作者：靳二虎,蒋涛,张辉
出版社：人民卫生出版社
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磁共振成像临床应用入门(第2版)试读：
版权页图书在版编目（CIP）数据
磁共振成像临床应用入门/靳二虎，蒋涛，张辉主编. —2版.—北京：人民卫生出版社，2014
ISBN 978-7-117-20202-2
Ⅰ.①磁… Ⅱ.①靳…②蒋…③张… Ⅲ.①核磁共振成象 Ⅳ.①R445.2
中国版本图书馆CIP数据核字（2015）第008143号人卫社官网 www.pmph.com 出版物查询，在线购书人卫医学网 www.ipmph.com 医学考试辅导，医学数据库服务，医学教育资源，大众健康资讯
版权所有，侵权必究！磁共振成像临床应用入门第2版
主 编：靳二虎 蒋涛 张辉
出版发行：人民卫生出版社有限公司 人民卫生电子音像出版社有限公司
地 址：北京市朝阳区潘家园南里19号
邮 编：100021
E - mail：ipmph@pmph.com
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制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司
排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司
制作时间：2017年1月
版 本 号：V1.0
格 式：mobi
标准书号：ISBN 978-7-117-20202-2
策划编辑：张令宇
责任编辑：孙雪冰打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ @ pmph.com注：本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。第2版前言《磁共振成像临床应用入门》自2009年出版以来，深受读者欢迎，虽多次印刷仍供不应求，不断有读者来电、来信询问购书事宜。这本书受到如此厚爱，一方面使编者稍感宽慰，因为事实说明读者在书中能看到自己想知道的；另一方面也使我们感到肩上的责任，因为在这五年期间，MRI检查技术有了新的发展，人们对MRI临床应用有了新的认识。在此背景下，启动了《磁共振成像临床应用入门》第2版的编写工作。
本书第2版沿袭了第1版的整体布局和写作风格，总共十五章，书中删减了一些陈旧或不常用的表述，使内容更加精练，更新的图片更具代表性。其中，第一章新增了不同部位CE-MRA检查时计算扫描延迟时间和注射钆对比剂的细节；第三章详细介绍了肝细胞特异性对比剂的应用价值；第四章新增了脑小血管病MRI表现；第五章对主动脉疾病相关内容加以丰富，新增了特殊类型主动脉夹层、主动脉壁间血肿、穿透性动脉粥样硬化性溃疡、马方综合征和肺栓塞MRI表现；第七章新增了肝脓肿、肝棘球蚴病MRI表现；第八章新增了自身免疫性胰腺炎MRI表现；第九章新增了肾细胞癌及肾血管平滑肌脂肪瘤各亚型MRI表现；第十一章新增了剖宫产瘢痕妊娠MRI表现；第十三章新增了脊髓空洞与脊髓中央管扩张积水症MRI表现；书末的三个附录也有更新和充实。
对于初学者来说，第一章磁共振成像原理可能是最不容易理解的部分。实际上，即使对于那些已经从事MRI检查和诊断多年的医技人员，完全洞悉这部分内容也不是驾轻就熟。这从一个侧面说明磁共振成像是一种跨学科的复杂技术。因此，我们建议读者在学习时，如遇有个别难以理解的段落或公式，可以留下标记后跳过去，继续阅读或寻找你感兴趣的内容。经过持之以恒的点滴积累和临床实践，有些问题将会如冰消雪融、雨过天晴一般，迎刃而解不在话下。
本书主要供放射科住院医师、进修医师、研究生、医学影像专业大学生和磁共振室技术员使用，对涉足MRI应用或培训的临床医师、大专院校讲师和其他人员也很有参考价值。
在编写过程中，各位编者体现出不辞劳苦和无私奉献的高尚情操，令我们感动。这也是第2版书稿能够如期完成的重要保证。笔者谨在此对参与编写和出版该书第2版的各界人士一并表示诚挚的感谢！
由于我们水平有限，书中难免存在不少不足之处，恳请读者和学界同道批评、指正。靳二虎 蒋涛 张辉2015年1月第1版前言《磁共振成像临床应用入门》总共十五章，介绍了磁共振成像的原理和相关概念、MRI检查技术、各种加权图像的特征、MRI在疾病诊断中的应用、MRI伪影以及安全性问题。书中精美插图与文字内容相辅相成，可谓图文并茂。该书宗旨是为初学者提供一条了解MRI系统及其成像原理的便捷通道，以使他们能够在较短的时间内获得MRI诊断疾病的基础知识、要点和注意事项。本书主要供放射科进修医师、住院医师、研究生、医学影像专业大学生和磁共振室技术员使用，对涉足MRI应用或培训的医院各科室临床医师、大专院校讲师和其他专业人员也会有所裨益。
