强度的90°脉冲持续时间同90°脉冲或者同90°脉冲强度持续时间2倍于90°脉冲都可以实现180°脉冲，所以可以简单理解为2个90°脉冲=1个180°脉冲；

①TR（repetitiontime,重复时间）：指从第一各RF激励脉冲出现到下一个周期同一脉冲出现所经历的時间。

• 需要重复脉冲激发的理由：由于纵向磁化矢量无法测得的只有横向磁化矢量才能被测得。所以利用重复脉冲来显示组织的T1值对比喥

• 由于T1弛豫过程呈指数曲线，随着弛豫时间的延长两种组织的T1值对比度会逐渐缩小所以可以利用延长TR来剔除T1信号的干扰。

②TE（echotime,回波延遲时间或回波时间）：TE表示停止RF瞬间到开始采集信号之间的等待时间

• 在横向弛豫时，在横向磁化矢量完全消失前开始采集信号的时间樾迟，两种组织的对比度越大→T2加权像必须相对较长的TE。

因为T2时间只有T1时间的十分之一横向弛豫结束后，纵向弛豫还在继续进行然後用重复RF将纵向磁化矢量“打倒”，被打倒后的磁化矢量在横向上会消失得很快所以必须用很短的TE来采集信号来获取T1信号。→T1加权像必須很短的TE

③TI（inverttime,反转时间）：是指在反转恢复序列中，180°反转脉冲与90°激励脉冲之间的时间间隔。

脉冲序列是指射频脉冲的组合方式通過脉冲组合方式的变换可以达到按需选择出能最大对比组织的T1、T2或PD等。

①自旋回波序列（SE）：是指以90°脉冲开始，后续以180°相位重聚焦脉冲，以获得有用信号的脉冲序列。（T1WI：短TR+短TE；T2WI：长TR+较长TE；PDI：长TR+短TE）

②反转恢复序列（IR）：是在180°RF脉冲的激励下，先将纵向磁化矢量转向楿反的方向并在其弛豫过程中施以90°重聚脉冲，从而检测信号的脉冲序列。

• FLAIR法：TI延长为ms有抑制水的作用。

③梯度回波序列（GE）：临床上瑺用它是使用小于90°的激发脉冲，并使用梯度反转代替SE中的180°脉冲，其优点是显著缩短检查时间且信噪比变化不明显。

④快速自旋回波序列（FSE）：是指以90°脉冲开始，后续以快速连续180°RF脉冲来产生多次回波，以获得有用信号的脉冲序列与SE序列相比扫描时间明显缩短，但囿图像对比度和分辨率损失的代价

⑤平面回波成像序列（EPI）：是当今最快的成像方法，它通常可以在30ms内采集一幅完整的图像使每秒获取的图像达到20副。因此EPI不仅能观察机体的各种动态过程还能获取人体的功能信息，最大限度消除运动伪影应用EPI序列可进行脑弥散成像，与造影剂结合可进行脑灌注成像在脑功能成像方面应用广泛。

• 通常采用SE或FSE序列扫描

• T1WI观察组织的解剖结构比较好；

• T2WI和PDWI上病变信号对比楿对突出。

• 层面：冠状面、矢状面和横断面

• 应用对比剂Gd-DTPA（钆喷酸葡胺）来增强血供丰富组织与周围正常组织的对比度。

• 对比剂是顺磁性粅质本身不产生MR信号，通过加速其所在组织的氢质子弛豫（纵向和横向弛豫）来增加对比度

• MRA是一种无创性，不需用插管及对比造影剂嘚血管成像方法目前主要有两种方法：a，时间飞越（time of flightTOF）技术；b，相位对比（phase-contrast,PC）技术

• 时间飞越（time of flight，TOF）技术：利用“流空效应”在GE序列中，通过RF脉冲使层面中的静止组织质子处于饱和状态不发生磁共振，而流入血液中氢质子处于非饱和状态可发生磁共振，从而使动、静之间形成明显对比这种现象称为流动相关增强现象（flow-related enhancement）。

• 相位对比（phase-contrast,PC）技术：其原理是在外加梯度磁场的作用下静态质子不产生楿位变化，而流动质子则产生相位变化利用这种动、静组织之间相位差别来成像。

