磁共振成像技术与应用

MR是继X线和CT后又一个里程碑式的成像技术，在医学影像诊断领域发挥着举足轻重的作用，尤其在影像科的科研工作中占据重要地位。学习、掌握MR相关临床、科研知识，首先必须跨过的是MR成像原理这道坎。众所周知，与MR有关的各类专业书籍大多在章都会介绍MR 成像原理，因篇幅和主题的关系，内容大都比较粗浅，各级医师都会感觉高深莫测、艰深晦涩。本人从事MR工作30余年，阅读MR成像原理内容有数十遍，但合上书本依然有囫囵吞枣之感，而且许多同行都有同感，除了这方面知识确实不易理解以外，或许主要与医学生的背景知识与理工科的语言出入较大有关。因此，为医学专业撰写一本通俗易懂的MR成像原理图书一直是本人的夙愿，但鉴于本人学识疏浅，迟迟不敢动笔，直到三年前与李懋老师的一次交流，才促成本书的启动。李懋老师是一位有医学背景，同时在阐述MR成像原理方面颇有建树的青年才俊，其微信公众号“懋氏百科全书”在业界声名远扬，粉丝无数，成为众多年轻影像科医生在临床、科研工作中追本溯源的好去处。博采众长、深入浅出地阐述MR成像原理是编写本书的初心和追求的目标，为此，本书的原理部分有幸请到各大影像厂商熟悉MR相关技术的科学家参与编写，也很荣幸地得到华东师范大学从事MR 序列研究的李建奇教授团队的鼎力支持，期望据此保证本书原理部分的先进性和全面性。同时，MR成像技术发展日新月异，很多新技术尽管尚未在临床普及，但不失为科研工作的良好工具，因此本书尽量囊括MR成像技术，这是本书的亮点之一。诚然，要成为广大影像科医生的MR工具书，除了介绍MR成像技术原理之外，还应重点介绍其在临床、科研方面的应用，因此，编委会构建初始即邀请上海市各大医院的放射科专家加入，从而保证本书MR应用部分的临床适用性和权威性。
本书共分16章，内容涵盖MR成像原理、各种成像技术和MRI对比剂，重点介绍一些成像技术，分门别类，遵循先原理后应用的原则展开，应用部分包含临床和科研两大范畴，大部分源自作者的心得体会，但尚有部分内容属于文献知识；全书均采用图文并茂、言简意赅的写作风格，期许架起一座贯通理工科和医科语言表达差异的桥梁，成为影像科医生、医学生、MR相关研究人员和工程师的工具书、的参考书。
真诚地感谢各位参编专家在本书编写过程中给予的大力支持，正是他们的无私奉献和严谨的治学态度，才使得本书内容全面、先进、具体、实用，保证了本书高质量的完成。同时，还要感谢诸多未出现在编者名录中但为本书提供了珍贵图例的专家、医院。
本书编写过程中，很多章节采取了原理和应用部分由不同编者完成的方式，有些MR成像技术的应用由不同医院的专家撰写后再由主编统筹、归纳。虽然经过多次修改、汇总，但疏漏和错误在所难免，敬请同道不吝指正。
汤光宇2022.6

MRI原理一直是影像科医师和相关临床医师理解MRI的难点，但又是深入学习、应用、研究MRI不可逾越的门槛。因此，本书旨在从影像医师角度阐述MRI的成像物理基础、成像原理，帮助临床医生理解、认识MRI以及相关的应用。本书共16章，第1~6章主要介绍MR成像原理、各种MR扫描序列、MR扫描参数、如何实现快速成像、MRI伪影及处理等知识，原理部分涵盖一些耳熟能详的概念，如核、磁、共振、K空间、弛豫、静磁场、射频场、梯度场等，有助于读者对后续知识的理解。第7~15章主要介绍各种常用的、的MRI技术，前者包括MRI脂肪抑制技术、MRA、DWI、MR灌注成像、BOLD、MRS、 MR流体成像及周围神经MR成像技术，后者集中介绍了17种MR定量技术，分门别类地叙述便于读者理解、应用。第16章是MRI对比剂，除了介绍钆剂、铁剂、肝特异性对比剂外，对MR靶向对比剂探针的设计也做了简单介绍，希望能起到举一反三的作用。每个成像技术后面都附有应用部分，包括临床应用和科研应用两部分。