MRI的成像原理与CT不同，它涉及更多的物理、化学及数学知识。本书第一章和第二章介绍了这部分知识。这也是多数医师在应用MRI时最难理解而又不便询问的内容，但对正确解释MRI上人体组织信号强度的高低变化至关重要。编者采用大众化语言，力求使叙述通俗易懂，希望读者从中受益。
MRI是一种功能强大的医学影像技术，具有良好的软组织对比度和较高的空间分辨力，几乎可用于检查身体的任何部位。MRI的优点之一是成像手段多，即对每一个解剖部位或病变，有十余个扫描序列可供选择，并且可以对扫描序列中的多个参数进行修改，形成各种对比度的图像。MRI的这一优点从另一个方面反映出该技术的复杂性。为此，本书在疾病诊断的各章节，通过典型临床病例对扫描序列及其图像特征进行了展示和描述，这将使读者有机会了解在不同扫描序列的MRI中，正常与病变组织呈现各种信号强度的相关知识。在专家指点部分，作者对MRI的诊断价值进行小结，起到了画龙点睛的作用，尤其值得一读。
目前，MR成像技术发展迅速，基于经典扫描序列的改进版本不断面世。各MRI系统制造厂家及时采用不同来源的新技术，使得同一扫描技术形成了与扫描机品牌关联的诸多专有名词。这种现象实际上增加了初学者了解MRI的难度。附录三对这些繁杂的命名进行了归纳，供读者在阅读本书和相关医学文献时参考。
应该指出，本书的完成归功于全体执笔人员的团结协作和无私奉献。在编著过程中，我国老一辈放射学家李铁一教授和马大庆教授给予热情鼓励，放射科其他工作人员提供了大力帮助。附录由靳二虎、苏天昊、孙楠和牛明哲共同整理。笔者谨在此对编写和出版该书做出贡献的各界人士表示诚挚的感谢。
由于我们水平有限，经验不足，书中肯定会有不少缺点，请读者和学界同道批评、指正。靳二虎2009年2月第一章 磁共振成像原理
磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的物理学基础是核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）现象。为避免“核”字引起人们恐惧并消除NMR检查有核辐射之虞，目前学术界已将核磁共振改称磁共振（MR）。MR现象于1946年由美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大学的Purcell分别发现，两人因此荣获1952年诺贝尔物理奖。1967年Jasper Jackson首先在动物身上获得活体组织的MR信号。1971年美国纽约州立大学的Damadian提出有可能利用磁共振现象诊断癌症。1973年Lauterbur利用梯度磁场解决了MR信号的空间定位问题，并首次获得水模的二维MR影像，奠定了MRI在医学领域的应用基础。1978年第一幅人体的磁共振影像诞生。1980年用于诊断疾病的MRI扫描机研制成功，临床应用由此开始。1982年国际磁共振学会正式成立，加快了这种新技术在医学诊断和科研单位的应用步伐。2003年，Lauterbur和Mansfield共同荣获诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们在磁共振成像研究方面的重大发现。
随着科技的进步，MRI技术不断更新。这使得初学者认为MRI是一门非常复杂而深奥的科学。一方面要学习MRI诊断的基本知识，同时又要不断接受日新月异的新技术，一些人因此望而生畏。实际上万变不离其宗，只要掌握最基本的MR成像原理，其他难题便可迎刃而解。在这里我们将层层分解MR的物理知识，并逐一讲述MR成像的基础、原理、图像对比度、各种加权像、常用扫描序列、特殊采集技术等内容。第一节 磁共振成像基本原理
MR成像的过程颇为复杂，这里仅介绍最基本的物理原理。为此，我们需要了解一些物理名词的基本含义，这对理解MR成像的基本原理非常有益。一、原子核
学习目的 了解MR成像为什么要利用氢原子。 了解如何计算磁场强度总和。
名词解释 MR活性元素。 磁矩，磁矢量。（一）原子的构成
自然界中所有的物质均由原子构成，包括人体结构。原子非常微小，500 000个原子合起来还不及一根头发丝粗。同种或不同种的原子组合后形成分子。人体内含量最高的原子是氢，它与氧结合后形成水分子，与碳原子结合后形成脂肪及其他化合物。
