醫(yī)學(xué)影像學(xué)理論新改課件

1、醫(yī)學(xué)影像學(xué)基礎(chǔ)理論響水縣人民醫(yī)院 李新 2016.01月醫(yī)學(xué)影像學(xué)的定義 醫(yī)學(xué)影像學(xué)是以醫(yī)學(xué)影像為基礎(chǔ)，集X線、計(jì)算機(jī)體層攝影（CT）、磁共振成像（MRI）、數(shù)字減影（DSA）正電子發(fā)射體層（PET）、核醫(yī)學(xué)、超聲學(xué)（US）、放射治療及介入治療學(xué)等多學(xué)科有機(jī)結(jié)合的綜合診療學(xué)科。X線成像 德國物理學(xué)家倫琴在暗室偶然發(fā)現(xiàn)了一種看不見的射線，能穿透普通光線所不能穿透的紙板和木板等，并能作用于熒光屏產(chǎn)生熒光，倫琴把這種射線稱為X線。X線的發(fā)現(xiàn)，對(duì)近代科學(xué)理論和應(yīng)用技術(shù)，特別是對(duì)醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的不斷創(chuàng)新和技術(shù)突破產(chǎn)生了十分重大的影響，開創(chuàng)了X線檢查疾病的新紀(jì)元。X線的產(chǎn)生 X線是由高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊物質(zhì)

2、突然受阻時(shí)產(chǎn)生的。 X線的產(chǎn)生，必須具備3個(gè)條件：自由活動(dòng)的電子群；電子群在高壓電場(chǎng)和真空條件下高速運(yùn)行；電子群在高速運(yùn)行時(shí)突然受阻（靶面）。 X線機(jī)的基本結(jié)構(gòu) X線管（X-Ray Tube）目前常用的X線管是熱陰極真空管。陰極是鎢制燈絲，陽極為鎢靶，用以阻擋快速運(yùn)行的電子群。 變壓器控制器 主要用以調(diào)節(jié)通過X線管兩極的電壓和通過陰極燈絲的電流，分別控制X線的質(zhì)和量。控制器內(nèi)裝有許多電鈕、電表、電阻和自耦變壓器，還裝有調(diào)節(jié)曝光時(shí)間的計(jì)時(shí)器。 X線的產(chǎn)生X線的產(chǎn)生是經(jīng)過降壓變壓器使X線管燈絲加熱，產(chǎn)生自由電子并云集在陰極附近。當(dāng)升壓變壓器向X線管兩極提供高壓電時(shí)，陰極與陽極間的電勢(shì)差陡增，處于活

3、躍狀態(tài)的自由電子，受強(qiáng)有力的吸引，成束以高速由陰極向陽極行進(jìn)，撞擊陽極鎢靶原子結(jié)構(gòu)并發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，其中大約1能量形成了X線，由X線管窗口發(fā)射，其余99以上則轉(zhuǎn)換為熱能，由散熱設(shè)施散發(fā)。X線的特性穿透性熒光作用感光作用電離作用生物效應(yīng)X線的特性熒光作用 X線能激發(fā)熒光物質(zhì)，產(chǎn)生肉眼可見的熒光，即X線作用于熒光物質(zhì)，使波長短的X線轉(zhuǎn)換成波長較長的熒光，這種轉(zhuǎn)換叫做熒光效應(yīng)。此特性是進(jìn)行X線透視檢查的基礎(chǔ)。X線的特性感光作用 感光作用是X線攝影的基礎(chǔ)。涂有溴化銀的膠片經(jīng)X線照射后感光，產(chǎn)生潛影，經(jīng)顯定影處理，感光的溴化銀離子（Ag+），被還原成金屬銀（Ag），并沉淀于膠片的膠膜內(nèi)，在膠片上呈黑色。而

