核磁共振在临床诊断中的应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,磁共振成像在临床诊断中的应用,Clinical application of Magnetic Resonance Imaging影像学教授 赵国香,何为磁共振成像？,利用原子核在强磁场中发生共振所产生,的信号,经图像重建的一种成像技术,.,它是利,用磁共振现象与计算机断层结合起来，而,建立起人体内部组织的图像。,早称NMR,现在多称为,MRI(Magnetic Reso-,Nance Imaging).,一、发展史,1946,年美国哈佛大学purcell 斯坦福大学Bloch (各自独立地发现核磁共振现象，并应用于生物化学、波谱学方面),1952,年二人因此同时获得了诺贝尔物理学奖,1973,年Lauterbur开发了MRI技术,1980,年生产MRI商用机,1982,年开始应用于临床领域,2003,年度诺贝尔生理或医学奖：,美国科学家,Paul Lauterbur,和英国科学家,Peter Mansfield,“磁共振成像技术是医学诊断和,研究的一项突破，是20世纪最,重要的发现之一。”,二、基本原理(Basic principles of MRI),氢原子,为人体内数量最多的物质，其原子核内只有一个质子，它不含中子，它最不稳定，最易受外来磁场的影响而发生核磁共振现象。 磁共振图像产生过程:1) 氢核杂乱无章的自旋运动，磁场互相抵消。2）患者进入外磁场中，H核从新排列，产生净磁化。3）发射无线电波，称射频脉冲（,Radiofrequency Pulse,RF,),H核吸收能量,4）外加RF停止后，H核释放能量，即产生磁,共振信号。5）用计算机接收这些信号,并进行,一系列数据处理,重建出图像。,人体内,H核共振条件,：一是发射RF脉冲激励，,二是RF脉冲频率与H核的进动频率相同。此时,H核能吸收能量，由低能态跃迁到高能态。,RF停止后，激励的H质子释放能量并回到其,原先排列的方位，这个过程称为,驰豫,。所需要,的时间称为,驰豫时间(Relaxation time),。,A.T,1,弛豫时间：,也称纵向驰豫时间或,T1值,是指纵向磁化矢量由零恢 复到原来数值的63%所需 的时间。,B.T,2,弛豫时间：,又称横向驰豫时间或,T,2,值,是指横向磁化矢 量由最大 减小到最大值的 37%所需 的时间。,T1和T2值,：是时间常数,是组织固有参数.,生物组织T1为300-2000ms,T2为30-150ms.,水的T1和T2值都长,脂肪T1和T2值短.,人体正常组织和病理组织T1值和T2值是相,对恒定的,并且它们之间有一定差别,这种,组织间,驰豫时间上的差别,是MRI的成像基础,.,MRI成像有多个参数, T1、T2和,质子密度(,Proton density)，即给定的组织区域中发生共振,的质子数目。,三、脉冲序列与加权像,连续施加射频脉冲的组合方式为,脉冲序列,。,它决定着将从组织获得何种信号。MRI最常使,用,自旋回波(spin echo,SE)序列,：采用90,180,脉冲组合形式构成。,T1加权像：,主要反映组织间T1信号强度差,别形成的图像。对解剖结构显示好。,T2加权像：,主要反映组织间T2信号强度差,别形成的图像。它对病变显示敏感。,质子密度像：,由质子密度差别形成的图像。,所谓的,加权,就是,“突出”,的意思,T1加权成像（T1WI）-突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别,T2加权成像（T2WI）-突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。,在任何序列图像上，信号采集时横向的磁化矢量越大，MR信号越强。,T1加权成像、T2加权成像,短TR、短TET,1,加权像。,T,1,像特点,：组织的T,1,越短，恢复越快，信号就越强；组织的T,1,越长，恢复越慢，信号就越弱。,T,1,加权像,T,2,加权像,长TR、长TET2加权像。