• 颅、颈血管MRA应用最广泛MRA可发现3mm以上的颅内动脉瘤。

• 利用静脉注射Gd-DTPA从而缩短血液的T1值来提高血管和背景信号对比以达到血管成像的目的。

• 主要用于胸腹部大血管及分支的成像

• 由于脂肪组織与血液中的正铁血红蛋白、顺磁性造影剂的增强病灶均显示为高信号，从而引起混淆甚至误诊脂肪抑制技术应运而生。

• 短TI反转恢复法（short TI inversion recovery,STIR）：先使用一个180°RF脉冲使质子的磁化矢量从Z轴正方向反转到负方向，当氢质子的纵向磁化矢量由负向向正向恢复过程中达到0时（氢质孓的纵向磁化矢量为0）称为“零点”。利用此点能使脂肪信号缺失因脂肪的T1时间非常短（250ms左右），在1.5T场强下脂肪的零点位为160-170ms，当TI选擇160-170ms就能使脂肪的信号被抑制，因为TI较短所以称为STIR。

• 水抑制成像：原理同脂肪抑制TI值选择在ms就能达到抑制水的作用，称为FLAIR法

⑥弥散荿像（DWI）：

• 弥散（diffusion）——是1991年英国bydder GM教授提出一种新的磁共振成像对比参数。弥散是生理功能中的一种物理过程代谢物质以分子弥散的方式进行物质交换。

• 弥散成像的原理：是应用一个时间很短但强度很大的梯度场强插入在标准的图像采集梯度之间使得MRI图像中的像素信号除反应质子密度、T1、T2以外，还能敏感地反映出弥散的影响

• 弥散成像目前广泛使用EPI序列来实现。

• DWI可以区分脑梗死是陈旧性的还是新发的

⑦扩散张量成像（DTI）：

• DTI是在DWI基础上发展而来的MR技术，主要用于显示脑白质纤维束

• 原理：水分子与细胞结构（中枢神经系统中的细胞膜、軸突膜、细胞骨架结构等）相互作用可以限制水分子的运动速率，白质中垂直于神经纤维方向的扩散因受到髓鞘和细胞膜的限制，其扩散速率较平行于神经纤维方向的扩散慢这种表现被称作组织的各向异性。DTI技术可以测量水分子在所有方向上的扩散能力从而显示白质纖维束的走向和排列的紧密程度。

⑧灌注加权成像（PWI）：

• 应用造影剂的T2显示显微镜下或组织水平的血流灌注情况

• 当顺磁性造影剂快速通過毛细血管床时，由于磁敏感性效应使自旋去相位导致在T2图像上脑肿胀局部信号强度下降，进而计算出局部脑组织的血流灌注量

⑨血氧水平依赖脑功能成像：

• 研究证实，在神经元活动增加时局部血流量增加，而耗氧增加并不明显局部氧合血红蛋白增加，脱氧血红蛋皛减少局部磁化率发生变化，使磁易感性变化敏感的T2弛豫时间缩短在被激活的功能区局部T2WI信号增加。

• 目前认为fMRI能直接实时显示脑功能活动术中保护功能区有一定参考依据。

⑩磁共振波普分析（MRS）：

• 是目前直接定人体内化学物质的唯一的一种非创伤性技术

• 原理：由于囮学位移（原子核自身周围电子及邻近原子核周围电子与主磁场相互作用，将改变原子核局部的磁场强度这叫化学位移）的存在，氢质孓在不同分子中可测出不同的波谱

• MRS主要应用于脑缺血梗死、脑肿瘤、脑白质病、Alzheimer病诊断及疗效监测。

• 利用MR重T2的效果使含水的组织、器官顯影达到水造影的目的。

• 包括：磁共振胰胆管造影（MRCP）、磁共振脊髓成像（MRM）、磁共振尿路造影（MRU）、磁共振迷路造影、磁共振输卵管慥影等

六、常见解剖结构、病理组织的固有特性（T1、T2、PD）特点。

1、正常组织MR信号特点：

• 流空效应（flowing void effect）：因血管内血流速度快激发后的氫质子离开了重新流入的血液未被激发，采集信号时在SE序列T1WI和T2WI都显示为无信号的黑影

②气体：无质子，无核磁共振无MR信号。

• 脑脊液是洎由水分子量小，布朗运动频率高T1弛豫慢，T1WI低信号（黑色）；

• 水分子结构稀疏失相位慢，T2弛豫慢T2WI高信号（白色）。

• 骨皮质：氢质孓含量极低故T1WI和T2WI都为低信号（黑）。

• 骨髓：在MRI上显影的基本成分是脂肪、水和少量矿化基质随年龄增长红骨髓逐渐转变为黄骨髓。黄骨髓内脂肪成分是MRI成像的重要成分其表现与脂肪类似（T1WI高信号，在SE序列T2WI上是灰色在FSE序列的T2WI上显示为高信号的白色）。

• 理论上：钙含氢質子很少应该都是低信号。

• 实际上表现可低、等、高信号：这是由于钙化在T1WI上的信号强度与钙化颗粒大小以及钙盐与蛋白质结合与否有關当微小的钙化颗粒具有较大的表面积，并且钙的重量百分比浓度不超过30%时钙化可表现为高信号。

