磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是一种新的非创伤性的成像方法，它不是利用电离辐射，而是用磁共振这一物理现象，使人体内部解剖结构得以显示。1946年发现了磁共振这一物理现象，1973年Lauterbur开始应用到医学影像上，以后发展迅速，制造了磁共振扫描机，获得了人体各部位的高质量图像。

含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核带正电，其质子有自旋运动，犹如电流通过环形线圈，在其周围产生一磁场，其大小、方向可用磁矩 表示，从而氢质子成为一个微观的磁体偶极子，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下，用特定频率的射频脉冲（radiofrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程，而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间。有两种弛豫时间：一种是纵向弛豫时间，反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90°射频脉冲使质子由纵向磁化转到横向磁化，当90°脉冲停止后，横向磁化再恢复到纵向磁化激发前状态的63%所需时间，称T ₁。另一种是横向弛豫时间，反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化衰减至其原有值的37%的时间，称T ₂。

人体不同器官的正常组织与病理组织的T ₁与T ₂是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。把检查层面分成一定数量的小体积，即体素。用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T ₁值（或T ₂值）后进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。

MRI的成像有许多优势，主要有高的软组织对比分辨率，无骨伪影干扰，多参数成像，可获得T ₁WI、T ₂WI和PDWI，便于比较对照；多方位成像，可获得冠状面、矢状面和横断面的断层像；流空效应，不用对比剂即可使血管及血管病变成像。用顺磁性物质钆作为对比剂增强检查，效果好，不良反应少，在诊断上具有显示病变敏感、确定病变位置与定量诊断准确等优势。

氢原子核只有一个质子，没有中子。质子带正电荷，并做自旋运动，因此产生磁场，每个质子均为一个小磁体，其磁场强度和方向用磁矩或磁矢量来描述。在人体进入静磁场以前，体内质子的磁矩取向是任意和无规律的，因此磁矩相互抵消，质子总的净磁矢量为零。如果进入一个强度均匀的静磁场（即外磁场），则质子的磁矩按外磁场的磁力线方向呈有序排列，其中平行于外磁场磁力线的质子处于低能级状态，数目略多，而反平行于外磁场磁力线的质子处于高能级状态，数目略少，相互抵消的结果产生一个与静磁场磁力线方向一致的净磁矢量，称为纵向磁化。

在静磁场中，有序排列的质子不是静止的，而是做快速的锥形旋转，称为进动，进动速度用进动频率表示，即每秒进动的次数。外磁场场强越强，进动频率越快。

当向静磁场的人体发射与质子进动频率相同的RF脉冲时，质子才能吸收RF脉冲的能量，即受到激励，由低能级跃迁到高能级，从而使纵向磁化减少，与此同时，RF脉冲还使质子处于同步同速进动，即处于同相位。这样，质子在同一时间指向同一方向，其磁矢量也在该方向叠加起来，产生横向磁化。

终止RF脉冲后，宏观磁化矢量并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，此过程称为弛豫时间，所用的时间称为弛豫时间。弛豫的过程即为释放能量和产生MR信号的过程。

（1）纵向弛豫与横向弛豫：中断RF脉冲后，质子释放能量，逐一从高能状态返回到低能状态，因此纵向磁化逐渐增大，直至缓慢恢复到原来的状态，此过程呈指数规律增长，称为纵向弛豫；与此同时，质子不再被强制处于同步状态（同相位），由于每个质子处于稍有差别的磁场中，开始按稍有不同的频率进动，指向同一方向的质子散开，导致横向磁化很快减少到零，此过程亦呈指数规律衰减，称为横向弛豫。

（2）纵向弛豫时间与横向弛豫时间：纵向磁化由零恢复到原来数值的63%时所需时间，称为纵向弛豫时间，简称T ₁；横向磁化由最大衰减到原来值的37%时所需的时间，称为横向弛豫时间，简称T ₂。

（3） T ₁和T ₂反映物质特征，而不是绝对值。T ₁的长短同组织成分、结构和磁环境有关，与外磁场场强也有关系；T ₂的长短与外磁场和组织内磁场的均匀性有关。人体正常与病变组织的T ₁和T ₂值是相对恒定的，而且相互之间有一定的差别，这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。

MRI是通过一定的脉冲序列实现的。

（1）脉冲序列：施加RF脉冲后，纵向磁化减少、消失，横向磁化出现。使纵向磁化倾斜90°脉冲，称为90°脉冲，而倾斜180°的脉冲则为180°脉冲。施加90°脉冲后，等待一定时间，施加第二个90°脉冲或180°的脉冲，这种连续施加脉冲即为脉冲序列。脉冲序列决定着将从组织获得何种信号。