4、未感光的溴化銀在定影及沖洗過程中，從X線膠片上被洗掉，顯出膠片片基的透明本色。X線的特性電離作用 X線通過任何物質(zhì)被吸收時(shí)，都將產(chǎn)生電離作用，使組成物質(zhì)的分子分解成為正負(fù)離子。因?yàn)榭諝獾碾婋x程度，即其所產(chǎn)生的正負(fù)離子量同空氣所吸收的X線量成正比，因此，測(cè)量電離的程度可計(jì)算X線的照射量，此為放射劑量學(xué)的基礎(chǔ)。X線影像的形成必須具備3個(gè)基本條件 X線要具備一定的穿透力；被穿透的組織結(jié)構(gòu)必須存在密度和厚度的差異，從而導(dǎo)致穿透物質(zhì)后剩余X線量的差別；有差別的剩余X線量，仍為不可見的，必須經(jīng)過載體顯像（如X線片、熒屏等）的過程才獲得有黑白對(duì)比、層次差異的X線影像。X線成像原理 不同的人體組織結(jié)構(gòu)，根據(jù)其

5、密度的高低及其對(duì)X線吸收的不同可分3類骨骼或鈣化，它的比重高、密度大，吸收X線量多。X線片上骨骼部位感光最少顯示白色，稱為高密度影像；軟組織包括皮膚、肌肉、結(jié)締組織，內(nèi)臟及液體等，彼此之間密度差別不大，X線片上顯示灰白色，稱為中等密度影像。脂肪及氣體，脂肪組織較一般軟組織密度低，在良好的X線片上顯示灰黑色；氣體的密度最低，吸收X線最少，在X線片上呈深黑色，稱為低密度影像。 透視（fluoroscopy）X線攝影 X線攝影（radiography） 1、成像清晰，對(duì)比度及清晰度均較好 2、簡(jiǎn)便實(shí)用：特別實(shí)用于密度、厚度差別較大的組織或器官。 3、平面重疊成像立體感差，常需作互相垂直的兩個(gè)方位攝影

6、，例如正位及側(cè)位； 4、對(duì)功能方面的觀察，不及透視方便和直接；費(fèi)用比透視稍高。 正常胸部后前位及側(cè)位X線攝影（radiography）高千伏攝影（High kV Radiography） 高千伏攝影是用高于120kV（常用120150kV）的管電壓進(jìn)行攝影。需用高電壓小焦點(diǎn)X線管、特殊的濾線器和計(jì)時(shí)裝置。由于X線穿透力強(qiáng)，能穿過被照射的所有組織，可在致密影像中顯示出被隱蔽的病變。軟X線攝影采用能發(fā)射軟X線的鉬靶管球，用以檢查軟組織，特別是乳腺的檢查。 數(shù)字X線成像技術(shù)計(jì)算機(jī)X線成像（computed radiography，CR） 將X線影像信息記錄在成像板，構(gòu)成潛影。不以X線膠片為記錄和顯示

7、信息的載體，而是使用可記錄并可由激光讀出X線影像信息的成像板（imaging plate，IP）作為載體，經(jīng)X線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片影像。 CR的成像原理與設(shè)備 影像的數(shù)字化信號(hào)經(jīng)圖像處理系統(tǒng)處理，可以在一定范圍內(nèi)任意改變圖像的特性。這是CR優(yōu)于X線照片之處，X線照片上的影像特性是不能改變的。圖像處理主要功能有：灰階處理、窗位處理、數(shù)字處理和X線吸收率減影處理等。CR可降低X線攝影的輻射劑量，有利于實(shí)現(xiàn)X線攝影信息的數(shù)字化儲(chǔ)存、再現(xiàn)及傳輸。CR系統(tǒng)的主要臨床應(yīng)用 （2）CR系統(tǒng)在胸部平片的應(yīng)用：胸部平片是最常用的X線檢查，CR胸片在總體上優(yōu)于傳統(tǒng)X線片，特別是易于觀察與縱隔和膈肌

