Principles & Applications of Magnetic Resonance Imaging

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威晏萧
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1 MRI 簡介 : 磁共振影像的產生鍾孝文教授台大電機系三軍總醫院放射線部 1 of 105

2 什麼是 MRI ( 磁振造影 )? M : magnetic 磁 R : resonance 共振 I : imaging 影像 2 of 105

3 MRI 的產生人體 = 磁鐵?? 磁鐵運動 = 感應電流?? 經過編碼與計算 = 影像?? 3 of 105

4 MRI 的產生人體 = 磁鐵?? 量子物理現象如何強化人體磁性? 4 of 105

5 器官小磁鐵器官內的氫原子核酷似小磁鐵 5 of 105

6 MRI 的產生磁鐵運動 = 感應電流類似發電機原理如何迫使人體磁性產生運動? 6 of 105

7 射頻激發射頻線圈激發器官小磁鐵使之旋轉 7 of 105

8 MRI 信號的偵測磁生電 ( 法拉第定律 ) 8 of 105

9 MRI 的產生根據位置對信號作編碼 Location-dependent signal 感應電流經過適當計算 = 影像傅立葉轉換 9 of 105

10 MRI 的產生人體 = 磁鐵磁鐵運動 = 感應電流經過適當計算 = 影像 10 of 105

11 什麼是 MRI ( 磁振造影 )? 磁 : 信號的來源共振 : 激發偵測的原理影像 : 信號轉為影像的方式 11 of 105

12 MRI 的產生人體 = 磁鐵磁鐵運動 = 感應電流經過適當計算 = 影像人體磁鐵愈強, 信號愈強? 12 of 105

13 人體磁性強度的影響顯然磁性愈強信號也愈強 13 of 105

14 MRI 的產生人體 = 磁鐵磁鐵運動 = 感應電流經過適當計算 = 影像這些功能需要些什麼設備? 14 of 105

15 MRI 的儀器硬體使人體變成磁鐵的設備迫使磁鐵運動的設備接收信號的設備把信號轉為影像的設備 15 of 105

16 MRI 的儀器硬體使人體變成磁鐵 : 強磁場迫使磁鐵運動 : 射頻線圈接收信號的設備 : 射頻線圈把信號編碼 : 梯度線圈 16 of 105

17 磁共振影像儀 (MRI Systems) GE Signa Horizon Siemens Magnetom 17 of 105

18 MRI 的儀器硬體使人體變成磁鐵 : 強磁場迫使磁鐵運動 : 射頻線圈接收信號的設備 : 射頻線圈把信號編碼 : 梯度線圈 18 of 105

19 射頻線圈 (RF Coils) Head Coil Surface Coils 19 of 105

20 不同線圈的影像比較體線圈頭部線圈表面線圈 20 of 105

21 MRI 的儀器硬體使人體變成磁鐵 : 強磁場迫使磁鐵運動 : 射頻線圈接收信號的設備 : 射頻線圈把信號編碼 : 梯度線圈 21 of 105

22 MRI 的梯度線圈 (Gradient Coil) z gradient coil 22 of 105

23 MRI 主要儀器元件 RF coil 磁鐵 Shim coils Gradient coils 23 of 105

24 儀器硬體的控制當然是用電腦控制掃瞄過程! 控制各線圈的開關時間脈衝序列 (pulse sequence) 24 of 105

25 MRI 脈衝序列 (Gradient Echo) 射頻線圈 t z 梯度線圈 y 梯度線圈 x 梯度線圈 t t t 25 of 105

26 影像掃瞄如何加速? 適當控制各線圈的開關時間改變脈衝序列就可以了在現有硬體的極限以內 26 of 105

27 MRI 脈衝序列 (Gradient Echo) 射頻線圈 t z 梯度線圈 y 梯度線圈 x 梯度線圈 t t t 27 of 105

28 部分迴訊功能 (Fractional Echo) 射頻線圈 t z 梯度線圈 y 梯度線圈 x 梯度線圈 t t t 28 of 105

29 半傅立葉功能 (Half Fourier) 射頻線圈 t z 梯度線圈 y 梯度線圈 x 梯度線圈 t t t 29 of 105

30 實例 GRE ( 梯度迴訊 ) FSE ( 快速自旋迴訊 ) Half Fourier ( 半傅立葉影像 ) EPI ( 面迴訊影像 )... ( 太多了 ) 30 of 105

