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
什麼是 MRI ( 磁振造影 )? M : magnetic 磁 R : resonance 共振 I : imaging 影像 2 of 105
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
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
器官小磁鐵 器官內的氫原子核酷似小磁鐵 5 of 105
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
射頻激發 射頻線圈激發器官小磁鐵使之旋轉 7 of 105
MRI 信號的偵測 磁生電 ( 法拉第定律 ) 8 of 105
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
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
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
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
人體磁性強度的影響 顯然磁性愈強信號也愈強 13 of 105
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
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
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
磁共振影像儀 (MRI Systems) GE Signa Horizon Siemens Magnetom 17 of 105
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
射頻線圈 (RF Coils) Head Coil Surface Coils 19 of 105
不同線圈的影像比較 體線圈頭部線圈表面線圈 20 of 105
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
MRI 的梯度線圈 (Gradient Coil) z gradient coil 22 of 105
MRI 主要儀器元件 RF coil 磁鐵 Shim coils Gradient coils 23 of 105
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
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
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
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
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
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
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
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... 31 of 105
腦部 MRI 的不同對比 PDWI T1WI T2WI 32 of 105
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
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
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
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
TE 對 T2 對比的影響 TE = 30 TE = 90 TE = 150 37 of 105
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
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
如何控制對比? 脈衝序列 (pulse sequence)! 40 of 105
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
梯度迴訊 (GRE) 加入反轉回復 (IR) 180 0 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
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
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
多重硬化症 (Multiple Sclerosis) reactivation Pre-Contrast Post-Contrast 45 of 105
水影像及脂肪影像 In-phase 水影像脂肪影像 46 of 105
選擇性壓制 CSF 信號 (FLAIR) T1WI T2WI FLAIR 47 of 105
3D Time-Of-Flight MRA 48 of 105
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
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
神經膠質瘤的 Perfusion MRI F/U at 7 months F/U at 1 year 51 of 105
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
Hyperacute 缺血性中風 T2 影像 擴散權重影像 5 小時 after symptom onset 53 of 105
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
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
心肌纖維 Tracking 纖維方向 ( 擴散張量影像 ) 56 of 105
擴散張量 Fiber Tracking Corpus callosum 白質神經纖維路徑 57 of 105
老鼠腦部 T2* 影像 正常空氣 呼吸純氧 58 of 105
視覺刺激時的 MR 信號改變 受刺激時信號增強 59 of 105
視覺刺激所得的 T2* 影像 Kwong et al., PNAS 1992 60 of 105
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
缺血性中風的 MR 化學位移影像 T1 影像 區域頻譜 62 of 105
神經膠質瘤的 MR 化學位移影像 63 of 105
神經膠質瘤的 NAA Map 64 of 105
神經膠質瘤的 Choline Map 65 of 105
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
肝臟腫瘤 MR 影像 Pre Gd Arterial phase Portal venous phase VIBE MIP 67 of 105
膽道攝影 (MR Cholangiography) 原始 T2 TSE 影像 MIP ( 最大亮度投影 ) 68 of 105
Contrast-Enhanced 3D Body MR 影像 腸道影像 關節影像 69 of 105
心臟型態與功能 MR 影像 Morphology Coronary arteries Viability 70 of 105
動態血管攝影 71 of 105
胎兒腦部髓鞘化 (myelination) 的 MRI 2D TrueFISP (1 sec scan) 72 of 105
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
植物 MR 影像 蔥 絲瓜 74 of 105
植物 MR 影像 黃瓜 苦瓜 75 of 105
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
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
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
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
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
你不是告訴我成像可以加速嗎? TSE T2WI EPI T2WI 81 of 105
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
只是簡單的 Multi-Echo 而已呀? 燒杯內裝純水 1st 2nd 3rd 4th 83 of 105
水影像及脂肪影像 In-phase 水影像脂肪影像 84 of 105
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
選擇性壓制 CSF 信號 (FLAIR) T1WI T2WI FLAIR 86 of 105
那麼第四腦室的 FLAIR 怎麼說? 腦室內出血? 完全正常? 87 of 105
3D Time-Of-Flight MRA 88 of 105
有沒有 Stenosis? MRA XRA 89 of 105
同樣是 MRA 呀 幾乎正常? 血管呢? 90 of 105
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
到底哪一個 fmri 才是對的? 操作員甲 操作員乙 92 of 105
了不起! 腦脊髓液 (CSF) 也會思考! 93 of 105
神經膠質瘤的 Perfusion MRI 與 MRS 94 of 105
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
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
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
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
MRI 的今日 ( 國內 ) 1.5 Tesla 腦功能影像 ( 左耳聽覺刺激 ) 99 of 105
MRI 的今日 ( 國內 1.5 Tesla) Cortical surface Cortical inflation 100 of 105
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 0.05 101 of 105
MRI 的今日 ( 國內 ) : 白質神經纖維走向 胼肢體 102 of 105
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
MRI 不久後的未來?? ( 以 CSI 為例 ) 活體蛋白質結構與功能 104 of 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