,T2像特点：,组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。,长TR、短TE,质子密度,加权像，,图像特点,：,组织的,d,越大，信号就越强；,d,越小，信号就越弱。,脑白质：65 %,脑灰质：75 %,质子密度加权像,常规SE序列的特点,最基本、最常用的脉冲序列。,得到标准,T,1,WI 、 T,2,WI,图像。,T,1,WI观察解剖好。,T,2,WI有利于观察病变，对病变较敏感。,伪影相对少（但由于成像时间长，病人易产生运动）。,成像速度慢。,流空,效应,：,应用SE,序列时，,心,脏血管内,的血液由于迅速流动，,使发射MR信号的氢原,子核居于接受范围之,外，所以测不到MR信,号，在T1加权像或T2,加权像中均呈黑影，,称之为流空效应。,四、MRI设备构成,1.磁体,magnet,：根据其结构分永磁型、常导型和超导型。,超导（最好）：不受室温影响，使用液氦液氮使磁体降至-273此时电阻为0，但液氦氮较贵。永磁：安装维修简单，但受温变影响大，不易调正磁场。常导：通过电流大，耗电水太多,2.梯度系统,gradient system,：梯度放大器及三组梯度线圈组成 ，修改主磁场，产生梯度磁场。用于层面选择和空间定位。3.射频系统,RF system,:由发射与接受两部分组成。发射射频脉冲使磁化的氢核吸收能量 产生共振和接收MR信号。4.计算机系统,computer system,5.辅助设备,五、MRI信号与临床,1. T,1,短（高）,脂肪流动慢的血液、血栓含蛋白高的液体亚急性出血,2. T,1,长（低）,脑脊液,不含蛋白液体,含铁血黄素,钙化及骨皮质,空气,血管流空,3. T,2,短（低）,DHB(去O,2,血红蛋白)急性脑出血,顺磁物质,含铁血黄素,钙化,空气,血液流空,4. T,2,长（高）,水,脑脊液,囊肿,亚急性血肿,Cell外MHB,脂肪,六、禁忌证及适应证,(一)禁忌证,1.带心脏起搏器及神经刺激器的病人2.曾做过心脏手术并带有人工心脏瓣膜者3.眼球内金属异物或内耳植金属假体者4.曾做过A瘤手术或颅内有A瘤夹者,相对禁忌：,1.体内有各种金属植入物者2.幽闭症者3.危重病人并有生命支持器者4.癫痫病人不能保证检查期间不发作者5.妊娠期妇女,七、MRI检查技术,1、SE序列,:即自旋回波脉冲序列,为MRI常规,使用.两个参数:,重复时间（repetition time,TR）和,回波时间（echo time,TE），,选用不同的TR 和TE,时间,可得到不同加权像.,T1WI:,TR,500ms, TE,30ms,T2WI,: TR,2000ms,TE,60ms,PdWI,: TR,2000ms,TE,30ms,T1WI,水：,在正常人体组织中，MR信号的80%来自于细胞内，20%源于细胞外间隙，水在细胞内外分布很广，组织水对造成MR信号贡献最大。自由水：它们处于平移，摆动和旋转运动之中，具有较高的自然运动频率，这部分水在MRI称为自由水。,结合水：如果水分子依付在运动缓慢的较大分子如蛋白质周围而构成水化层，这些水分子运动频率就有较大幅度的减小，这部分水称为结合水。,2.FLAIR序列,: 液体衰减翻转恢复序列,又称,抑水序列,.,主要用于：脑梗死的诊断、分期,急性蛛网膜下腔出血,脑膜炎的诊断,多发性硬化,脑肿瘤,T1WI,T2WI,FLAIR,3.脂肪抑制,:用以鉴别高信号区是否为脂肪组织,SPIR,(频谱特异式脂肪抑制),STIR,(短翻转时间翻转恢复技术),T1WI,T2WI,T2WI SPIR,T1WI,T2WI,T1WI SPIR,4.MRI对比增强检查,: 钆-二乙三胺五醋酸1.,Gd-DTPA,特点,：弛豫性强；毒性小；安全系数大；细胞外分布；不通过正常血脑屏障；迅速由肾脏排出；在人体内结构稳定；具有高溶解度。2.,剂量及注射速度,：即有缩短T1又有缩短T2弛豫时间的双重作用用量:0.1mmol/kg,3.,Gd-DTPA主要解决了以下问题,：发现平扫未显示的病变，尤其是脑外脊髓外等信号的小病变；确定脑外肿瘤或是脑内肿瘤；进一步显示肿瘤内部情况，为治疗方案的拟定提供信息；鉴别水肿或病变组织；CT扫描异常但碘过敏不能进一步检查者；在某种程度上区分肿瘤性病变与非肿瘤性病变。