31 那麼看來... 只需要適當利用脈衝序列控制各線圈,MRI 成像要快要慢隨心所欲可是 of 105

32 腦部 MRI 的不同對比 PDWI T1WI T2WI 32 of 105

33 MRI 影像的表現方式質子密度, T1, T2... 既然成像原理都相同為什麼影像明暗都不一樣? 33 of 105

34 什麼是 MRI ( 磁振造影 )? 磁 : 信號的來源共振 : 激發偵測的原理... 少了一項? 影像 : 信號轉為影像的方式 34 of 105

35 什麼是 MRI ( 磁振造影 )? 磁 : 信號的來源共振 : 激發偵測的原理偵測之前, 信號所發生的變化影像 : 信號轉為影像的方式 35 of 105

36 信號強度組織磁性的 T2 衰減情形磁鐵愈變愈小了! 時間 36 of 105

37 TE 對 T2 對比的影響 TE = 30 TE = 90 TE = of 105

38 MRI 影像的對比偵測之時的信號強弱, 直接影響影像對比可不可以用人為方式在偵測之前改變信號? 38 of 105

39 MRI 影像對比的種類質子密度, T1, T2... 血管攝影? 分子擴散影像? 不勝枚舉! 39 of 105

40 如何控制對比? 脈衝序列 (pulse sequence)! 40 of 105

41 梯度迴訊 (GRE) 射頻線圈 t z 梯度線圈 y 梯度線圈 x 梯度線圈 t t t 41 of 105

42 梯度迴訊 (GRE) 加入反轉回復 (IR) 射頻線圈 t z 梯度線圈 y 梯度線圈 x 梯度線圈 t t t 42 of 105

43 影像對比的產生實例 IR ( 反轉回復 ) STIR ( 短 TI 反轉回復 ) FLAIR ( 腦脊髓液抑制反轉回復 ) MP ( 磁化準備 )... ( 太多了 ) 43 of 105

44 T1 T2 弛緩現象凸顯腫瘤病灶良性神經膠質瘤 (low-grade glioma) 44 of 105

45 多重硬化症 (Multiple Sclerosis) reactivation Pre-Contrast Post-Contrast 45 of 105

46 水影像及脂肪影像 In-phase 水影像脂肪影像 46 of 105

47 選擇性壓制 CSF 信號 (FLAIR) T1WI T2WI FLAIR 47 of 105

48 3D Time-Of-Flight MRA 48 of 105

49 血流流速量測 ( 上腔大靜脈 reversed flow) SVC flow cardiac phase SVC flow profile in one cardiac cycle 49 of 105

50 腦部動態微灌流影像 (perfusion) 動態影像系列腦血量影像 (CBV) 50 of 105

51 神經膠質瘤的 Perfusion MRI F/U at 7 months F/U at 1 year 51 of 105

52 擴散影像用於缺血性中風 T2 影像擴散權重影像早至 2 小時左右即可能觀測到 infarct 區域 52 of 105

53 Hyperacute 缺血性中風 T2 影像擴散權重影像 5 小時 after symptom onset 53 of 105

54 擴散現象的不等向性 (Anisotropy) 水分子順著纖維方向擴散最快 54 of 105

55 典型擴散不等向性的影像表現 b = 0 slice read phase 人腦影像反映白質神經纖維方向性 55 of 105

56 心肌纖維 Tracking 纖維方向 ( 擴散張量影像 ) 56 of 105

57 擴散張量 Fiber Tracking Corpus callosum 白質神經纖維路徑 57 of 105

58 老鼠腦部 T2* 影像正常空氣呼吸純氧 58 of 105

59 視覺刺激時的 MR 信號改變受刺激時信號增強 59 of 105

60 視覺刺激所得的 T2* 影像 Kwong et al., PNAS of 105

61 腦功能影像 ( 左耳聽覺刺激 ) 灰階 : 解剖位置彩色 : 神經元活化區 61 of 105

62 缺血性中風的 MR 化學位移影像 T1 影像區域頻譜 62 of 105

63 神經膠質瘤的 MR 化學位移影像 63 of 105

64 神經膠質瘤的 NAA Map 64 of 105

65 神經膠質瘤的 Choline Map 65 of 105

66 腦部以外的應用呢? 那還用說, 保證一大堆! 腹腔骨骼心肺胎兒動物植物礦物就看怎麼發揮 66 of 105

67 肝臟腫瘤 MR 影像 Pre Gd Arterial phase Portal venous phase VIBE MIP 67 of 105

68 膽道攝影 (MR Cholangiography) 原始 T2 TSE 影像 MIP ( 最大亮度投影 ) 68 of 105

69 Contrast-Enhanced 3D Body MR 影像腸道影像關節影像 69 of 105

70 心臟型態與功能 MR 影像 Morphology Coronary arteries Viability 70 of 105

71 動態血管攝影 71 of 105

72 胎兒腦部髓鞘化 (myelination) 的 MRI 2D TrueFISP (1 sec scan) 72 of 105

73 胎兒腦部 in utero MRI 與 Histology Immature cortex Intermediate zone Row of migrating neurons Germinal matrix 22 weeks gestation 73 of 105

