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磁共振成像新进展磁共振成像新进展 山西医科大学第一医院山西医科大学第一医院王效春王效春1扶风书屋磁共振成像新进展磁共振成像新进展 山西医科大学第一医院山西医科大学第一医院1扶风书屋扶风书屋磁共振成像(MRI)v利用人体组织中氢原子核（质子）在磁场中受到射频脉冲的激励而发生核磁共振现象，产生磁共振信号，经过电子计算机处理，重建断层图像的成像技术。2扶风书屋磁共振成像磁共振成像(MRI)利用人体组织中氢原子核（质子）在磁场中受利用人体组织中氢原子核（质子）在磁场中受 1、多参数灰阶成像、多参数灰阶成像 vT1WI:MR图像主要反映的是组织间T1值的差别vT2WI:MR图像主要反映的是组织间T2值的差别vPdWI:MR图像主要反映的是组织间质子密度值差别3MR图像特点特点 3扶风书屋 1、多参数灰阶成像、多参数灰阶成像 3MR图像特点图像特点 3扶风书屋扶风书屋v同一组织或病变在不同的成像序列具有不同的信号强度。vT1WIT1值长，信号低值长，信号低（黑）T1值短，信号高（白）vT2WIT2值长，信号高值长，信号高（白）T2值短，信号低（黑）4T1WIT2WI4扶风书屋同一组织或病变在不同的成像序列具有不同的信号强度。同一组织或病变在不同的成像序列具有不同的信号强度。4T1WI轴位、矢状位、冠状位、任何倾斜位2、多方位成像55扶风书屋轴位、矢状位、冠状位、轴位、矢状位、冠状位、任何倾斜位任何倾斜位2、多方位成像、多方位成像55扶风书屋扶风书屋3、流空效、流空效应v定义：定义：射频脉冲所激发的质子在接收线圈获取MR信号时，已流出成像层面；而此时成像层面内原部位的质子为流入的非激发质子，故不能产生MRI信号，呈无信号黑影。v流空效应：流空效应：不用对比剂使血管成像66扶风书屋3、流空效应定义：射频脉冲所激发的质子在接收线圈获取、流空效应定义：射频脉冲所激发的质子在接收线圈获取MR信号信号4、MR对比增强效应v定义：顺磁性对比剂可以缩短周围质子的弛豫时间。7扶风书屋4、MR对比增强效应定义：顺磁性对比剂可以缩短周围质子的弛豫对比增强效应定义：顺磁性对比剂可以缩短周围质子的弛豫5、伪彩色功能图像v不同功能成像的技术，是正常或病变组织以伪彩色显示在解剖结构背景上。8扶风书屋5、伪彩色功能图像不同功能成像的技术，是正常或病变组织以伪彩、伪彩色功能图像不同功能成像的技术，是正常或病变组织以伪彩6 6、无电离辐射、无电离辐射7 7、无骨骼伪影、无骨骼伪影9扶风书屋6、无电离辐射、无电离辐射9扶风书屋扶风书屋禁忌症v心脏起搏器、体内有体磁性物质、重症监护患者10扶风书屋禁忌症心脏起搏器、体内有体磁性物质、重症监护患者禁忌症心脏起搏器、体内有体磁性物质、重症监护患者10扶风书屋扶风书屋11扶风书屋11扶风书屋扶风书屋12扶风书屋12扶风书屋扶风书屋一、磁共振功能成像v磁共振扩散加权成像（DiffusionWeightedImaging,DWI）v扩散张量成像(DiffusionTensorImaging,DTI）v磁共振灌注加权成像(PerfusionWeightedImaging,PWI）v磁共振波谱成像（MRspectroscopy，MRS）v功能磁共振成像(functionalMRI,fMRI）v磁敏感加权成像（SusceptibilityWeightedImaging,SWI）13扶风书屋一、磁共振功能成像磁共振扩散加权成像（一、磁共振功能成像磁共振扩散加权成像（Diffusion W磁共振扩散加权成像（DWI）v弥散（diffusion）：指分子的随机不规则运动，又称布朗运动，是人体重要的生理活动，是体内的物质转运方式之一。