8、重疊的部分。CR對(duì)肺部結(jié)節(jié)性病變的檢出率及顯示縱隔結(jié)構(gòu)，如血管、氣管等，也優(yōu)于傳統(tǒng)X線片。在間質(zhì)性病變和肺泡病變的顯示上，CR片的顯示則不如傳統(tǒng)X線片。CR系統(tǒng)的主要臨床應(yīng)用 （3）CR系統(tǒng)在胃腸道和泌尿系檢查中的應(yīng)用： CR影像的密度分辨力明顯高于傳統(tǒng)X線照片，在顯示腸管積氣、氣腹和結(jié)石等病變方面優(yōu)于傳統(tǒng)X線影像。胃腸道雙對(duì)比造影檢查中，CR系統(tǒng)顯示胃小區(qū)、微小病變、粘膜皺襞及結(jié)腸無名溝等結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的X線造影影像。 CR可以壓縮泌尿系顯影結(jié)構(gòu)中的高密度影像且可運(yùn)用調(diào)諧處理和空間頻率處理功能改善軟組織結(jié)構(gòu)顯示的密度層次及銳度，大大改善軟組織的分辨力，尤其是在腎體層攝影時(shí)。增加結(jié)石與微小鈣

9、化的顯示能力。數(shù)字X線成像技術(shù) 數(shù)字X線攝影 DR（Digital Radiography） 直接將X線通過電子暗盒轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像。 DR的優(yōu)點(diǎn)：（1）DR圖像具有較高分辨率，圖像銳利度好，顯示細(xì)節(jié)清楚。 （2） DR具有很寬的曝光寬容度，動(dòng)態(tài)范圍廣，允許攝影中出現(xiàn)技術(shù)誤差，在一些曝光條件難以掌握的部位，也能獲得很好的圖像信息。（3）與 CR相同，DR也可以根據(jù)臨床需要進(jìn)行各種圖像后處理 （4）較傳統(tǒng)X線攝影，可減少曝光時(shí)間和攝片數(shù)量，大大降低曝光劑量。 DR設(shè)備 數(shù)字X線成像技術(shù) CR和DR系統(tǒng)盡管仍有不足和缺點(diǎn)，如CR的時(shí)間分辨率較差，不能滿足動(dòng)態(tài)器官和結(jié)構(gòu)的顯示，DR系統(tǒng)許多方面尚不完

10、善，且全部要更新設(shè)備。但數(shù)字化X線攝影作為一種新的X線成像技術(shù)已日漸廣泛應(yīng)用于臨床影像診斷領(lǐng)域。隨著其技術(shù)的不斷完善，必將對(duì)影像診斷水平的提高發(fā)揮更大作用，數(shù)字化影像必將使21世紀(jì)的X線診斷發(fā)生重大變化。數(shù)字減影血管造影digital substraction angiography, DSA DSA基本設(shè)備包括X線發(fā)生器、影像增強(qiáng)器、電視透視、高分辨力攝像管、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電子計(jì)算機(jī)和圖像儲(chǔ)存器等。其基本過程為：X線發(fā)生器產(chǎn)生的X線穿過人體，產(chǎn)生不同程度的衰減后，形成X線圖像，X線圖像經(jīng)影像增強(qiáng)器轉(zhuǎn)換成可見的視頻圖像，然后由電子攝像機(jī)將可見的視頻圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào)，再將電子信號(hào)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，

11、變成數(shù)字信號(hào)，最后將數(shù)字信號(hào)送入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。處理后的所有圖像均可以數(shù)據(jù)形式存貯并隨時(shí)顯示出來 。DSA成像方式靜脈注射數(shù)字減影血管造影（IVDSA） 凡是經(jīng)靜脈途徑置入導(dǎo)管或套管針注射對(duì)比劑行DSA檢查者，皆稱之為IVDSA。如將導(dǎo)管頭端或套管針置放于外圍淺靜脈（外周法）、或?qū)?dǎo)管頭置放于上腔靜脈或右心房（中心法）注射對(duì)比劑行DSA并顯示動(dòng)脈者，稱之為非選擇性IVDSA。如將導(dǎo)管頭置放于或鄰近于受檢靜脈或心腔注射對(duì)比劑者，則稱為選擇性IVDSA。DSA成像方式 IVDSA經(jīng)周圍靜脈注入造影劑，即可獲得動(dòng)脈造影，操作方便，但檢查區(qū)的大血管同時(shí)顯影，互相重迭，造影劑用量較多，故臨床應(yīng)用少，