虽然原子微小，但却由三种亚原子结构组成（图1-1-1-1）。居中的原子核由带正电荷的质子和不带电荷的中子构成；外围的电子带负电荷，形成电子云壳。质子的数量决定原子的化学性质。通常质子和中子的数量相同，因此，原子核内微粒子的数量多为偶数。但在有些原子核内部，中子的数量会稍多或少于质子，由这种原子核构成的原子，称为该元素的同位素，这些物质在MR成像中具有重要作用。图1-1-1-1 氢原子核结构示意图氢原子核由居中的质子和中子以及周边飞速运转的电子构成。质子带正电荷，电子带负电荷
电子是围绕原子核不间断地无规则运动的微粒子。它飞速地绕着原子核运动，形成一个包绕原子核的云雾状结构。这就是通常所说的电子云。电子云最外缘就是原子的边界。电子的数量通常与原子核中质子的数量一致。
对一个原子来说，带正电荷的质子和带负电荷的电子的数量相等，总电量是零。当某种外源性能量打破质子和电子的这种平衡时，就会导致原子所带的电量不平衡，进而引起能量发射，在医学物理学上就称这种原子具有某种活性，此时我们将这种原子称为离子。（二）MR活性元素
在X线成像中，我们重点关注的是这些亚原子中电子的数量，带电量的多少，以及当X线光子撞击电子云壳中电子时发生的变化。MR成像与X线不同，它关注的重点是亚原子中原子核内的质子。
MR成像的物质基础是带正电荷的质子的自旋。原子核内质子和中子均有自旋运动，但因大小相同、方向相反，且两者数量相等，故原子核总的自旋是零。但是，当中子与质子的数量不一致时，就会存在剩余的自旋。由于质子带正电荷，而运动的电荷会形成电流，根据电磁物理学的右手定律，这个绕轴旋转的质子将产生一个小磁场（图1-1-1-2）。剩余的自旋意味着剩余的磁场，因此，每个质子都有自己的磁场。人体内质子群可被看作无数自旋着的一个个小磁棒，而且具有南极和北极。这个自旋且带有小磁场的质子在物理学上称为磁矩。自然状态下，生物体内由氢质子形成的小磁矩的方向任意排列（图1-1-1-3）。但是，当存在外磁场（如B）时，这些磁矩的磁场方向就0会与外磁场的方向一致（图1-1-1-4）。具有剩余自旋的质子受外磁场作用而发生反应并改变磁矩的排列方向，这样的元素被称为具有MR活性的元素。图1-1-1-2 氢质子的自旋示意图带正电荷的氢质子在自旋的同时形成电流。根据物理学中右手定量，电流会产生一个小磁场，后者具有南极和北极。氢质子可被看作是一个小磁极或小磁棒图1-1-1-3 氢质子在自然状态下排列方式生物组织的氢质子任意排列，方向杂乱图1-1-1-4 氢质子在外磁场内排列方式在外磁场作用下，氢质子的小磁矩沿外磁场的方向排列，但与外磁场的方向相同（多数）或相反（少数）
人体内有很多MR活性元素（表1-1-1-1）。人们可利用每一种MR活性元素进行MR成像。实际上在活体组织中，氢质子（H）含量最丰富，约占体内所有元素的1/4；在物理特性方面，氢的磁矩最大。综合这两个原因，常规MR成像均以氢元素作为能量来源。下面我们以氢质子为代表，讨论MR的成像原理。表1-1-1-1 活体组织内常见MR活性元素（三）磁化矢量
每个氢质子形成的磁矩都具有一定的大小和方向。在物理学及数学上，将同时具有方向和大小的量称为矢量或向量。大小可以求和，方向可以合并或分解（图1-1-1-5）。图1-1-1-5 矢量的计算和分解示意图二、排列与进动
学习目的 了解磁场对人体的影响。 了解不同磁场强度对质子的影响。 了解不同磁场强度的扫描参数为何不同。
专业术语 B，静磁场，主磁场，外磁场。在MRI系统，B通常指磁体00的场强，单位是Tesla 或Gauss，简称为T或G，1T=10 000G。 M，初始（最大、总的）纵向磁化矢量。0 Hz，赫兹，频率的度量单位。表示每秒运动的周期数。（一）氢质子的排列
自然状态下，人体内氢质子的磁矩排列方向是任意的，总的磁化矢量为零。在静磁场（B）环境下，具有MR活性的氢质子磁矩的排0列方向与B平行。而且，大多数磁矩的方向与B一致，少数与B相000反。B环境下磁矩的方向只有一致或相反两种状态，不存在第三种0状态。
根据量子理论，在静磁场（外磁场）中氢质子有两种能级状态，即低能级和高能级。低能级状态氢质子磁矩的方向与静磁场方向一致，高能级状态氢质子磁矩的方向与静磁场方向相反。这可以借用在河流中游泳的例子，通过形象的描述理解上述能级状态。
一个人在河水中游泳，如果该泳者力量大，他就有能力逆流而上；如果力量小，不能抵抗水流力量的阻击，他只能选择顺流而下。逆流而上者需要付出较大能量，我们说他处于高能级状态；顺流而下者仅需付出较少能量或无须付出能量，我们说他处于低能级状态。