弥散是一物理过程，其原始动力为分子的热能。14扶风书屋磁共振扩散加权成像（磁共振扩散加权成像（DWI）弥散（）弥散（diffusion）：指分）：指分磁共振扩散加权成像（DWI）vDWI是利用活体组织中水分子的弥散运动，反映组织和细胞微观结构和功能的一种MR成像技术。v水分子的运动包括细胞内、细胞外、跨细胞运动及微循环灌注；v细胞外运动及微循环灌注是组织DWI受限的主要原因。15扶风书屋磁共振扩散加权成像（磁共振扩散加权成像（DWI）DWI是利用活体组织中水分子的弥是利用活体组织中水分子的弥磁共振扩散加权成像v弥散系数（diffusioncoefficient，D）：单个水分子单位时间内随机弥散的平均范围(mm/s)。v由于组织间D值不同而形成DWI图像16扶风书屋磁共振扩散加权成像弥散系数（磁共振扩散加权成像弥散系数（diffusion coeffiv表观弥散系数(Apparentdiffusioncoefficient，ADC)：来衡量水分子在人体组织环境中的弥散运动。把影响水分子运动的所有因素（随机和非随机）都叠加成一个观察值，反映弥散敏感梯度方向上的水分子位移强度。vADC值越高，组织内水分子弥散运动越强，在值越高，组织内水分子弥散运动越强，在DWI图上表现为低信号，相反图上表现为低信号，相反ADC值越低，值越低，DWI图上表现为高信号。图上表现为高信号。17扶风书屋表观弥散系数表观弥散系数(Apparent diffusion coef根据Stejiskal-Tanner公式，vADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)vS2与S1是不同b值条件下的信号强度。18扶风书屋根据根据Stejiskal-Tanner公式，公式，18扶风书屋扶风书屋临床应用临床应用v发现病变v定性诊断脑梗死：l超急性、急性脑梗死l判断梗死核心蛛网膜囊肿和表皮样囊肿鉴别肿瘤的定性和分级诊断l囊性肿瘤与脓肿鉴别l实性19扶风书屋临床应用发现病变临床应用发现病变19扶风书屋扶风书屋20扶风书屋20扶风书屋扶风书屋蛛网膜囊肿21扶风书屋蛛网膜囊肿蛛网膜囊肿21扶风书屋扶风书屋表皮样囊肿术后残存22扶风书屋表皮样囊肿术后残存表皮样囊肿术后残存22扶风书屋扶风书屋脑脓肿23扶风书屋脑脓肿脑脓肿23扶风书屋扶风书屋多形胶质母细胞瘤24扶风书屋多形胶质母细胞瘤多形胶质母细胞瘤24扶风书屋扶风书屋磁共振全身弥散技术（Whole Body Diffusion Weighted Imaging，WB DWI）v是近几年最新发展起来的磁共振技术，俗称磁共振类PET成像技术（MRPET）v敏感性高，无辐射，是非常适合于临床筛查的一项检查手段；v对全身各系统的恶性肿瘤原发灶及淋巴结与骨转移灶具有很高的诊断价值。25扶风书屋磁共振全身弥散技术磁共振全身弥散技术（Whole Body Diffusio26扶风书屋26扶风书屋扶风书屋磁共振扩散张量成像（DTI）扩散张量成像（DTI）在多个方向上施加弥散敏感的梯度脉冲并采集弥散信息，能描述每一个方向上水分子弥散的各向异性的组织弥散特征。经过计算机处理可获得白质纤维走行图。27扶风书屋磁共振扩散张量成像（磁共振扩散张量成像（DTI）扩散张量成像（）扩散张量成像（DTI）在多个方向）在多个方向磁共振扩散张量成像各向同性（isotropic）：各方向的弥散速度均为同步，表现为相同的弥散系数。