第六章 磁共振成像

这是一篇关于第六章 磁共振成像的思维导图，主要内容包括：空间编码与图像重建，主要成像序列，特殊成像技术，伪影与解决方案。

第六章 磁共振成像

• 空间编码与图像重建
  • 梯度磁·场的作用
    • 层面选择（Gz）：Δz ∝ Δω/(γ·Gz)
    • 相位编码：Gy短暂施加，相位步数 = 矩阵行数（如256×256需256步） 耗时：TR × 相位编码步数（SE序列瓶颈）
    • 频率编码：Gx持续施加，采样带宽：BW = γ·Gx·FOV（影响信噪比与化学位移伪影）
    • 横轴kx代表频率编码，纵轴ky代表相位编码，列数Nx等于取样点数，行数Ny等于相位编码步数。
  • k空间特性
    • 中心区域：决定图像对比度
    • 周边区域：决定空间分辨率
    • 对称性：共轭对称（快速成像基础）
    • 笛卡尔 ：重建简单——扫描时间长——常规T2WI 螺旋：快速成像——对运动敏感——心脏动态成像 径向： 抗运动伪影——分辨率较低——腹部自由呼吸扫描
• 主要成像序列
  • 自旋回波(SE)
    • 核心原理
      • 90°激发 + 180°重聚 → 真实T2信号 消除磁场不均匀性
        • 180°重聚脉冲示意图
    • 关键参数
      • TR：短（≈500ms）→ T1WI；长（>2000ms）→ T2WI/PDWI TE：短（<20ms）→ PDWI；长（≈80ms）→ T2WI
  • 快速自旋回波(FSE)
    • 多180°重聚脉冲 ETL（回波链长度）决定加速倍数——扫描时间↓ 有效TE：中心k空间填充时间
      • 多个180°脉冲
    • SS-FSE（单次激发SE）： 全k空间单次填充 → MRCP水成像
    • 优缺点 ✅ 高SNR，T2对比准 ❌ 扫描慢，运动敏感
  • 梯度回波(GRE)
    • 核心原理 小角度激发（α<90°） + 梯度重聚 → T2*信号 受磁场不均匀性影响
    • 关键参数 α角：小（5°-20°）→ T2*WI；大（50°-70°）→ T1WI TR/TE：极短（TR<10ms, TE<5ms）
      • 子主题
    • 变体序列 FLASH/SPGR： 破坏残余磁化 → 动态增强（肝脏） FISP/GRASS： 稳态自由进动 → 心脏电影成像 MP-RAGE： 超短TR + TI → 3D T1WI（脑结构）
    • 优缺点 ✅ 超快扫描，3D容积成像 ❌ T2*伪影多，SNR较低
  • 反转恢复序列 (IR)
    • 核心原理 180°反转 + TI延迟 + 90°激发 → 选择性抑制组织
    • 关键参数 TI：脂肪抑制（140ms@1.5T）；CSF抑制（2100ms）
      • 子主题
    • 变体序列 STIR：短TI → 全身脂肪抑制 FLAIR：长TI → 脑白质病变（抑制CSF）
    • 优缺点 ✅ 高效组织抑制 ❌ 扫描时间长，SNR低
  • 超快速序列
    • EPI（回波平面成像） 单次激发 + 震荡梯度 → 30-100ms/幅
      • 子主题
    • 应用： DWI（b=1000，急性脑梗） fMRI（BOLD效应） 并行成像（PI） SENSE/GRAPPA → 加速因子R=2~4
    • 优点：减少运动伪影
• 特殊成像技术
  • 血管成像
    • TOF（时间飞跃）
      • 原理：流动血液的流入增强效应）
      • 分类： 2D-TOF（慢血流静脉成像） 3D-TOF（脑动脉瘤筛查
    • PC（相位对比）
      • 原理：双极性梯度编码血流速度 应用： 定量测量（如脑血流动力学评估）
    • 对比增强MRA (CE-MRA) 钆对比剂剂量：0.1-0.2mmol/kg 关键时相： 动脉期（18-25s延迟） 静脉期（60s延迟