现实生活中，多数人能力有限。因此，顺流而下的人往往多于逆流而上的人。如果水流缓慢，能够逆流而上的人也会较多（图1-1-2-1）。但当水流湍急时，逆流而上的人数就会明显减少，顺流而下的人数相应增多（图1-1-2-2）。图1-1-2-1 水流速度对游泳者的影响河流中有9人在游泳。水流缓慢时，5人顺流而下，4人逆流而上。相互抵消的结果，1人游向下游图1-1-2-2 水流速度对泳者的影响河流中有9人在游泳。水流湍急时，7人顺流而下，2人逆流而上。相互抵消的结果，5人游向下游
假设河水的流速是B（静磁场强度），泳者代表氢质子，所有泳0者各种状态的总和代表总的磁化矢量（M）。那么，在静磁场强度较0低时，处于高能级状态氢质子的数量稍微少于处于低能级状态的氢质子。两者相互抵消后，总的磁化矢量较小。换言之，可用于MR成像的氢质子的绝对数量较少，最后产生的MR信号较小。
当静磁场强度较高时，处于高能级状态的氢质子数量明显少于处于低能级状态的氢质子。两者相互抵消后，总的磁化矢量较大。因此，可用于产生MR信号的氢质子数量较多，最后的MR信号较大。这解释磁场强度增加时，MR信号强度增大的原因（图1-1-2-3）。图1-1-2-3 磁场强度对磁化矢量的影响人体处于静磁场中，体内会产生一个与B方向一致的初始纵向磁化矢量（M）。随着00磁场强度增加，产生的M增大，最后的MR信号也增大0（二）质子的进动
名词解释 进动，Larmor频率，旋磁比
自然状态下，人体组织的氢质子不间断沿自身轴旋转（核自旋）。静磁场环境下，这些氢质子还产生另一种运动，即以静磁场的方向为中轴旋转，作快速的锥形旋转运动（图1-1-2-4）。氢质子的这种旋转类似地球围绕太阳运动，即一方面围绕自身轴旋转，另一方面又以静磁场为中轴旋转。这种运动模式称为进动。图1-1-2-4 静磁场中氢质子进动示意图
在静磁场中，各种物质的氢质子按照特定的频率保持进动。这个频率称为Larmor频率，计算公式如下：
W：进动频率，表示质子每秒进动多少次，单位为Hz或MHz。0
λ：旋磁比，是一个常数，表示在1.0T磁场强度下，MR活性元素的进动频率，单位为MHz/T。各种物质均有自己的λ值，氢质子的λ为42.6 MHz/T。
B：静磁场强度。0
公式1-1-2-1说明两个问题：第一，在相同的静磁场强度下，不同元素仍然保持不同的进动频率，这是我们在MR成像时能够特异性
1选择H，而不受其他MR活性元素干扰的原因，详情后述。第二，同一种质子的进动频率与静磁场强度成正比，例如，质子在3.0T MRI系统的进动频率是1.5T MRI系统进动频率的2倍。常见MR活性元素的旋磁比见表1-1-2-1。表1-1-2-1 不同元素的旋磁比三、共振
学习目的 了解射频脉冲对氢质子和净磁化矢量的影响。 了解射频脉冲翻转角对横向磁化矢量的影响。 了解大、小翻转角与MR信号强度的关系。
名词解释 共振，射频脉冲，激发（激励）。 Z轴，XY平面，翻转角（FA）。
将一种物质置于某种固定的振动频率下，当周围的振动频率和该物质本身固有的振动频率完全一致时，两者发生共振。共振能够发生，实际上是该物质从外界的振动中获取能量，从而引发物质自身振动。当外界的振动停止后，该物质振动的能量来源随即消失，物质自身的振动将逐渐减弱，直至停止。
了解共振原理最常用的试验是声波。如图1-1-3-1所示，每一个音叉都有自身的振动频率。这些音叉中，有两个音叉的振动频率完全一致。如果我们敲打这两个音叉中的一个，另一个音叉将会发生共振。其他的音叉也会发生共振吗？答案是不会有任何反应，因为它们的频率与被敲打音叉的频率不一致，即无共振频率，因而不能发生共振。
总之，共振是这样一种现象：当一种信号传播一定的距离后，如果另一物质的固有频率与该信号的频率相符合，另一物质就会吸收该信号的能量并发生振动。简单说，共振是能量的释放与吸收。要点是，只有当两种物质的固有频率吻合时才会发生共振。频率的一致性越高，能量的交换越有效。图1-1-3-1 音叉共振示意图具有相同振动频率的音叉，在一个音叉振动时将发生能量交换，产生共振
在MR成像过程中，MRI系统会发射具有特定频率的电磁波，即射频脉冲，简写为RF脉冲。RF脉冲是MR成像时能量的来源。欲使体内氢质子和RF脉冲发生共振，RF脉冲的频率应与氢质子的进动频率一致。体内其他的MR活性元素因与氢质子的进动频率不同，故不能与这个RF脉冲发生共振，也不产生MR信号。以特定频率发射RF脉冲，
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