各向异性（anisotropic）：水分子弥散运动在各个方向不同步性，称之为各向异性。各向异性分数（FA）是水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例，描述水分子在弥散过程中方向和速度方向和速度上的不均匀性。其范围在01之间，0代表最大的各向同性，1代表各向异性的最大值。28扶风书屋磁共振扩散张量成像各向同性（磁共振扩散张量成像各向同性（isotropic）：各方向的弥）：各方向的弥临床应用v反映白质纤维束的病理状态及其与邻近病变的解剖关系；v白质纤维走行图对于手术方案的选择、预后的评估提供影像学依据。29扶风书屋临床应用反映白质纤维束的病理状态及其与邻近病变的解剖关系临床应用反映白质纤维束的病理状态及其与邻近病变的解剖关系；FA彩色编码图彩色编码图30扶风书屋FA彩色编码图彩色编码图30扶风书屋扶风书屋31扶风书屋31扶风书屋扶风书屋胼胝体胼胝体张量量32扶风书屋胼胝体张量胼胝体张量32扶风书屋扶风书屋良性良性脑膜瘤膜瘤PART 433扶风书屋良性脑膜瘤良性脑膜瘤PART 433扶风书屋扶风书屋 良性良性脑膜瘤膜瘤PART 434扶风书屋 恶性性脑膜瘤膜瘤PART 435扶风书屋 磁共振灌注加权成像（PWI）v反映组织内微血管分布及血流灌注v通过测量不同的血液动力学指标，如脑血容量（CBV）、脑血流量（CBF）、平均通过时间（MTT）等来达到无创伤性测量脑灌注的MR技术。36扶风书屋磁共振灌注加权成像（磁共振灌注加权成像（PWI）反映组织内微血管分布及血流灌注）反映组织内微血管分布及血流灌注3v脑血容量（CBV）是指在指定区域脑组织内的血容量，通常以mL/100g脑组织来示。v脑血流量（CBF）指每单位时间内通过指定区域脑组织的血液体积，通常用mL/(100gmin)表示。v平均通过时间（MTT）指血流通过一个指定区域脑组织所需的平均时间，通常用s来表示。v达峰时间（TTP）指对比剂团达到兴趣区所用的时间。37扶风书屋脑血容量（脑血容量（CBV）是指在指定区域脑组是指在指定区域脑组 织内的血容量，通常以织内的血容量，通常以临床应用v急性脑梗死缺血半暗带和梗死核心评估；v肿瘤的组织学评价、分级；v对脑肿瘤治疗后效果的评估；v肿瘤复发和放疗坏死的鉴别。38扶风书屋临床应用急性脑梗死缺血半暗带和梗死核心评估；临床应用急性脑梗死缺血半暗带和梗死核心评估；38扶风书屋扶风书屋临床床应用用 1.1.脑梗死脑梗死 MR灌注成像对脑梗死的诊断，MTT对缺血最敏感，rCBV和rCBF对早期脑梗死的诊断特异性较高。急性脑梗塞时，MR灌注成像lh之内即可探测到，通常，CBV多无变化，但CBF下降，MTT延长。39扶风书屋临床应用临床应用 1.脑梗死脑梗死39扶风书屋扶风书屋DWICBVMTT40扶风书屋DWICBVMTT40扶风书屋扶风书屋41扶风书屋41扶风书屋扶风书屋 2.脑 肿 瘤PWI主要用来评价肿瘤内的新生血管，为肿瘤的分级和组织学的恶性程度判定提供佐证，及用来指导脑肿瘤的立体定向组织 活 检 和 肿 瘤 的 复 发 与 坏 死 的 鉴 别。42扶风书屋 2.