（2）重复时间（repetition time，TR）：指在脉冲序列中，两次RF激励脉冲之间的间隔时间。TR的长短决定着能否显示组织间T ₁的差别，使用短TR可获得T ₁信号对比，而长TR则不能。

（3）回波时间（echo time，TE）：指从RF激励脉冲开始至获得回波的时间。TE决定T ₂信号加权，使用长TE可获得T ₂信号对比。

（4） T ₁加权像（T ₁ weighted image，T ₁WI）、T ₂加权像（T ₂ weighted image，T ₂WI）和质子密度加权像（proton density weighted image，PDWI）：自旋回波脉冲序列是临床最常用的脉冲序列之一。在SE序列中，选用短TR（通常﹤500毫秒）、短TE（通常﹤30毫秒）所获图像的影像对比主要由T ₁弛豫时间差异决定，此种图像称为T ₁加权像；选用长TR（通常﹥1500毫秒）、长TE（通常﹥80毫秒）所获图像的影像对比主要由T ₂弛豫时间差异决定，此种图像称为T ₂加权像；选用长TR、短TE所获图像的影像对比，既不反映T ₁弛豫时间差异，也不反映T ₂弛豫时间差异，而主要由组织间质子密度差别所决定，此种图像称为质子密度加权像。

MR成像中常用的脉冲序列有自旋回波（spin echo，SE）序列、梯度回波（gradient echo，GRE）序列、反转恢复（inversion recovery，IR）序列等，每种序列中包括多种类型，临床上应根据不同检查部位和目的选择应用。

常规SE脉冲序列是临床上最常用的成像序列。该序列先发射一次90°RF激励脉冲，继而施加多个180°复相位脉冲使质子相位重聚，产生自旋回波信号。通过调节TR和TE的长短可分别获得反映组织T ₁、T ₂及质子密度特性的MRI图像。其中T ₁WI具有较高的信噪比，适于显示解剖结构，也是增强检查的常规序列；T ₂WI则更易于显示水肿和液体，而病变组织常含有较多水分，在T ₂WI上显示为高信号，因而更易于显示病变；PDWI常可较好地显示出血管结构。

常规SE脉冲序列的主要优点是图像质量高，用途广，缺点是扫描时间相对较长。因此，在常规SE序列的基础上，开发了快速自旋回波（FSE）序列，使扫描时间显著缩短。

GRE序列常用的快速成像脉冲序列，具有多种类型，其中常规GRE脉冲序列最为成熟，临床应用也最多。该序列由一次的﹤90°的小角度（或稍大于90°，但不使用90°）激励脉冲和读出梯度的反转构成。读出梯度的反转用于克服梯度场带来的去相位，使质子相位重聚产生回波，由于是梯度复相位产生回波，故称GRE。

GRE序列的主要优点是扫描速度快、成像时间短，而空间分辨力及信噪比均较高。主要用于屏气下腹部单层面快速扫描、动态增强扫描、血管成像、关节病变等检查。快速GRE成像序列进一步提高了扫描速度，能够在一次屏气下完成十几个层面的扫描成像。

IR脉冲序列首先使用一次180°反转脉冲使全部质子的净磁矢量反转180°，达到完全饱和；继而当质子的纵向磁化恢复一定时间后，施加一次90°脉冲使已恢复的纵向磁化翻转为横向磁化，以后再施加1次180°复相位脉冲，取得SE。由于取得SE，故也可称为反转恢复自旋回波（IRSE）。

IR脉冲序列主要用于获取重T ₁WI，以显示解剖，通过选择适当的反转时间（time of inversion，TI）可得到不同质子纵向磁化的显著差异，获得比SE脉冲序列更显著的T ₁加权效果。IR脉冲序列还可用于增强检查，使顺磁性对比剂的短T ₁增强效果更明显。IR脉冲序列的主要优点是T ₁对比效果好、信噪比高，缺点是扫描时间长。

是IR脉冲序列的一个类型，特征是选择特殊的T ₁值，恰好使脂肪质子的纵向磁化恢复到0点时施加90°脉冲，因此在90°脉冲后脂肪质子无横向磁化而无信号产生。主要用途是在T ₁WI中抑制脂肪的短T ₁高信号，即脂肪抑制（fat suppression）。

是IR序列的另一个类型，其特征是选择特殊的T ₁值，使游离水信号被抑制，主要用于T ₂WI和PDWI中抑制脑脊液的高信号，使脑实质内的结合水的长T ₂病变显示更清晰，在中枢神经系统检查中应用价值较大。