74 植物 MR 影像蔥絲瓜 74 of 105

75 植物 MR 影像黃瓜苦瓜 75 of 105

76 Double Quantum Filter (?? 啥米碗糕?) Tendon in rat tail (highly structured collagen fibers) 完全非傳統的 MRI contrast 76 of 105

77 喂! 太多了吧! 對不起, 以後這些變化只會更多型態 + 功能 + 代謝 = 綜合診斷無放射性不是 MRI 的最重要優點多樣性資訊才是! 77 of 105

78 聽完 Fancy 的 MRI 之後太棒了! 趕快拿來做研究按完 Return, 影像就出來了? 可惜天下沒有白吃的午餐不然你們也不需要我來上課 78 of 105

79 我的 MRI 機器出了什麼問題? 別人掃描這樣! 我掃描成這樣? 79 of 105

80 我的 MRI 機器出了什麼問題? 別人掃描這樣! 我掃描成這樣? 80 of 105

81 你不是告訴我成像可以加速嗎? TSE T2WI EPI T2WI 81 of 105

82 這和我有什麼關係? 我醫師負責診斷, 照相沒我的事? 我放射師會操作機器就可以照相了? 我是研究生, 只要做出論文就好? 我是外系的, 只應用 MRI 做為工具? 82 of 105

83 只是簡單的 Multi-Echo 而已呀? 燒杯內裝純水 1st 2nd 3rd 4th 83 of 105

84 水影像及脂肪影像 In-phase 水影像脂肪影像 84 of 105

85 儀器不是有 Fat Suppression 功能嗎? 是機器的問題? 還是操作員的問題? 85 of 105

86 選擇性壓制 CSF 信號 (FLAIR) T1WI T2WI FLAIR 86 of 105

87 那麼第四腦室的 FLAIR 怎麼說? 腦室內出血? 完全正常? 87 of 105

88 3D Time-Of-Flight MRA 88 of 105

89 有沒有 Stenosis? MRA XRA 89 of 105

90 同樣是 MRA 呀幾乎正常? 血管呢? 90 of 105

91 腦功能影像 ( 左耳聽覺刺激 ) 灰階 : 解剖位置彩色 : 神經元活化區 91 of 105

92 到底哪一個 fmri 才是對的? 操作員甲操作員乙 92 of 105

93 了不起! 腦脊髓液 (CSF) 也會思考! 93 of 105

94 神經膠質瘤的 Perfusion MRI 與 MRS 94 of 105

95 同樣機器同樣條件的 MRS 同一筆數據耶! 怎麼差異那麼大? 95 of 105

96 您畢業後要走這行嗎? 您要走這行? 所有的困難您都會逐漸碰上畢業後改行? 一學期要學通, 更是困難 96 of 105

97 MRI : 功能強大難以精通請各位不妨自問 : 實驗結果不是您自己的錯嗎? 您確定不需要好好學嗎? 我相信您需要再多學一些 97 of 105

98 看看 MRI 發展的速度 ( 昨日與今日 ) Brain MRI (1980 JCAT) 今日常見的 MRI 98 of 105

99 MRI 的今日 ( 國內 ) 1.5 Tesla 腦功能影像 ( 左耳聽覺刺激 ) 99 of 105

100 MRI 的今日 ( 國內 1.5 Tesla) Cortical surface Cortical inflation 100 of 105

101 MRI 的今日 ( 國內 1.5 T) : 大腦認知反應 professional amateur corrected p-value 0.05 corrected p-value of 105

102 MRI 的今日 ( 國內 ) : 白質神經纖維走向胼肢體 102 of 105

103 MRI 不久後的未來?? ( 以 CSI 為例 ) 每一個影像的點都含多種多維頻譜及蛋白質結構 103 of 105

104 MRI 不久後的未來?? ( 以 CSI 為例 ) 活體蛋白質結構與功能 104 of 105

105 怎麼樣? 醒醒! 該好好唸書了, 是不? 歡迎有志者加入行列不要寄望一學期就學通 MRI! 後悔退選絕不嫌太遲 105 of 105

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untitled ( ) Medical Imaging II 1of 103 Ultrasound Imaging 2of 103 雷率 20 KHz 3of 103 了? 4of 103 理離 5of 103 (probe, transducer) (piezoelectric) 類 6of 103 料 7of 103 理 To ultrasound transmitter/receiver Coaxial