MRI功能成像

MRI功能成像弥散弥散：普遍存在的运动形式，布朗运动小分子物质、温度高、结构疏松，弥散快弥散方向，随机性MRI主要显示的是水分子弥散表观弥散系数（ADC）：弥散的定量指标，弥散距离/弥散时间的平方根ADC影响因素：弥散、组织灌注状态（体素内的微观血流质子与弥散无法区分）DWI利用弥散造成质子相位漂移施加方向相反的一对弥散梯度脉冲静止质子完全相位重聚质子弥散后因为相位漂移，信号降低弥散越快，信号衰减越明显DWI：主要显示组织弥散对比的图像DWI时序图B值选择弥散敏感梯度b值（弥散加权因子）：越大，表明梯度场越高或持续时间长；b值越大，弥散权重越重，但信噪比降低高b值常用于观察较慢的弥散、低b值用于观察较快的弥散测量ADC时，B值越多，越准确DWI与ADC图ADC图：反应组织ADC值不同的图像信号基本与DWI相反，但并非完全相反DWI除了反应ADC外，还受组织T1、T2、质子密度差别的影响；DWI时一般TE设置较长，尤其T2弛豫影响较大（T2透射效应）DWI应用脑梗塞、脑缺血神经系统感染、肿瘤等的诊断、鉴别诊断；如脑脓肿、脑炎与弥漫性胶质留鉴别；瘤周水肿与胶质留浸润鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿鉴别弥漫性轴索损伤肝脏肿瘤、肝硬化、乳腺肿瘤DTI：弥散张量成像显示三维空间内的水分子弥散多个方向（6个以上方向）分别施加扩散敏感梯度场，多的现在达256个方向对每个体素水分子扩散的各向异性作出较为准确的检测这种反应组织水分子弥散各向异性的技术称为扩散张量成像（DTI）DTI与DWI比较都是反应组织水分子弥散DWI只用ADC一个参数描述，扩散程度的测量限于一个平面内DTI用多个参数(FA、AI、RA、VR)描述，从三维立体空间定量地分析水分子的扩散运动及相关性DTI应用目前惟一能在活体中显示神经纤维束的走行、方向、排列、髓鞘等信息广泛应用于中枢神经系统的组织形态学和病理学研究临床治疗参考，手术导航观察心肌、骨骼肌的纤维显微结构MRI灌注成像并非MRI特有技术，CT、PET、SPECT使用MR造影剂、MR成像脑功能成像（BOLD-fMRI）血红蛋白包括氧合血红蛋白和去氧血红蛋白氧合血红蛋白是抗磁性物质，对质子驰豫没有影响去氧血红蛋白属顺磁性物质，其铁离子有4个不成对电子，磁化不均匀，产生横向驰豫时间(T2和T2*)缩短效应局部脑功能区激活-局部耗氧量增加-通过局部、全身调节-局部血流量增加-血流量增加较耗氧量增加为大-局部氧合血红蛋白比例增加，去氧血红蛋白比例降低去氧血红蛋白所致的缩短T2*时间作用减少-局部组织信号相对高由于去氧血红蛋白缩短T2*的效应很小所以使用对T2*效应敏感的序列，GRE或GRE-EPI场强越高、T2*效应越明显，所以BOLD一般需要较高场强（1.5T以上）在4.0T以上场强，能显示激活区域早期信号降低现象（去氧血红蛋白比例增高）BOLD-fMRI实施刺激设备显示激活前后信号变化实验设计、实施避免干扰，可信度数据处理、分析；对齐、标准化、准配、平滑等处理BOLD-fMRI应用语言、视觉、运动、其它感觉功能区定位手术前对术后功能恢复、代偿情况预测手术导航硬件、软件要求高MR波谱分析MR波谱（MRspectroscopy，MRS）是目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的唯一方法。MRI提供的是正常和病理组织的形态信息，而MRS则可提供组织的代谢信息。