EPI是目前成像速度最快的技术，可在30ms内采集一幅完整的图像，使每秒钟获取的图像达到20幅。EPI技术可与所有常规成像序列进行组合。

EPI最大的优点是扫描时间极短而图像质量相当高，可最大限度地去除运动伪影，除适用于心脏成像、腹部成像、流动成像外，还可以进行灌注和弥散成像等功能成像。此外，还可用于实时MRI和介入MRI。

短T ₁高信号可来源于脂肪、亚急性期血肿、富含蛋白质的液体及其他顺磁性物质，采用如STIR等特殊的脉冲序列可将图像上由脂肪成分形成的高信号抑制下去，使其信号强度降低，即脂肪抑制，而非脂肪成分的高信号不被抑制，保持不变，从而可鉴别出是否为脂肪组织。

MRI是目前唯一可以用以无创评价软骨病变的成像技术。软骨主要由胶原纤维、糖蛋白、软骨细胞和水构成，由浅入深分成表浅带、过渡带、放射带和钙化带。水分布于软骨基质内，是MRI成像的主要成分，分布于胶原纤维和糖蛋白之间的水分子，受周围晶格环境的影响，其T ₂弛豫很快，胶原纤维的浓度、胶原纤维的方向均影响T ₂弛豫，软骨的T ₂值在35～40ms，相邻的组织分别为关节液体和软骨下骨质，对成像有一定的技术要求。

dGEMRIC是根据有关固定电荷密度（the fixed charge density，FCD）在软骨组织中电离子分布的理论进行磁共振成像的。对显示关节软骨中蛋白多糖的缺失以及软骨退变的早期诊断有重要意义。葡萄糖胺聚糖带负电荷，而对比剂Gd-DTPA也带负电荷，将其从静脉注入人体，经过1～2小时代谢，由于关节软骨内部电荷与Gd-DTPA相互作用便可使其分布于关节软骨中蛋白多糖缺失的部分，在T ₁加权图像上显示为软骨内部局部信号增高。联合使用数字图像分析技术，可对软骨退变早期蛋白多糖的缺失做出定量诊断。

3D-FFE-WATS技术是应用频率和空间双选择脉冲仅激励某一层面中的水成分，而脂肪质子自旋仍处于平衡状态，因而不产生信号。在3D-FFE-WATS序列上，关节软骨呈明显高信号，软骨下骨髓和关节液为低信号，与非常亮的关节软骨形成鲜明对比，脂肪组织抑制的均匀且彻底，呈明显低信号。WATS序列缩短了扫描时间，具有更加均匀的抑脂效果，使软骨与周围组织的CNR效率值大大提高。Bauer等发现WATS序列对磁场变化不敏感，软骨的高信号和周围组织的强烈对比，可以清晰勾画出其轮廓，成功显示软骨厚度、定量分析软骨容积。

是一种根据水分子的布朗运动，通过ACD值的检测数据来成像的技术。目前主要是反映水分子的扩散程度。应用弥散加权成像能发现常规序列上软骨尚未改变的更早期信号软骨病变。关节软骨内最重要的成分是水，软骨内水的含量约80%，既可以在基质内自由移动，又可以和软骨基质中蛋白多糖聚体上的氨基多糖进行可逆性的结合。此外，胶原纤维也可以限制水分子的活动并最大程度阻止蛋白多糖和水分子的结合。在骨性关节炎早期，主要是蛋白多糖的减少，导致软骨内水含量增高，而且由于胶原的降解、氨基葡聚糖的丢失，软骨内水分增加，软骨内水分子自由扩散受限减弱，从而导致自由扩散速度加快，软骨的表观扩散系数增加，从而使病变区的信号减低。

T ₁ρ反映的是自旋晶格弛豫时间，成像机理是在自旋回波或梯度回波序列的基础上，在纵轴方向的磁化矢量翻转到横轴上时，于横向磁化矢量的方向施加二次相位不同的自旋锁定脉冲，此时磁化矢量变得有序或自旋锁定，而在射频磁场B1锁定的旋转坐标系中弛豫。在自旋锁定期间，自旋被锁定的磁化矢量将按照T ₁ρ时间常量在旋转坐标系中进行自旋晶格弛豫。通过逐步增加自旋锁定时间（spin-locking times，TSL）可采集不同强度的T ₁ρ加权信号、计算出T ₁ρ图。T ₁ρ能反映自由水与结合水之间的相互作用，也就是水分子与周围大分子之间发生的能量交换或质子交换，为发现和监测关节软骨早期退变提供了一个新的生理成像手段。

T ₂ mapping成像是通过测量磁共振T ₂弛豫时间来定量分析关节软骨内组织成分的变化，从而为早期诊断提供重要依据并指导临床进行早期治疗，以防止软骨发生不可逆性改变。因此，MR T ₂ mapping成像对诊断早期关节关节软骨损伤有很高的临床价值。