脑脑 肿肿 瘤瘤 PWI主要用主要用星形细胞瘤II级CBVCBV图图 灌注曲线灌注曲线 肿瘤实质区瘤周水肿区对侧正常脑白质对侧正常脑灰质43扶风书屋星形细胞瘤星形细胞瘤II级级CBV图图 灌注曲线灌注曲线 肿瘤实质区瘤周水肿区对侧肿瘤实质区瘤周水肿区对侧间变性星形细胞瘤级肿瘤实质区对侧正常脑白质瘤周水肿区对侧正常脑灰质CBVCBV图图 灌注曲线灌注曲线 44扶风书屋间变性星形细胞瘤间变性星形细胞瘤级肿瘤实质区对侧正常脑白质瘤周水肿区对侧正级肿瘤实质区对侧正常脑白质瘤周水肿区对侧正磁共振波谱分析v磁共振波谱（MRspectroscopy，MRS）是目前唯一唯一能无创伤地检测活体内代谢检测活体内代谢物的方法物的方法，可进行活体脑组织的代谢、生化研究及定量分析。45扶风书屋磁共振波谱分析磁共振波谱（磁共振波谱分析磁共振波谱（MR spectroscopy，M主要测量的代谢产物包括：lN-乙酰门冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）l胆碱(choline，Cho)l肌酸(creatine，Cr)l乳酸(lactate，Lac)l肌醇(myo-inositol,mI)46扶风书屋主要测量的代谢产物包括：主要测量的代谢产物包括：46扶风书屋扶风书屋磁共振波磁共振波谱常常见代代谢产物物vN-N-乙酰门冬氨酸（乙酰门冬氨酸（NAANAA）：人脑内含有大量N-乙酰氨基酸，这些化合物在质子波谱化学位移2.02 ppm(partpermillion)处形成波峰。vNAA主要存在于神经元内，所以被称为神经元的“内标物”，它的含量多少反映神经元的功能状况。47扶风书屋磁共振波谱常见代谢产物磁共振波谱常见代谢产物N-乙酰门冬氨酸（乙酰门冬氨酸（NAA）：人脑内含有）：人脑内含有v肌酐肌酐/磷酸肌酐（磷酸肌酐（Cr/PCrCr/PCr）：化学位移为3.0和3.94ppm的共振信号代表磷酸肌酐(PCr)和肌酐(Cr)。除ATP外PCr为细胞能量代谢的主要储能形式。v胆碱（胆碱（ChoCho）：3.2ppm的共振信号主要源于细胞膜和胆碱能神经元的突触末稍等组织中的胆碱及胆碱能化合物，并且它们是脂类代谢的一部分。胆碱浓度的增加常见于肿瘤组织或多发性硬化斑块。48扶风书屋肌酐肌酐/磷酸肌酐（磷酸肌酐（Cr/PCr）：化学位移为）：化学位移为3.0和和3.94pv乳酸（乳酸（Lac）：为糖酵解的终产物，化学位移在：为糖酵解的终产物，化学位移在1.32ppm。正常情况细胞能量代谢以有氧氧化为主，。正常情况细胞能量代谢以有氧氧化为主，所以在所以在1H-MRS往往检测不到。它在评估缺血和肿往往检测不到。它在评估缺血和肿瘤时能起到重要作用。瘤时能起到重要作用。Lac增加常常出现在恶性胶质增加常常出现在恶性胶质瘤中，瘤中，Henriken等认为等认为Lac有助于良恶性胶质瘤的有助于良恶性胶质瘤的鉴别。鉴别。v肌肌醇醇（Ins）：是是一一种种环环己己醇醇，采采用用较较短短TE时时间间时时出出现现在在3.56ppm。Ins标标记记脑脑组组织织神神经经胶胶质质细细胞胞。Ins增增高高在在Alzheimer病病具具有有较较高高的的特特异异性性，在在糖糖尿病和透析病人脑内也可发现尿病和透析病人脑内也可发现Ins增高的现象。增高的现象。vKreis等发现正常脑有时会出现微弱的等发现正常脑有时会出现微弱的谷氨酸谷氨酸（Glu）和和谷氨酰胺（谷氨酰胺（Gln）的波峰，一般不会出的波峰，一般不会出现现乳酸（乳酸（Lac）和和丙基酸（丙基酸（Ala）。49扶风书屋乳酸（乳酸（Lac）：为糖酵解的终产物，化学位移在）：为糖酵解的终产物，化学位移在1.32ppm。