MRI物理基础知识及检查技术

一、MRI成像原理

磁共振成像（MRI）是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种技术。人体内的氢质子分布最广，含量最高。每一个氢质子可被视为一个小磁体，正常情况下，这些小磁体自旋轴的分布和排列是杂乱无章的，若人体置于一个强大的外磁场内时，这些小磁体的自旋轴将按磁场的方向重新有规律地排列，此时施加一个能够影响磁场方向的射频脉冲，使其产生共振，当射频脉冲停止后，磁场会恢复到原来的状态，并以射频信号的形式释放出吸收的能量，这个射频信号被接收后，经计算机处理再重建成图像。

二、常用MRI机分类

按照所用的磁体不同，MRI机可分为常导型、永磁型、超导型。前两者磁场稳定性差，目前应用最多的为超导型。超导型磁场稳定而均匀，不受外界温度影响，场强高，可调节；缺点是造价高，维护费用高。

三、纵向弛豫与横向弛豫

纵向弛豫又称自旋-晶格弛豫，简称T1，是指90度射频脉冲停止后，纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡态的63%所经历的弛豫时间。不同组织的T1不同，其纵向弛豫率亦不同，故产生MRI信号强度的差别。MRI信号主要依赖T1而重建的图像称为T1加权像。

横向弛豫又称为自旋-自旋弛豫，简称T2，是指射频脉冲停止后，横向磁化由最大量衰减到37%所经历的时间。T2值也是一个具有组织特异性的时间常数，不同组织以及正常组织和病理组织之间有不同的T2值。MRI信号主要依赖T2而重建的图像称为T2加权像。

四、MRI图像的特点

图像反映组织间弛豫时间的差别；可多方位成像；可以直接轴位成像，或冠状位、矢状位成像。可多参数成像；可同时得到T1加权像、T2加权像、质子密度加权像。有流空效应；可在不使用造影剂的情况下，使血管显示。

五、MRI对比增强的原理及意义

由于正常与异常组织的弛豫时间有较大重叠，故MRI影像特异性较差，为了提高影像的对比度，可以人为改变组织的MRI的特征性参数，即缩短T1和T2。MRI对比剂能改变组织和病变的弛豫时间，从而提高组织与病变之间的对比。

MRI对比剂按增强类型可以分为阳性对比剂（如钆-二乙三胺五乙酸，即Ga-DTPA）和阴性对比剂（如超顺磁氧化铁即SPIO）。目前临床常用前者。

六、磁共振血管造影技术

磁共振血管造影（MRA）是对血管和血流信号特征显示的一种技术。属于无创性检查，不用对比剂，流动的液体就是MRI固有生理对比剂。流体在MRI影像上的表现取决于组织特征、流体速度、方向、方式及所使用的序列技术。

七、磁共振水成像技术原理及意义

磁共振水成像技术主要利用静态液体具有长T2的特点，在使用重T2加权成像技术时，流动缓慢或相对静止的液体（稀胆汁、胰液、尿液、脑脊液、内耳淋巴液、唾液、泪液等）均呈高信号。而T2较短的实质器官及流动的血液则表现为低信号。从而使含液体的器官显影。由于其安全、无创、无需对比剂，某种程度上可以替代诊断性内镜逆行胰胆管造影（ER-CP）、经皮穿刺胆管造影（PTC）、静脉肾盂造影（IVP）等传统检查。

八、磁共振扩散成像

磁共振扩散成像为功能性成像技术之一，通过计算表观扩散系数形成表观系数图，用于测量病理状态下的水分子布朗运动特征，最早用于脑缺血性疾病的早期诊断，可以把脑缺血性疾病的识别提早到发病后2h之内。

九、磁共振灌注成像

磁共振灌注成像是指通过静脉灌注顺磁性对比剂后周围组织微循环的T1、T2值的变化率，计算组织血流灌注功能；或者以血液为内源性示踪剂（通过利用动脉血液的自旋反转或饱和的方法），显示脑组织局部信号的微笑变化，而计算局部组织的血液灌注功能。除脑组织外，目前此方法还可以用于肝脏病变、肾功能灌注以及心脏的灌注分析等。

十、磁共振波谱技术

磁共振波谱（MRS）技术是利用磁共振中的化学位移现象来测定分子组成及空间分布的一种检测方法。随着临床MRI技术的发展，MRS与MRI相互渗透，产生了活体MRS分析技术及波谱成像技术，从而对一些由于体内代谢物含量改变所致的疾病有一定的诊断价值。

十一、脑活动功能成像

脑活动功能成像的原理是基于脑功能活动中的生理行为，当大脑皮质的某一区域兴奋时，局部小动脉扩张，血流量增加，局部氧合血红蛋白含量增高，在T1加权像和T2加权像上信号强度增高，当对照同一区域兴奋前后的T1加权像或T2加权像时，可根据信号轻度的变化反映该区域灌注的变化。目前已开发的脑活动功能成像技术有视觉功能成像、听觉功能成像及运动功能成像。利用图像融合技术把功能性影像与形态学影像叠加，可提供更确切的诊断信息。

十二、脂肪抑制技术

MRI中，可以通过调整采集参数或选择性抑制脂肪的共振频率而选择性抑制脂肪信号，使之失去其高信号特征而变为低信号。脂肪抑制技术在临床应用中极为有用，通过此技术可识别脂肪和非脂肪结构，突出其他结构的显示。

十三、水抑制技术

MRI中，可应用“液体衰减反转恢复”序列抑制水的信号，使其在T2加权像上从高信号变为低信号。原有的与水的高信号混杂或近似的信号未被抑制，仍保持高信号，从而易于识别。

十四、MRI的优缺点

1、优点

（1）无电离辐射，迄今为止，还没有磁场和射频脉冲对人体造成显著损害的报道。

（2）多参数成像和任意层面成像，根据解剖部位，可以得到轴位、冠状位、矢状位和任意层面的斜位图像。

（3）正常和病理状态下的软组织都具有良好的对比度，可以通过特殊序列和对比剂的应用使对比度进一步增强。

（4）磁共振血管成像技术可避免传统血管造影插管的风险。

2、缺点

（1）安全问题

虽然目前的研究没有证实对孕妇有明显损害，但专家建议妊娠3个月之内的妇女做此项检查应尽量谨慎。

有金属植入物或异物（如心脏起搏器、颅内血管夹、义眼、人工耳蜗、人工关节、义齿等）的患者禁忌做此项检查。在磁场中，血管夹可能移位，起搏器可能关闭或程序紊乱，置换的关节可能由于热效应而膨胀。

幽闭恐惧症患者不能接受此项检查。

（2）伪影

较常见的伪影有磁化伪影、运动伪影、拉链伪影、化学位移伪影及环状伪影等。

（3）其他

获得图像的时间远长于CT。

不适合检查紧急、危重、需要多项生命体征监护的患者。