化学位移同一种磁性原子核处于不同的分子中分子化学结构的不同，电子云对磁性原子核的磁屏蔽作用的大小也存在差别原子核因分子结构不同而致局部的磁场强度有微小差别表现为进动频率的微小差别1H-MRS采集的MR信号，来源于多种代谢产物中H质子由于化学位移效应，不同的代谢产物中H质子进动频率有轻微差别通过傅里叶转换可得到不同物质谱的信息用谱线表示其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用PPM表示（以标准物的质子进动频率为基准，其他代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差别，以PPM来表示）1H-MRS常选用三甲基硅烷（Trimethylsilane）作为标准物某一窄波的波峰下面积与目标区域内某特定代谢产物的含量成正比关系由于一般含H代谢物的浓度不到1/10000的水浓度，被水掩盖，序列需要水抑制MRS特点得到的是代谢产物的信息，而非解剖图像通常用数值或谱线来表示对磁场均匀度有着更高的要求高场强，提高信噪比，各种代谢产物的进动频率差异增大，可更好区分各种代谢产物信号较弱，常需要多次平均才能获得足够的信噪比，因此检查时间较长除了1H-MRS外，31P、13CMRS空间定位单体素序列：点解析波谱（PRESS）刺激回波采集（STEAM）两者差别：PRESS：SNR高，最短TE长，部分信号因T2衰减丢失，对短T2*代谢物观测困难PRESS时序图STEAM时序图多体素化学位移成像（CSI）使用序列也是PRESS、STEAM空间定位时增加相位编码梯度多体素MRS，2D-CSI多体素MRS特点一次可采集多个感兴趣区的信号，便于比较正常组织和病变组织的波谱缺点是体素容积较小，信号强度较低，采集次数相对多，扫描时间较长进行化学位移序列数据采集时，必须要保持高场强的均匀性在测量较大体积时，由于磁场的不均匀性，分辨率降低MRS数据后处理MRS应用脑肿瘤的诊断和鉴别诊断代谢性疾病的脑改变颞叶癫痫脑肿瘤治疗后复发与肉芽组织、放疗后损伤的鉴别脑缺血疾病的诊断和鉴别诊断前列腺癌的诊断和鉴别诊断等弥漫性肝病脑1HMRS分析的主要代谢产物有：（1）NAA（N-乙酰门冬氨酸），主要存在于神经元及其轴突，可作为神经元的内标物，其含量可反映神经元的功能状态，其化学位移在2.02PPM。NAA含量降低表示神经元受损；（2）肌酸（creatine，Cr），为能量代谢产物，在脑组织中其浓度比较稳定，可作为脑组织1HMRS的内参物，常用其他代谢产物与Cr的比值反映其他代谢产物的变化。Cr的化学位移在3.03PPM（3）胆碱（Choline，Cho），主要存在于细胞膜，其含量变化反映细胞膜代谢变化，在细胞膜降解或合成旺盛时其含量增加。在脑肿瘤时，常有Cho升高和NAA降低，因此Cho/NAA升高，尤以恶性肿瘤更为明显。多发硬化等脱髓鞘病变如果Cho升高，往往提示病变活动。Cho化学位移在3.22PPM。（4）乳酸（Lac），为糖酵解的终产物，一般情况下1HMRS无明显的Lac峰，但在脑缺血或恶性肿瘤时，糖无氧酵解过程加强，Lac含量增高。Lac的化学位移在1.32PPM，有时与脂质（Lipid）重叠，可采用改变TE的方法加以区别，在TE＝144ms的1HMRS上，Lac波峰向下，在TE＝288ms的1HMRS上，Lac波峰向上。（5）脂质（Lipids，Lip），由于脂质TE很短，因此一般1HMRS检测不到，如果出现明显的Lip的波峰，往往是感兴趣区接近于脂肪组织而受后者污染所致。在TE很短的1HMRS可以检测Lip。Lip可以在高级胶质瘤、淋巴瘤及转移瘤中升高，肿瘤坏死区也可出现Lip。