汤光宇，主任医师，教授，同济大学附属第十人民医院放射科主任，博士生导师，医学博士，医学专长:医学影像诊断，尤其擅长磁共振诊断。上海市放射诊断专业委员会青年委员，MRI组组长。上海市中西医结合学会影像学专业委员会委员。闸北区医学会理事，放射学组组长。European Radiology审稿人，《临床放射学杂志》编委。上海市科委课题评审专家。

章  磁共振成像基本原理 001
节  医用磁共振的发展史 001 第二节 核003 第三节磁004 第四节 共振 007 第五节  磁共振信号及弛豫 009 第六节 空间定位016 第七节 K空间021
第二章  磁共振安全及相关注意事项 026
节  磁共振场地相关注意事项 026 第二节  静磁场的生物效应及安全注意事项 028 第三节  射频场的生物效应及安全注意事项 030 第四节  梯度场的生物效应及安全注意事项 031 第五节 超导安全注意事项 033 第六节 非磁性相关安全注意事项 035 第七节  接受检查者安全注意事项 035 第八节 磁共振设备的清洁及消毒.037
第三章 磁共振基本序列及图像对比度 0399
节  磁共振图像特点及对比度 039 第二节  磁共振序列的基本结构 043 第三节  磁共振序列的分类与命名 045 第四节  自旋回波类序列 047 第五节 梯度回波类序列 056 第六节 反转恢复序列06 第七节平面回波成像070 第八节 混合序列 073 第九节 其他特殊序列_074 第十节 3D扫描序列 075
第四章  磁共振扫描参数及质量控制 080
节  磁共振图像的质量控制 080
第二节 扫描参数分类084 第三节 几何类参数 085 第四节 信噪比参数 087 第五节 对比度参数 091 第六节 空间分辨率参数093 第七节  提高扫描速度的参数 096 第八节 运动补偿参数097 第九节 后处理参数 102
第五章 磁共振快速成像技术 103
节  磁共振成像时间 103 第二节  硬件系统相关影响因素 104 第三节 多片技术 106 第四节 减少信号采集次数 109 第五节 减少相位编码线数目110 第六节 缩短TR 112 第七节  改变信号读出模式 113 第八节 并行采集技术1114 第九节  多层同时成像技术 119 第十节 压缩感知121 第十一节 优化扫描流程 123 第十二节 不适当的加速方法 124
第六章 磁共振成像相关伪影及处理 126
节 伪影概述 126 第二节 卷褶伪影 128 第三节 化学位移伪影 131 第四节 运动相关伪影13 第五节  自由感应衰减伪影 135 第六节 Gibbs 伪影 136 第七节 部分容积效应137 第八节 磁化率伪影138 第九节 交叉伪影139 第十节  并行采集技术相关伪影 140 第十一节 介电伪影142 第十二节 硬件系统相关伪影.144
第七章 脂肪抑制技术 148
节 脂肪抑制的意义148 第二节 脂肪和水的区别 151 第三节 脂肪抑制技术方法概述 152 第四节 时间选择法脂肪抑制序列 153 第五节 频率选择法脂肪抑制序列 155 第六节 频率衰减反转恢复序列 157
第七节  水激发脂肪抑制序列 159 第八节 DIXON水脂分离技术161 第九节  脂肪抑制技术在各部位的临床应用 164
第八章  磁共振血管成像 179
节 血流的信号特点 179 第二节  流入增强血管成像 181 第三节 相位对比血管成像.185 第四节 4D-flow MRI原理及在心脏疾病的应用 189 第五节 增强血管成像 193 第六节 ASL血管成像196 第七节  其他不注射对比剂血管成像法 197
第九章 磁共振扩散加权成像 201
节  扩散加权成像的物理基础及脉冲序列 201 第二节  扩散加权成像的特有参数及图像对比 205 第三节  表观扩散系数及其临床意义 205 第四节  扩散张量成像的基本概念及应用 226 第五节  体素内不相干运动的基本概念及应用 229 第六节  扩散峰度成像的基本概念及应用 237 第七节 拉伸指数模型及应用..241 第八节  高级纤维束成像技术及其应用 243
第十章 磁共振灌注成像 246
节 概述.246 第二节  磁共振灌注成像的分类 247 第三节 T2（T2*）加权灌注成像及应用 248 第四节 T1 加权灌注成像及应用 251 第五节  动脉自旋标记成像及应用 260
第十一章 功能磁共振成像265
节  基于血氧水平依赖的功能磁共振成像原理 265 第二节 任务态功能磁共振成像. 266 第三节  静息态功能磁共振成像 269 第四节  静息态功能磁共振的应用 275
第十二章 磁共振波谱成像28
节  磁共振波谱基本概念 283 第二节  谱线的特征及意义 285 第三节  磁共振波谱的主要代谢产物286 第四节  磁共振波谱的序列及扫描参数 288 第五节  磁共振波谱的临床应用 298
第十三章 磁共振流体成像 310
节  时间空间标记反转脉冲成像技术 310 第二节  新鲜血液成像、血管成像原理及临床应用 319 第三节  流动敏感黑血成像技术 325 第四节  基于流动敏感黑血技术的颅脑三维高分辨率增强磁共振成像（“萤火虫”增强） 328 第五节  反向对比结合MRA成像技术及临床应用 330
第十四章 周围神经磁共振成像 336
节  周围神经磁共振成像技术 336 第二节  周围神经磁共振成像技术临床应用 339
第十五章 磁共振定量技术 355
节 概述 355 第二节 T2 mapping技术及应用355 第三节 T2’mapping技术及应用 365 第四节 T1 mapping技术及应用 370 第五节 T1 p mapping技术及应用 380 第六节  脂肪定量技术及应用 385 第七节  磁敏感加权成像及应用 388 第八节 定量磁化率成像及应用 400 第九节 蛋白相关定量技术及应用 407 第十节  糖胺聚糖化学交换饱和转移成像技术及应用 413 第十一节 pH定量技术及应用..416 第十二节  超短回波成像技术及应用 419 第十三节  零回波时间成像技术及应用 437 第十四节  磁共振温度测量技术及应用 440 第十五节 超极化成像技术及应用 442 第十六节 磁共振弛豫定量技术及应用444 第十七节 快速定量图谱技术及应用446 第十八节 磁共振弹性成像技术及应用451
第十六章 磁共振成像对比剂 458
节 钆对比剂的原理及应用458 第二节  肝特异性对比剂（钆塞酸二钠）的原理及应用 467 第三节 铁对比剂的原理及应用 474 第四节 MR靶向对比剂的原理和类别 477