12、不過在動(dòng)脈插管困難或不適于作IADSA時(shí)可以采用。DSA成像方式動(dòng)脈法數(shù)字減影血管造影（IADSA） DSA顯示血管的能力與血管內(nèi)碘濃度的高低密切相關(guān)。IADSA時(shí)，對(duì)比劑直接注入靶動(dòng)脈或接近靶動(dòng)脈處，稀釋少，用較低濃度較少量的對(duì)比劑，其靶動(dòng)脈內(nèi)的碘濃度仍比用較大劑量、較高濃度注射的IVDSA高，可較清晰顯示細(xì)小血管。 DSA成像方式動(dòng)脈法數(shù)字減影血管造影（IADSA） 分非選擇性和選擇性兩種。一般多采用經(jīng)股動(dòng)脈穿刺途徑，少部分經(jīng)肱動(dòng)脈穿刺。 穿刺插管后，將導(dǎo)管頭端置于靶動(dòng)脈之主動(dòng)脈近端注射對(duì)比劑作順行性顯影者，稱之為非選擇性IADSA。如將導(dǎo)管頭端進(jìn)一步深入到靶動(dòng)脈的主干或主干的分支，則稱之

13、為選擇性或超選擇性IADSA。目前，應(yīng)用選擇性或超選擇性插管，對(duì)于小血管或病變部位，IADSA已能很好顯示。血管穿刺針導(dǎo)管鞘導(dǎo)管鞘的結(jié)構(gòu) X線平片DSA照片計(jì)算機(jī)體層成像（Computer tomography） CT（Computer tomography）計(jì)算機(jī)體層成像是Hounsfield 1969年設(shè)計(jì)成功，1972年公諸于世的。CT不同于X線成像，它是用X線束對(duì)人體層面進(jìn)行掃描，通過探測(cè)器取得信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而獲得的重建圖像。所顯示的是斷面解剖圖像，其密度分辨力明顯優(yōu)于X線圖像。由于CT大大促進(jìn)了醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展。Hounsfield獲得了1979年的諾貝爾獎(jiǎng)。一、CT的成像基本原

14、理X線人體探測(cè)器光/電轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 CT設(shè)備 CT設(shè)備主要有以下三部分： 掃描部分由X線管、探測(cè)器和掃描架組成； 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將掃描收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行貯存運(yùn)算； 圖像顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)，將經(jīng)計(jì)算機(jī)處理、重建的圖像顯示在電視屏上或用多幅照相機(jī)或激光照相機(jī)將圖像攝下。 CT設(shè)備 CT設(shè)備CT基本概念體素（Voxel）和像素（Pixel） CT圖像實(shí)際上是人體某一部位有一定厚度（如1mm，10mm等）的體層圖像。我們將成像的體層分成按矩陣排列的若干個(gè)小的基本單元。而以一個(gè)CT值綜合代表每個(gè)小單元內(nèi)的物質(zhì)密度，這些小單元稱之為體素。同樣，一幅CT圖像是由很多按矩陣排列的小單元組成

15、，這些組成圖像的基本單元被稱之為像素。體素是一個(gè)三維的概念，像素是一個(gè)二維的概念。像素實(shí)際上是體素在成像時(shí)的表現(xiàn)。像素越小，越能分辨圖像的細(xì)節(jié)，即圖像的分辨率越高。CT基本概念矩陣（Matrix） 矩陣是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，它表示一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字陣列，將受檢層面分割為無數(shù)小立方體，這些小立方體就是體素。當(dāng)圖像面積為一固定值時(shí)，像素尺寸越小，組成CT圖像矩陣越大，圖像清晰度越高。反之亦然。目前多數(shù)CT圖像的矩陣為512X512。CT基本概念空間分辨率（Spatial Resolution） 又稱高對(duì)比度分辨率，在保證一定的密度差前提下，顯示待分辨組織幾何形態(tài)的能力。常用每厘米內(nèi)的線對(duì)數(shù)或者用可

