核磁共振

磁共振成像（MRL）是利用强外磁场内人体中的氢原子核即氢质子（'H)，在特定射频（radio frequency,RF）脉冲作用下产生磁共振现象，所进行的一种医学成像技术。1946年发现了原子核磁共振这一物理现象，1973年劳特伯（Lauterbur）应用该物理现象获得了人体MRI图像，其应用极大促进了医学影像诊断的发展。为此，Lauterbur获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖。

一、MRI成像的基本原理

磁共振成像的过程较为复杂，但又是理解MRI图像的基础，其可分解为以下步骤。
      1．人体'H在强外磁场内产生纵向磁矢量和'H 进动 人体内富含'H,'H具有自旋特性而产生磁矩，犹如一个小磁体。通常，它们无序排列，磁矩相互抵消；当进入强外磁场内，H磁矩依外磁场磁力线方向有序排列，从而产生纵向磁矢量。'H在绕自身轴旋转的同时，还围绕外磁场方向做锥形运 举了几种正常组织在动，犹如旋转中的陀螺，称为进动（procession)，进动的频率与外磁场场强成正比。

 2．发射特定的RF脉冲引起磁共振现象 向强外磁场内的人体发射特定频率（'H进动频率）的RF脉冲，'H吸收能量而发生磁共振现象，同时产生两种改变：一种是吸收能量的H呈反磁力线方向排列，致纵向磁矢量变小、消失；另一种是'H进行同相位进动，由此产生横向磁矢量。         

3．停止RF脉冲后'H恢复至原有状态并产生MR信号 

停止发射RF脉冲后，'H迅速恢复至原有的平衡状态，这一过程称为弛豫过程（relaxation process)，所需时间称为弛豫时间（relaxation time)。有两种弛豫时间：一种是纵向磁矢量恢复的时间，为纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time)，亦称T1弛豫时间，简称T1；另一种是横向磁矢量的衰减和消失时间，为横向弛豫时间（transverse relaxation time)，亦称T2弛豫时间，简称T2。发生共振的'H在弛豫过程中，就会产生代表T1值和T2值的MR信号。                      

4．采集、处理MR信号并重建为MRI图像 对于反映人体组织结构T2值和T2值的MR信号，经采集、编码、计算等一系列复杂处理，即可重建为MRI灰阶图像。

MRI图像上的黑白灰度对比，反映的是组织间弛豫时间的差异，而不同于X线、CT和超声图像上的灰度概念。MRI检查有两种基本成像：一种是主要反映组织间T，值的差异，称为T，加权成像(T1-weighted imaging, T1WI)；另一种是主要反映组织间T，值的差异，称为T2加权成像（T2-weighted imaging,T2WI)。人体内各种组织及其病变，均有相对恒定的T1值和T2值。MRI检查就是通过图像上反映T1值和T2值的黑白灰度及其改变，来检出病变并进行诊断的。

MRI图像上的黑白灰度称为信号强度。其中，白影称为高信号，灰影称为中等信号，黑影称为低信号或无信号。T1WI图像上，高信号代表T1弛豫时间短的组织，常称为短T1信号或短T1信号．例如脂肪组织；低信号代表T 弛豫时间长的组织，常称为长T1低信号或长T1信号，例如脑脊液。T2WI图像上，高信号代表T2弛豫时间长的组织，常称为长T2高信号或长T2信号，例如脑脊液；低信号代表T2弛豫时间短的组织，常称为短T2低信号或短T2信号，例如骨皮质。

二、检查技术

心脏MRI检查时，需采用心电门控、呼吸门控技术或屏气扫描，以消除心脏搏动和呼吸运动产生的伪影。成像体位包括横断位、矢状位、冠状位；依心脏轴向定位，分为心脏短轴位、长轴位、两腔心和四腔心等。

心脏MRI基础序列主要包括自旋回波序列和梯度回波序列，根据其不同功能进一步划分为以下序列。

（一）心脏形态成像 主要应用黑血和亮血两大类技术。黑血技术以快速自旋回波序列（TSE)为代表，利用血液的流空效应，使心脏及大血管腔内快速流动的血液呈现无信号区，而心肌呈现等信号。亮血技术主要采用稳态自由进动序列（SSFP)，血池呈现高信号，而心肌组织呈现等信号，从而形成自然的对比。

（二）心脏电影成像 是评估心功能的首选方法，通常采用稳态自由进动序列（SSFP）或扰相梯度回波序列。该技术通过多次屏气采集数据，从左心室底部到心尖部获取逐层短轴位影像信息。然后利用后处理软件半自动或自动勾画心室轮廓，定量计算出诸如左心室容积、射血分数等各项心功能参数。心肌标记技术（Tagging）是心脏电影成像的一种补充技术。它在进行心脏电影成像序列开始前，增加专门的射频脉冲对心肌进行网格状标记，再进行动态成像获取电影图像。通过分析标记网格在不同心动周期内的变化，可以定量评价局部心肌的运动功能，如左心室应变，以提供更详细的心肌运动信息。

（三）心肌灌注成像 需经静脉注射乳对比剂（Cd-DTPA)，分析对比剂通过心肌不同时期的信号强度改变，进而判断心肌血流灌注及心肌活性。包括：①首过法：分析对比剂首次通过心肌时的动态变化，以判断心肌是否缺血；②延迟法：分析注射对比剂10~15分钟后的图像，评价心肌延迟强化，反映心肌纤维化程度。

（四）心肌组织定量参数成像 ①Tr-mapping技术：通过采集具有不同T，加权的多个图像，拟合T，恢复曲线，计算每个体素的T，弛豫时间，生成Tr-mapping图，显示不同组织T，值：②ECV技术：利用Tr-mapping技术在给予对比剂前后获取心肌和心腔血液的T，值，并结合血细胞比容，计算心肌细胞外容积分数，从而定量反映心肌间质结构变化；③T2-mapping技术：通过获取一系列T2WI图像拟合指数衰减模型，获得心肌组织每个像素点的T2弛豫时间信息，提供心肌组织的病理变化信息，如水肿、炎症和纤维化等。

三、正常影像

1、心脏与心包

（1）心肌 在自旋回波序列中，心肌呈中等信号强度，与胸部肌组织相似。右心室壁较薄，仅相当于左心室壁的1/3。心肌厚度应在舒张末期长轴位或短轴位上测量。正常左心室心肌厚度在收缩期比舒张期至少增加30%。正常心肌在首过灌注序列无灌注缺损，在延迟增强扫描序列无延迟强化区域。

（2）心内膜 质量好的MRI图像，显示心内膜比心肌信号略高，呈细线状影。

（3）瓣膜 二尖瓣、三尖瓣和主动脉瓣，一般呈中等信号强度，比心肌信号略高。心脏电影图像可以显示心脏瓣膜结构和运动功能。

2、主动脉和肺血管  主动脉MRI采集序列，包括自旋回波黑血序列、梯度回波亮血序列、对比增强血管成像等。MRA采集的信号仅为充盈对比剂的血液，因此不显示血管壁。常规横断面及冠状面自旋回波序列，可展示肺动脉干及肺静脉干的解剖结构。梯度回波序列，可获得类似对比增强的血管图像，对不能使用对比剂的患者，尤为适用。增强后快速动态扫描，可显示肺动脉、肺实质、肺静脉的强化过程。

3、外周（下肢）血管  下肢血管MRI平扫，血管内的血液信号呈低信号，管壁呈中等信号；增强扫描血管呈高信号。MRI有利于显示血管与邻近组织关系；MRA图像的表现类似正常血管造影所见。