1.1.3 磁共振成像
磁共振成像是利用射频电磁波对置于强磁场中含有氢原子核的物质进行激发，产生核磁共振现象。根据Lamor定律，不同强度的外加磁场导致氢原子核发生核磁共振的频率不同，因此通过梯度磁场可以实现空间定位。用不同的射频信号选择性地激发对应的氢原子核，不断变化的梯度磁场与对应变化的射频信号配合，从而达到空间定位的目的。磁共振成像设备中常见的1.5T、3.0T代表的是外加磁场的强度，磁场强度越大则磁共振成像的空间分辨率就越高。
MRI具有很多优点：多参数成像，可提供丰富的诊断信息；高对比度成像，可获得详尽的解剖图谱；任意层面断层，可以从三维空间观察人体；不使用造影剂，可观察心脏和血管结构；无电离辐射，一定条件下可进行介入MRI治疗；无气体和骨伪影的干扰。但是MRI成像的扫描时间较长，容易出现运动伪影。
磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）是利用磁共振成像技术获得血管内腔影像的技术。MRA与DSA和CTA不同，它既没有电离辐射，也可以不注射造影剂，因此是真正的无创血管造影术。常用的MRA方法有三种：时间飞跃法（TOF）、相位对比磁共振血管成像（phase contrast MRA，PC-MRA）及对比增强磁共振血管成像（contrast enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA）。MRA的缺点是扫描时间长，图像分辨率比DSA和CTA低，且血管的图像边缘较为模糊，因此可能无法准确判断血管的狭窄程度。
图1-2 脑血管CTA影像
MRA一般用于心脑血管疾病的筛查，特别是用于不容易受心跳和呼吸影响的脑血管疾病的筛查［4］。图1-3a和b为两张头部MRA断层图像（脑组织中间白色部分为血管内腔），图1-3c为对MRA断层图像进行分割和三维重建后得到的脑Willis环图像。
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图1-3 脑血管MRA影像
相位对比磁共振成像（phase contrast MRI，PC-MRI）利用血液流动产生的相位变化测量血流速度，是一种既能显示血管解剖结构，又能提供血流方向、血流速度及流量等血液动力学信息的磁共振技术。这种成像技术依赖于磁共振信号的相位信息，使用双极梯度磁场可以对磁共振信号相位偏移进行编码，根据相位偏移与质子运动速度的关系获得血流速度信息。PC-MRI目前已经广泛应用于临床，二维的PC-MRI技术可以测量动脉和静脉内血流速度，如图1-4所示。三维PC-MRI成像可以重建出血管内三维血流的动态影像，称为4D Flow技术，如图1-5所示。其中左侧灰度图为三个方向的速度分量，右侧彩色图为重建后的主动脉内的血流速度分布。最常见的一个临床应用是在心脏瓣膜附近的血流成像，测得的血流速度可用于评估瓣膜病的严重程度和量化射血分数。由于PC-MRI技术可以获得血管内各个位置的动态血流速度，因此在心脑血管系统的计算流体力学仿真中具有非常重要的应用价值，它既可以作为获取准确的边界条件的手段，又可以对仿真结果进行验证。但是，由于速度编码分辨率的限制，当血管内速度的范围较大时，4D Flow的测量误差会比较大，同时扫描时间较长且容易受呼吸等组织运动的影响［5］。
图1-4 垂直于腹主动脉截面的二维PC-MRI影像及其所获得的流量曲线
图1-5 主动脉的4D Flow影像