16、辨別最小物體的直徑（mm）來表示。CT圖像的空間分辨率不如X線圖像高。密度分辨率（Density Resolution） 又稱對(duì)比分辨率，是指在低對(duì)比情況下分辨組織密度細(xì)小差別的能力。CT的密度分辨力較普通X線高10 20倍。CT基本概念CT值 X線穿過人體的過程中，計(jì)算出每個(gè)單位容積的X線吸收系數(shù)（亦稱衰減系數(shù)值）。將值換算成CT值，以作為表達(dá)組織密度的統(tǒng)一單位。其單位名稱為Hu（Hounsfield Unit）。 人體組織的CT值界限可分為2000個(gè)分度，上界為骨的CT值（1000Hu），下界為空氣的CT值（-1000Hu）。這樣分度包括了由最高密度（骨皮質(zhì)）到最低密度（器官的含氣部分）的

17、CT值 。CT基本概念窗寬與窗位 窗寬（window width）是指熒屏圖像上所包括16個(gè)灰階的CT值范圍。為了提高組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的顯示，使CT值差別小的兩種組織能夠分辨，則要采用不同的窗寬來觀察熒屏上的圖像。 窗位（window level）又稱窗中心（window center），是指觀察某一組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)時(shí)，以該組織CT值為中心觀察。 窗寬與窗位 在熒屏圖像上，加大窗寬，圖像層次增多，組織對(duì)比減少，細(xì)節(jié)顯示差；窗寬調(diào)至最低，則沒有層次，只有黑白圖像。提高窗位，屏幕上所顯示的圖像變黑，降低窗位則圖像變白。因此，在實(shí)際工作中，窗口技術(shù)對(duì)顯示病變是很重要的。窗寬與窗位 肺窗 W(800 ) L(

18、-700)縱隔窗 W (500) L(0)窗寬與窗位縱隔窗W (500) L(0)骨窗 W (2000) L(500)CT基本概念偽影（Artifact） 偽影是指在被掃描物體中并不存在而圖像中卻顯示出來的各種不同類型的影像。一類與病人有關(guān)，一類與CT機(jī)性能有關(guān)。偽影影響圖像質(zhì)量，在診斷時(shí)應(yīng)予注意。CT基本概念部分容積效應(yīng)（Partial Volume Effect） 在同一掃描層面內(nèi)含有兩種以上不同密度的物質(zhì)時(shí)，其所測(cè)CT值是它們的平均值，因而不能如實(shí)反映其中任何一種物質(zhì)的CT值，這種現(xiàn)象為部分容積效應(yīng)。第二節(jié) CT圖像特點(diǎn) CT圖像是由一定數(shù)目由黑到白不同灰度的像素按矩陣排列所構(gòu)成。這些像

19、素反映的是相應(yīng)體素的X線吸收系數(shù)。不同CT裝置所得圖像的像素大小及數(shù)目不同。大小可以是1.01.0mm，0.5 0.5mm不等；數(shù)目可以是256256，即65536個(gè)，或512512，即262144個(gè)不等。顯然，象素越小，數(shù)目越多，構(gòu)成的圖像越細(xì)致，即空間分辨率（spatial resolution）高。CT圖像的空間分辨率不如X線圖像高。 CT檢查技術(shù) 1、CT檢查分平掃（plain CT scan）指血管內(nèi)不注射對(duì)比劑的掃描。 2、增強(qiáng)掃描（contrast enhancement，CE） 指血管內(nèi)注射對(duì)比劑后的掃描。目的是提高病變組織同正常組織的密度差，以顯示平掃上未被顯示或顯示不清的病