MRI原理一直是影像科医师和相关临床医师理解MRI的难点，但又是深入学习、应用、研究MRI不可逾越的门槛。因此，本书旨在从影像医师角度阐述MRI的成像物理基础、成像原理，帮助临床医生理解、认识MRI以及相关的应用。本书共16章，第1~6章主要介绍MR成像原理、各种MR扫描序列、MR扫描参数、如何实现快速成像、MRI伪影及处理等知识，原理部分涵盖一些耳熟能详的概念，如核、磁、共振、K空间、弛豫、静磁场、射频场、梯度场等，有助于读者对后续知识的理解。第7~15章主要介绍各种常用的、的MRI技术，前者包括MRI脂肪抑制技术、MRA、DWI、MR灌注成像、BOLD、MRS、 MR流体成像及周围神经MR成像技术，后者集中介绍了17种MR定量技术，分门别类地叙述便于读者理解、应用。第16章是MRI对比剂，除了介绍钆剂、铁剂、肝特异性对比剂外，对MR靶向对比剂探针的设计也做了简单介绍，希望能起到举一反三的作用。每个成像技术后面都附有应用部分，包括临床应用和科研应用两部分。

汤光宇，主任医师，教授，同济大学附属第十人民医院放射科主任，博士生导师，医学博士，医学专长:医学影像诊断，尤其擅长磁共振诊断。上海市放射诊断专业委员会青年委员，MRI组组长。上海市中西医结合学会影像学专业委员会委员。闸北区医学会理事，放射学组组长。European Radiology审稿人，《临床放射学杂志》编委。上海市科委课题评审专家。