1 1H-MRSH-MRS各代谢物意义各代谢物意义代谢物名称意 义Cho磷脂代谢的成分，细胞膜转换的标记物，反映细胞增殖Cr脑代谢物中最为稳定，被用为参照值NAA神经元和轴索生存能力与密度的标记物Lac提示厌氧性糖酵解mI胶质细胞的标记物50扶风书屋1H-MRS各代谢物意义代谢物名称意各代谢物意义代谢物名称意 义义Cho磷脂代谢的成磷脂代谢的成正常正常MRS表现表现51扶风书屋正常正常MRS表现表现51扶风书屋扶风书屋胶质母细胞瘤胶质母细胞瘤52扶风书屋胶质母细胞瘤胶质母细胞瘤52扶风书屋扶风书屋强化区53扶风书屋强化区强化区53扶风书屋扶风书屋周围区54扶风书屋周围区周围区54扶风书屋扶风书屋脑转移瘤脑转移瘤55扶风书屋脑转移瘤脑转移瘤55扶风书屋扶风书屋强化区56扶风书屋强化区强化区56扶风书屋扶风书屋周围区57扶风书屋周围区周围区57扶风书屋扶风书屋 功能磁共振成像（fMRI）v通过血氧饱和度对比变化而实现的成像方法，称血氧水平依赖功能磁共振成像(bloodoxygenleveldependentfunctionalmagneticresonanceimaging,BOLD-fMRI)v脑神经元活动情况v脑功能磁共振成像实现了人类无损伤观察活体大脑功能的梦想。58扶风书屋 功能磁共振成像（功能磁共振成像（fMRI）通过血氧饱和度对比变化而实现的通过血氧饱和度对比变化而实现的fMRIfMRI 原理：原理：脑组织活动增强时局部脑组织活动增强时局部CBFCBF和耗和耗氧量增加不成比例，氧量增加不成比例，CBFCBF增加约增加约30%-30%-50%50%，耗氧量增加约，耗氧量增加约5%5%，其结果导致在，其结果导致在局部毛细血管床和静脉床中血氧饱和度局部毛细血管床和静脉床中血氧饱和度增加，导致增加，导致T T2 2*和和T T2 2驰豫时间延长，获得驰豫时间延长，获得相应的脑功能图。相应的脑功能图。59扶风书屋fMRI 原理：脑组织活动增强时局部原理：脑组织活动增强时局部CBF和耗氧量增加不成和耗氧量增加不成fMRIfMRI 应用：应用：显示人体生理和病生理过程，显示人体生理和病生理过程，提供功能信息，目前用于对运动、提供功能信息，目前用于对运动、感觉、听觉、视觉、语言等方面的感觉、听觉、视觉、语言等方面的研究。研究。60扶风书屋fMRI 应用：显示人体生理和病生理过程，提供功能信息，目应用：显示人体生理和病生理过程，提供功能信息，目61扶风书屋61扶风书屋扶风书屋正常对照组与PCC有功能连接性的脑区图62扶风书屋正常对照组与正常对照组与PCC有功能连接性的脑区图有功能连接性的脑区图62扶风书屋扶风书屋AD组与PCC有功能连接性的脑区图 63扶风书屋AD组与组与PCC有功能连接性的脑区图有功能连接性的脑区图 63扶风书屋扶风书屋磁敏感加权成像（SWI）v是一种全新的、反映组织间磁敏感差异对比的成像技术v优势：显示静脉结构、血液代谢产物、铁质沉积敏感v临床应用：脑肿瘤、脑血管病、脑外伤64扶风书屋磁敏感加权成像磁敏感加权成像（SWI）是一种全新的、反映组织间磁敏感是一种全新的、反映组织间磁敏感vv1 1 侧脑室侧脑室vv2 2 透明隔静脉透明隔静脉vv3 3 丘脑纹状体静脉丘脑纹状体静脉vv4 4 大脑内静脉大脑内静脉vv5 5 胼胝体压部胼胝体压部23465扶风书屋1 侧脑室侧脑室23465扶风书屋扶风书屋66扶风书屋66扶风书屋扶风书屋67扶风书屋67扶风书屋扶风书屋谢 谢！68扶风书屋谢谢 谢！谢！68扶风书屋扶风书屋
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