核磁共振在临床诊断中的应用

磁共振成像在临床诊断中的应用ClinicalapplicationofMagneticResonanceImaging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(MagneticReso-NanceImaging).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PaulLauterbur和英国科学家PeterMansfield“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(BasicprinciplesofMRI)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（RadiofrequencyPulse,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(Relaxationtime)。A.T1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.T2弛豫时间：又称横向驰豫时间或T2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(Protondensity)，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(spinecho,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TE——T1加权像。T1像特点：组织的T1越短，恢复越快，信号就越强；组织的T1越长，恢复越慢，信号就越弱。T1加权像T2加权像长TR、长TE——T2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T1WI、T2WI图像。T1WI观察解剖好。T2WI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。①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。②永磁：安装维修简单，但受温变影响大，不易调正磁场。③常导：通过电流大，耗电水太多2.梯度系统gradientsystem：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RFsystem: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computersystem5.辅助设备五、MRI信号与临床1.T1短（高）①脂肪②流动慢的血液、血栓③含蛋白高的液体④亚急性出血2.T1长（低）①脑脊液②不含蛋白液体③含铁血黄素④钙化及骨皮质⑤空气⑥血管流空3.T2短（低）①DHB(去O2血红蛋白)急性脑出血②顺磁物质③含铁血黄素④钙化⑤空气⑥血液流空4.T2长（高）①水②脑脊液③囊肿④亚急性血肿Cell外MHB⑤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（repetitiontime,TR）和回波时间（echotime,TE），选用不同的TR和TE时间,可得到不同加权像.T1WI:TR≤500ms,TE≤30msT2WI:TR≥2000ms,TE≥60msPdWI:TR≥2000ms,TE≤30msT1WI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T1WIT2WIFLAIR3.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)T1WIT2WIT2WISPIRT1WIT2WIT1WISPIR4.MRI对比增强检查:钆-二乙三胺五醋酸1.Gd-DTPA特点：①弛豫性强；②毒性小；③安全系数大；④细胞外分布；⑤不通过正常血脑屏障；⑥迅速由肾脏排出；⑦在人体内结构稳定；⑧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/kg3.Gd-DTPA主要解决了以下问题：①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；②确定脑外肿瘤或是脑内肿瘤；③进一步显示肿瘤内部情况，为治疗方案的拟定提供信息；④鉴别水肿或病变组织；⑤CT扫描异常但碘过敏不能进一步检查者；⑥在某种程度上区分肿瘤性病变与非肿瘤性病变。7CE-MRA等T1WIT2WIMeningiomaMeningiomaGd-DTPAT1WIT2WIPostGd-DTPA5.MR血管造影(MRangiography,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:Timeofflight,TOF(2).相位对比法:phasecontrast,PCCE—MRA:BolusTrak法MobiTrak法MRADSACE_MRACE-MRABolusTrakCE-MRA6.MR水成像(MRhydrography)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(MRurography,MRU)MR脊髓造影(MRmyelography,MRM)MRCPMRCPB-FFEMRUMRU7.功能性MRI成像(functionalMRI,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(diffusionweightedimage,DWI)灌注加权像(perfusionweightedimage.PWI)皮层激发功能定位成像:应用bloodoxygenationleveldependent,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。T1WIT2WIFLAIRDWIADC-mapInfarctBrainperfusionBOLD8.磁共振波谱MRspectrum,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spectroscopyimaging,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T1WIT1WIT2WI(一)适应证1.中枢神经系统①除急性脑出血脑外伤及蛛网膜下腔出血外基本可取代CT②多发硬化及脱髓鞘病变CT不如MRI显示敏感③脑梗死CT一般需24小时显示异常,而MR显示较早④脑垂体及鞍上区病变通过三维成像,定位准确⑤肿瘤MRI定位诊断准确，对定性诊断意义较大⑥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⑦脑功能成像T1WIChiariMalformationT2WIT1WITuberculosisT1WIT2WI2.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-CP6.肾盂排泄造影，对肾移植者有排斥反应者7.盆腔MR8.关节检查9.内窥镜检查10.结肠检查中国山东