20、變，通過病變有無強(qiáng)化或強(qiáng)化類型，對(duì)病變作定性診斷。 3、造影掃描(contrast scan)造影掃描是在對(duì)某一器官或結(jié)構(gòu)進(jìn)行造影再行掃描的方法，它可更好地顯示結(jié)構(gòu)和發(fā)現(xiàn)病變。如脊髓造影CT、膽囊造影CT等。CT特殊掃描薄層掃描 為了觀察某些病變的細(xì)節(jié)和避免部分容積效應(yīng)而選用。層厚用15mm不等。重疊掃描 掃描床移動(dòng)的距離小于層厚，如層厚10mm，床移動(dòng)8mm，使掃描層面部分重疊，避免部分容積效應(yīng)或遺漏小的病灶。但重疊越多，接受X線照射量也增多。 CT特殊掃描靶區(qū)CT掃描 （Target CT Scanning) 也稱目標(biāo)CT掃描（object CT scanning)、放大CT掃描(magn

21、ify CT scanning)，是對(duì)感興趣區(qū)作局部CT掃描，常用小的FOV、薄層（15mm）。可明顯提高空間分辨率，臨床上主要用于小器管或小病灶的掃描，如肺小結(jié)節(jié)、垂體及腎上腺等。CT特殊掃描高分辨率CT掃描（High Resolution CT， HRCT) 采用薄層中、高/極高分辨率重建（或骨算法重建）及特殊的過濾處理，可得到組織的細(xì)微結(jié)構(gòu)圖像，稱為高分辨率CT（HRCT），臨床主要用于肺部彌漫性間質(zhì)性病變以及結(jié)節(jié)病變等的檢查，骨算法重建主要用于顳骨CT掃描，以顯示內(nèi)耳、中耳聽小骨等細(xì)微骨結(jié)構(gòu)。 CT分析與診斷 在觀察分析時(shí)，應(yīng)先了解掃描的技術(shù)條件，是平掃還是增強(qiáng)掃描，再對(duì)每幀CT圖像進(jìn)

22、行觀察。 CT診斷的臨床應(yīng)用 CT診斷由于它的特殊診斷價(jià)值，已廣泛應(yīng)用于臨床。但CT設(shè)備比較昂貴，檢查費(fèi)用偏高，某些部位的檢查，診斷價(jià)值，尤其是定性診斷，還有一定限度，所以不宜將CT檢查視為常規(guī)診斷手段，應(yīng)在了解其優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，合理的選擇應(yīng)用。 螺旋CT（spiral CT） 螺旋CT掃描時(shí)，檢查床沿縱軸方向連續(xù)移動(dòng)，同時(shí)X線球管連續(xù)旋轉(zhuǎn)式曝光，采集的掃描數(shù)據(jù)分布在連續(xù)的螺旋型空間內(nèi)，又稱容積CT。 特點(diǎn)：1.掃描速度快； 2.容積數(shù)據(jù)避免小病變的遺漏； 3.可進(jìn)行高質(zhì)量的后處理工作。 螺旋CT的新近展多層螺旋CT（multislice spiral CT，MSCT） 探測(cè)器排數(shù)由單排發(fā)展到3

23、20排。掃描速度每層不到0.4描，z軸分辨率0.4mm以下，掃描范圍180cm/10s。多層螺旋CT的優(yōu)點(diǎn)掃描范圍更長。掃描時(shí)間更短，最快掃描速度達(dá)0.3s/周。Z軸分辨率高，最小層厚為0.4mm。時(shí)間分辨率高，可用于心臟等動(dòng)態(tài)器官成像。 磁共振成像核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一種核物理現(xiàn)象。磁共振成像（ magnetic resonance image MRI）是利用原子核在磁場(chǎng)內(nèi)共振所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)重建形成圖像的一種成像技術(shù)。 MRI 設(shè) 備 MRI的成像系統(tǒng)包括MR信號(hào)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)采集與處理及圖像顯示兩部分。MR信號(hào)的產(chǎn)生是來自大孔徑，具有