MRA是使血管成像的MRI技术，一般无需注射对比剂即可使血管显影，安全无创，可多角度观察，但目前MRA对显示小血管和小病变仍不够满意，还不能完全代替DSA。常用的MRA技术有时间飞跃（time of flight，TOF）法和相位对比（phase contrast，PC）法。近年来，为提高MRA的准确性，又推出了对比剂增强的MRA。

是采用长TR、很长TE获得重度T ₂加权，从而使体内静态或缓慢流动的液体呈现高信号，而实质性器官和快速流动的液体如动脉血呈低信号的技术。通过最大强度投影（maximum intensity projection，MIP）重建，可得到类似对含水器官进行直接造影的图像。

目前常用的MR水成像技术主要包括：MR胆胰管成像（MR cholangiopancreatography，MRCP）、MR尿路造影（MR urography，MRU）、MR脊髓造影（MR myelography，MRM）等。MR水成像具有无需对比剂、安全无创、适应证广、成功率高、可多方位观察等优点。

磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是在病变尚未出现形态变化之前，利用功能变化来形成图像，以进行疾病早期诊断或研究某一脑部结构的功能。主要包括弥散成像、灌注成像和皮质激发功能定位成像等。

髋关节MRI检查一般用仰卧位，双腿略内旋， 趾相触以确保双侧对称，一般使用体线圈包绕双侧同时显像，以利于对照。若对臀后部软组织进行检查，患者需取俯卧位，这样可避免扫描部位受压迫而影响图像质量。

成像技术主要包括自旋回波和梯度回波序列，根据所要显示的病变情况决定是否采用脂肪抑制技术。

上界为髂前上棘，下界为股骨小转子下方。

推荐使用多通道相控阵体部线圈。

基本检查序列：冠状位T ₁WI、脂肪抑制PDWI或T ₂WI，平行于双侧股骨头连线，包全髋臼前、后缘，层厚≤3mm，层间距≤1mm。横断面T ₁WI、脂肪抑制PDWI或T ₂WI，层厚≤5mm，层间距≤1mm。肿瘤性病变：层厚和层间距视情况而定。辅助检查序列：怀疑股骨头缺血性坏死，应进行T ₁WI斜矢状面扫描，扫描线平行于冠状面股骨颈长轴，怀疑肿瘤，则应加横断面T ₂WI。

上界为髂前上棘，下界为股骨小转子下方。

推荐使用多通道相控阵体部线圈。

基本检查序列：横轴面、斜冠状面、斜矢状面脂肪抑制PDWI，T ₁WI斜矢状面，斜矢状面根据横轴面定位，垂直于髋臼前后缘连线。斜矢状面根据斜冠状面定位，平行于股骨颈长轴。层厚≤3mm，层间距≤1mm。辅助检查序列：3D序列。

1.增强扫描前须至少有一个方位的T ₁WI抑脂图像。

2.注射对比剂后进行横轴面、冠状面脂肪抑制T ₁WI扫描，保证至少有一个序列与平扫T ₁WI方位相同，参数相当。

3.辅助检查序列　3D脂肪抑制快速序列。

4.脂肪抑制T ₁WI高信号病灶建议使用减影。

采用20～22G的穿刺针进行穿刺。①外侧穿刺：取侧卧位，于股骨大转子前下方，针尖向上向内，与下肢呈45°方向，贴骨骼穿入5～10cm。②后侧穿刺：取半俯卧位，腹壁与操作台面呈45°，于大转子中点与髂后上棘之连线的中外1/3交界处垂直穿入。③前侧穿刺：取仰卧位，自腹股沟韧带的中点向下和向外侧2.5cm处，即股动脉稍外侧处垂直穿入直达股骨头处。一般注入8～10ml的对比剂。

髋臼盂唇损伤、关节软骨损伤、股骨头圆韧带损伤以及关节内游离体检出者，可大大提高其敏感性和准确性。

①线圈和体位：使用大号表面柔线圈或体部相控阵线圈。体位同髋关节MRI平扫。②成像范围：上界为髂前上棘，下界为股骨小转子下方。③基本检查方位与序列：横轴面、斜冠状位面、斜矢状面的抑脂T ₁WI扫描。斜冠状面根据横轴面定位，垂直于髋臼前后缘连线。斜矢状面根据根据冠状位定位，平行于股骨颈长轴，层厚≤3mm，层间距≤1mm。④为避免漏诊其他软组织损伤及骨髓病变，应加扫描斜冠状位、斜矢状位抑脂PDWI。辅助检查序列：3D序列。