7 CE-MRA等,T1WI,T2WI,Meningioma,Meningioma,Gd-DTPA,T1WI,T2WI,Post Gd-DTPA,5.MR血管造影(MR angiography,MRA),是使血管成像的MRI技术.它简单,安全,无创.可,不使用对比剂或使用对比剂.,常用技术,: (1).时间飞跃法:Time of flight,TOF,(2).相位对比法:phase contrast,PC,CEMRA:,Bolus Trak法,Mobi Trak法,MRA,DSA,CE_MRA,CE-MRA,Bolus Trak,CE-MRA,6.MR 水成像(MR hydrography),又称,液体成像,是采用长TE技术,得到重度,T2WI突出水的信号,合用脂肪抑制技术,使,含水器官显像.,MR胆胰管造影(,MRCP,),MR尿路造影(MR urography,MRU,),MR脊髓造影(MR myelography,MRM,),MRCP,MRCP,B-FFE,MRU,MRU,7.功能性MRI成像(functional MRI,fMRI),是在病变未出现形态变化之前,利用功,能变化来形成图像,已达到早期诊断的目的.,弥散加权像,(diffusion weighted image,DWI,),灌注加权像,(perfusion weighted image.,PWI,),皮层激发功能定位成像:,应用blood oxygenation,level dependent,BOLD（血氧水平依赖），,研究大脑皮层活动。,水肿： 脑水肿分为三种类型，即血管源性水肿，细胞毒素水肿和间质性脑水肿。1.血管源性水肿，由于血脑屏障破坏，血浆由血管内漏出到细胞外间隙，它主要发生于脑白质中，在肿瘤、出血、梗塞、炎症及脑外伤等疾患中常见，血管源性水肿呈手指状分布于脑白质之中。,2.细胞毒素水肿 由于缺氧使ATP减少，钠一钾泵功能失常，Na与水进入细胞内，造成细胞肿胀，细胞外间隙减少，细胞毒素水肿常见于急性脑梗塞，使脑白质与灰质同时受累。,3.间质脑水肿 由于脑室内压力增高，脑脊液经室管膜迁移到脑室周围的白质中并与蛋白质结合成结合水，所以T1加权像略高于脑脊液，T2加权像略低于脑脊液，脑脊液压力恢复到正常时上述间质水肿又可消失。,T1WI,T2WI,FLAIR,DWI,ADC-map,Infarct,Brain perfusion,BOLD,8.磁共振波谱 MR spectrum,MRS,:,是无创性研究活体器官组织代谢、生物,变化及化合物定量分析的新技术。临床应用,有氢谱和磷谱。近几年又开发波谱成像,spectroscopy imaging,SI,。能够对疾病提供早,期诊断信息。,磁共振成像特点：,多参数成像,多方位成像,具有较高的软组织分辨率,功能成像,分子成像,T1WI,T1WI,T2WI,(一)适应证,1.中枢神经系统,除急性脑出血脑外伤及蛛网膜下腔出血外基 本可取代CT多发硬化及脱髓鞘病变CT不如MRI显示敏感脑梗死CT一般需24小时显示异常,而MR显 示较早脑垂体及鞍上区病变通过三维成像,定位准确肿瘤MRI定位诊断准确，对定性诊断意义较大对脊髓分辩率高，可看到病变全部及邻近关 系，有无空洞及先天畸形脑功能成像,T1WI,Chiari Malformation,T2WI,T1WI,Tuberculosis,T1WI,T2WI,2.心血管：,因为有血液流空现象所以对：心腔内肿瘤、心肌梗塞、心包积液、心肌病、先心病如房室间隔缺损，室壁瘤、abstain畸形，大血管转位及升隆及腹主A瘤及其内膜破裂等都有诊断意义。,3.,肺癌术前检查，可看有无转移及和大血管关系纵隔肿瘤。,4.,肝脏MR检查可有三维成像对有无静脉血栓、瘤栓显影好，尤对有碘过敏者有帮助,5.,胰胆管造影亦即MR-CP,6.,肾盂排泄造影，对肾移植者有排斥反应者,7.,盆腔MR,8.,关节检查,9.,内窥镜检查,10.,结肠检查,中国 山东,