24、三維空間編碼的MR波譜儀，而數(shù)據(jù)處理及圖像顯示部分，則與CT掃描裝置相似。 MRI設(shè)備包括主磁體、梯度線圈、脈沖線圈、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備等五部分構(gòu)成。 MRI成像類型 主磁體是MRI最基本構(gòu)件，是產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，有常導(dǎo)型、超導(dǎo)型和永磁型三種，直接關(guān)系到磁場(chǎng)強(qiáng)度、均勻度和穩(wěn)定性，并影響MRI的圖像質(zhì)量。 主磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)采用特斯拉（Tesla，T）表示。1T=10000G。高斯（Gauss，G）Signa Excite 0.2T MRI成像的基本原理MR信號(hào)接收器光/電轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 磁共振現(xiàn)象與MRI 含單數(shù)質(zhì)子的原子核，例如人體內(nèi)廣泛存在的氫原子核，其質(zhì)子有自旋運(yùn)動(dòng)，

25、帶正電，產(chǎn)生磁矩，有如一個(gè)小磁體。小磁體自旋軸的排列無一定規(guī)律。但如在均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)中，則小磁體的自旋軸將按磁場(chǎng)磁力線的方向重新排列。在這種狀態(tài)下，用特定頻率的射頻脈沖（radiofrequency，RF）進(jìn)行激發(fā)，作為小磁體的氫原子核吸收一定量的能而共振，即發(fā)生了磁共振現(xiàn)象。MRI原理1.氫原子核磁矩平時(shí)狀態(tài)雜亂無章 氫原子核具有自旋特性，在平時(shí)狀態(tài)，磁矩取向是任意的和無規(guī)律的，因而磁矩相互抵消，宏觀磁矩M=0 。MRI原理2.氫原子置于主磁場(chǎng)的狀態(tài)磁矩按磁力線方向排列 如果將氫原子置于均勻強(qiáng)度的磁場(chǎng)中，磁矩取向不再是任意和無規(guī)律的，而是按磁場(chǎng)的磁力線方向取向。其中大部分原子核的磁矩順磁場(chǎng)排列

26、，它們位能低，呈穩(wěn)定態(tài)，較少一部分逆磁場(chǎng)排列，位能高。由于順磁場(chǎng)排列的原子核多于逆磁場(chǎng)排列的，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)平行于外磁場(chǎng)的磁矩M。全部磁矩重新定向所產(chǎn)生的磁化矢量稱之為宏觀磁化矢量，換言之，宏觀磁化矢量是表示單位體積中全部原子核的磁矩。磁場(chǎng)和磁化矢量用三維坐標(biāo)來描述，其中Z軸平行磁力線，而X軸和Y軸與Z軸垂直，同時(shí)X軸和Y軸相互垂直。處于主磁場(chǎng)的質(zhì)子除了自旋運(yùn)動(dòng)外，還圍繞主磁場(chǎng)軸旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)稱為進(jìn)動(dòng)。 MRI原理3.施加射頻脈沖（radiofrequency，RF）原子核獲得能量 射頻脈沖與質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率相同，射頻脈沖的能量將傳遞給處于低能級(jí)的質(zhì)子，處于低能級(jí)的質(zhì)子躍遷到高能級(jí)。如90脈沖使宏觀