  • 弥散成像(DWI)
    • 原理：双极性梯度编码
    • b值：扩散敏感因子（通常0-1000s/mm²）
    • ADC图：消除T2"穿透效应"
    • 临床应用：超急性期脑梗死（ADC值↓） 肿瘤鉴别诊断（如淋巴瘤vs.坏死）
  • 脂肪抑制
    • 脂肪的MR特性 化学位移：水脂频率差 1.5T：≈220Hz（3.5ppm） 3.0T：≈440Hz 弛豫时间： T1短（1.5T下脂肪T1≈250ms） T2中等（≈80ms）
    • 脂肪抑制技术分类
      • 频率选择饱和法（化学位移选择性饱和，CHESS）
        • 原理： 在脂肪共振频率处施加预饱和脉冲 后续成像序列仅激发水信号
        • 序列示例： SPIR（飞利浦） FatSat（GE）
        • 参数要求： 磁场均匀性高（ΔB₀<0.1ppm） 带宽窄（≈200Hz）
        • 子主题
          • 优缺点：
            • ✅ 水信号保留完整（SNR高）
            • ❌ 磁场不均时抑制失败
      • 反转恢复法（时间选择法））（STIR）
        • 原理： 180°反转脉冲 → 等待TI=ln(2)×T1ₐₜ（140ms@1.5T）→ 90°激发 脂肪磁化过零点时采集信号
        • 参数特点： TI=140ms（1.5T） / 110ms（3.0T） TR>2000ms（保证纵向恢复））
          • 子主题
        • 优缺点： 全场强适用，对磁场不均不敏感 抑制所有短T1组织（如出血、顺磁剂）损失信噪比SNR;不宜用于增强扫描
• 伪影与解决方案
  • 化学位移伪影水脂交界处出现黑白带状影（频率编码方向） 例如：肾脏边缘的“黑边”或“白边”
    • 成因：水脂频率差（220Hz@1.5T）接收带宽不足 → 像素位移
    • 解决方法 适用场景 技术细节 增加接收带宽——常规扫描——BW≥±32kHz（减少位移量） 脂肪抑制技术——腹部/盆腔成像——使用SPIR或STIR抑制脂肪信号 交换频率/相位编码方向——减少视觉影响——使伪影方向与解剖结构垂直
  • 磁敏感伪影局部信号丢失或几何畸变 常见于颅底（鼻窦-脑组织界面）、金属植入物附近
    • 常见部位：颅底/金属植入物附近
    • 序列选择：SE优于GRE
    • 产生原因 不同组织磁化率差异（如空气-组织界面） 金属物体（如骨科植入物、牙科材料）导致局部磁场畸变
    • 解决方法 适用场景 技术细节 使用SE序列替代GRE——减少T2*影响——SE的180°重聚脉冲可补偿磁场不均 缩短TE——减少去相位时间——TE<10ms（降低信号丢失） 高带宽采集——减少几何畸变——BW≥±64kHz 特殊金属伪影减少序列（MARS）——骨科植入物成像——优化梯度回波+宽带宽
  • 截断伪影
    • 高对比界面出现波纹状伪影（如脑脊液-脑组织） 类似“黑白条纹” 产生原因 k空间采样不足（高频信息丢失）
    • 解决方法 适用场景 技术细节 增加矩阵大小——提高空间分辨率——512×512代替256×256 使用平滑滤波器——减少高频振荡——重建时应用Hamming滤波
  • 流动伪影（Flow Artifact）
    • 表现特征 血管周围信号异常（如“鬼影”沿相位编码方向） 常见于大血管附近（如主动脉）
    • 产生原因 血流/脑脊液流动导致相位编码错误
    • 解决方法 适用场景 技术细节 流动补偿梯度——减少相位累积误差——梯度矩归零（GMN） 预饱和带——抑制流动信号——在扫描范围外施加饱和脉冲 改变相位编码方向——使伪影方向不影响诊断——例如：脊柱扫描改用前后方