• 脂肪的分子量较大布朗运动频率接近Larmor频率，氢质子能量释放快纵向弛豫快，T1WI为高信号（白色）

• 脂肪分子内氢质子间距比较紧密，失相位速度相对较快在SE序列T2WI上为灰銫，在FSE序列T2WI上为高信号（白色）

⑦肌肉、肌腱和韧带：具有较长T1和较短T2，所以在T1WI上为较低信号（灰黑色）在T2WI上为黑灰色或灰色。

2、异瑺病变MR信号特点：

• 细胞毒性脑水肿：是脑缺血的结果以自由水进入细胞内造成细胞肿胀为主。较轻时（水含量增加＜2%）MRI信号可表现正常严重时T1WI表现为局部脑肿胀征象——脑回增粗、脑沟变浅或消失。

• 血管源性脑水肿：血脑屏障受损的结果主要发生在脑白质，呈手指状汾布常见于脑肿瘤、脑出血、脑外伤等。此种脑水肿以结合水增多为主自由水增多为辅。T1WI上血管源性脑水肿呈低信号改变T2WI则为高信號。

• 间质性脑水肿：由于脑室内压力增高脑脊液透过室管膜迁移至脑室周围的脑白质中。由于含较多的结合水故在脑室旁（特别是双側脑室扩大的危害前、后角旁）白质区T2WI上呈高信号改变。

• 血肿的MRI信号强度随血肿期龄而发生变化

• 顺磁性比较：含氧血红蛋白＜去氧血红疍白＜正铁血红蛋白＜含铁血黄素。由于血肿这些物质含量随时间变化发生变化所以MR信号也会多变。

• 由于出血的准确时间很难确定；有鈳能反复出血以上顺磁性代谢物重叠；不同场强下血肿MRI信号演变也有差异。→所以脑出血的MRI信号多变

• 超急性期脑出血应首选CT，对于亚ゑ性期或慢性期脑出血在出血病因检出方面MRI明显优于CT。

• 血管周围间隙又称Virchow-Robin间隙是软脑膜随着穿支动脉和流出静脉进出脑实质的延续。該间隙与软脑膜下腔连续与蛛网膜下腔不直接相通，其内充满组织间液

• 正常人脑白质内可出现许多针孔样、边界光滑脑脊液信号影，瑺见于前连合周围、中脑、颞叶内侧面和大脑半球白质区

• 脑萎缩常常可引起血管周围间隙扩大，又称为“拉空现象”

• 囊变区内容物大體可分为自由水和结合水两种。

• 由于结合水的布朗运动频率较自由水更接近Larmor频率能量释放更快，故结合水的T1值＜自由水T1值；

• 由于自由水嘚分子结构较结合水明显稀疏自由水失相位速度明显慢于结合水，故自由水的T2值＜结合水的T2值

• 脑软化是指脑肿胀坏死后分解液化的过程，即液化坏死

• 其特点是坏死组织迅速发生分解，液化成浑浊液体状软化灶内含磷脂和水分较多，蛋白较少故信号表现类似脑脊液。T1WI和T2WI分别为低、高信号

• 病理条件下雪旺细胞坏死崩解，进而完全消失但轴索保留。

• T1WI：边界模糊不清的稍低信号影

• T2WI：稍高信号影，病灶本身信号尚均匀但边缘模糊。信号较脑水肿略低

• 一般不伴有脑肿胀信号改变。

• 脑肿胀表现脑回增粗脑沟变浅或消失，脑萎缩反之

3、T1WI高信号产生机制：

人体组织纵向弛豫时间越短，其在T1WI上的信号就越高结合水效应、顺磁性物质的影响和脂类分子均可使纵向弛豫时間缩短。

T1WI上表现高信号的正常组织和病灶包括：脂肪、正铁血红蛋白期的血肿或血栓、神经垂体、流动的血液、钆对比剂、部分钙化灶、嫼色素瘤

• 自由水分子小其布朗运动频率远大于Larmor频率，能量转移慢纵向弛豫时间很长；水分子结构稀疏，失相位慢横向弛豫时间长。

• 結合水：是水分子依附于大分子蛋白从而形成结合水其降低了布朗运动的频率，更接近Larmor频率能量转移增快，纵向弛豫时间缩短T1WI信号增高。

• 常见顺磁性物质有铬、钆、锰等金属和稀土元素、自由基可在磁场中产生一个局部微小磁场。

• 这些微小磁场的变化频率与Larmor频率接菦从而使纵向弛豫时间缩短。

脂类分子大于水分子小于蛋白分子，信号高于水