27、磁化矢量偏轉(zhuǎn)90，即完全偏轉(zhuǎn)到X、Y平面。MRI原理4.射頻脈沖停止后產(chǎn)生MR信號(hào) 當(dāng)射頻脈沖停止作用后，磁化矢量不立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而是逐漸向平衡態(tài)恢復(fù)，最后回到平衡位置。橫向磁化矢量Mxy很快衰減到零，并且呈指數(shù)規(guī)律衰減，將此稱橫向弛豫，而縱向磁化分量將緩慢增長到最初值，亦呈指數(shù)規(guī)律增長，將此稱縱向弛豫。這是一個(gè)釋放能量和產(chǎn)生MR信號(hào)的過程。核磁弛豫 當(dāng)射頻脈沖停止作用后，宏觀磁化矢量并不立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而是逐漸向平衡態(tài)恢復(fù)，最后回到平衡位置。我們把這一過程稱弛豫過程（relaxation），所用的時(shí)間稱弛豫時(shí)間（relaxation time）。射頻脈沖停止后，橫向磁化矢量Mxy很快衰減到零，

28、稱為橫向弛豫（transverse relaxation）；縱向磁化矢量Mz將緩慢增長到最初值，稱為縱向弛豫。 T1 縱向弛豫時(shí)間（longitudinal relaxation time）。 90射頻脈沖停止以后，磁化矢量Mz逐漸增大到最初值，它是呈指數(shù)規(guī)律緩慢增長，由于是在Z軸上恢復(fù)，故將其稱為縱向弛豫。弛豫過程表現(xiàn)為一種指數(shù)曲線，其快慢用時(shí)間常數(shù)來表示T1時(shí)間規(guī)定為Mz達(dá)到其最終平衡狀態(tài)63%的時(shí)間。 T2橫向弛豫時(shí)間（transverse relaxation time）。 90射頻脈沖停止以后，磁化矢量Mxy很快衰減到零，而且呈指數(shù)規(guī)律衰減，將其稱為橫向弛豫。T2值是指磁化矢量Mxy

29、衰減到原來值的37%的時(shí)間。 人體不同器官的正常組織與病理組織的T1是相對(duì)固定的，而且它們之間有一定的差別，T2也是如此。這種組織間弛豫時(shí)間上的差別，是MRI的成像基礎(chǔ)。有如CT時(shí)，組織間吸收系數(shù)（CT值）差別是CT成像基礎(chǔ)的道理。但MRI不像CT只有一個(gè)參數(shù)，即吸收系數(shù)，而是有T1、 T2和質(zhì)子密度（P）等幾個(gè)參數(shù)，其中T1與 T2尤為重要。因此，獲得選定層面中各種組織的T1（或 T2）值，就可獲得該層面中包括各種組織影像的圖像。自旋回波（Spin Echo，SE）序列在90脈沖之后，發(fā)射180脈沖這種形式構(gòu)成的序列稱為自旋回波序列。其過程為先發(fā)射一個(gè)90脈沖，間隔數(shù)毫秒至數(shù)十毫秒，再發(fā)射一

30、個(gè)180脈沖，180脈沖后10100ms，測(cè)量回波信號(hào)強(qiáng)度。SE序列有兩個(gè)時(shí)間參數(shù)：TR與TE。TR是指兩個(gè)90脈沖之間的時(shí)間，稱為重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）；TE是指90脈沖至測(cè)量回波的時(shí)間，稱為回波時(shí)間（echo time，TE）。MRI圖像特點(diǎn) 1、多參數(shù)成像 2、流空效應(yīng) 3、多方位成像 4、質(zhì)子馳豫增強(qiáng)效應(yīng)和對(duì)比增強(qiáng) 多參數(shù)成像 成像參數(shù)主要包括T1、T2和質(zhì)子密度等，可分別獲得同一解剖部位或?qū)用娴腡1WI、T2WI和PDWI等多種圖像。 值得注意的是，MRI的影像雖然也以不同灰度顯示，但反映的是MR信號(hào)強(qiáng)度的不同或弛豫時(shí)間T1與T2的長短，而不象CT圖像，灰度反映的是組織密度。 MRI的圖像如主要反映組織間T1 特征參數(shù)時(shí)，為T1 加權(quán)像（T1 weighted image，T1WI），它反映的是組織間T1的差別。如主要反映組織間T2 特征參數(shù)時(shí)，則為T2 加權(quán)像（