《2013医学系影像总论(二)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013医学系影像总论(二)（181页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、医学影像学总论 二 河北医科大学第四医院李智岗 第四节磁共振成像 利用人体中氢原子核在磁场中受到射频脉冲激励而发生共振所产生信号经重建成像的一种成像技术 核磁共振 nuclearmagneticresonanceNMR 是一种核物理现象 早在1946年Bloch与Purcell就报道了这种现象 并应用于波谱学Lauterbur1973年发表了MR成象技术 使核磁共振不仅用于物理学和化学 也应用于临床医学领域Lauterbur与Mansfield分享了2003年诺贝尔医学生理奖 核磁共振在生命科学领域的应用1978年英国第一台头部MRI扫描仪投入使用1980年全身MRI扫描仪研制成功 保罗劳特布
2、尔彼得曼斯菲尔德 获得2003年度诺贝尔生理学或医学奖 磁共振成像 一 MRI成像基本原理 1 人体在强外磁场内产生纵向磁矢量和1H进动 人体内富含1H 1H犹如一个小磁体 小磁体自旋轴的排列无一定规律 磁矩相互抵消 但如在均匀的强磁场中 则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列 质子带正电荷 它们象地球一样在不停地绕轴自转 并有自身的磁场 人体内存有无数小磁体 呈不同方向随机排列 原子核似一小磁铁沿着 外 磁场方向排列 纵向磁化 磁共振成像 1H进动 1H自旋轴围绕磁力线作锥形运动 犹如旋转中的陀螺 称为进动 2 发射特定的RF脉冲引起磁共振现象 吸收RF光子能量 共振 低能态1H高能态
3、1H放出能量 光子 MRS 3 停止RF脉冲后1H恢复至原有状态并产生MR信号 射频脉冲停止后 被激励的1H回复到原来平衡状态的过程为弛豫过程 所需时间为弛豫时间 relaxationtime 弛豫时间有纵向弛豫 T1 和横向弛豫时间 T2 4 采集 处理MR信号并重建为MRI图像 对于反映人体各器官 组织结构的T1值和T2值得到的MR信号 经采集 编码 计算等一系列复杂处理 即可重建为MRI灰阶图像 MRI图像上的黑白灰度对比 反映的是组织间弛豫时间的差别 不同于X线 CT和超声图像上的灰度概念MRI检查有两种基本影像 一是反映组织间T1值的差异 称为T1加权像 T1weightedimag
4、ingT1WI 另一种是反映组织间T2值的差异 称为T2加权像 T2weightedimagingT2WI MRI图像上的黑白灰度称为信号强度 白影称为高信号 黑影称为低信号T1WI图像上高信号代表T1弛豫时间短的组织 常称为短T1高信号或短T1信号 例如脂肪组织低信号代表T1弛豫时间长的组织 常称为长T1低信号或长T1信号 例如脑脊液 T2WI图像上高信号代表T2弛豫时间长的组织 常称为长T2高信号或长T2信号 例如脑脊液低信号代表T2弛豫时间短的组织 常称为短T2低信号或短T2信号 例如骨皮质 T1WIT2WI 人体不同组织T1WI和T2WI上的灰度 二 MRI设备与MRI成像性能 一 M
5、RI设备包括主磁体 梯度线圈 射频系统 计算机 数据处理系统 超导型MRI基本结构 DepartmentofRadiology 主线圈 能源 梯度线圈 磁体 扫描孔 射频线圈 数据处理 显示 操作 MRI设备的主要指标是磁场强度即场强 单位为特斯拉 Tesla T 高场强1 5T和3 0T超导型低场强0 2 0 35T永磁型其他超高场强7 0TMR机 肢体 心脏MR机 二 MRI成像性能 1 MRI成像的主要优势 1 组织分辨率高除了常规自旋回波 spinechoSE 序列T1WI和快速自旋回波 FSE 序列T2WI外 还有IR GRE SWI等 2 MR直接水成像技术 用很长的TR和TE可以
6、获得重T2WI 使静态或缓慢流动的液体呈高信号 背景的其它组织呈低信号而形成良好对比 如MRCP MRU MRM 3 磁共振直接血管成像技术 利用血管中流动的血液出现流动效应 MRA不需穿剌血管和注入造影剂 采用时间飞跃或相位对比法 即能整体显示血管 类似X线血管造影 即MRA另一种是对比增强MRA MRI血管成像TOF技术 MR血管成像 4 磁共振波谱技术 以波谱形式显示某些疾病代谢产物含量的一种技术 5 MR功能成像技术 MR功能成像技术与一般MRI成像不同 是以组织结构的生理功能为基础 以图象形式显示其状态的成像技术 包括 DWI PWI和脑功能定位成像 对MHCC 直径 1cm 病灶的
7、检出和鉴别 血管断面 病灶 MHCC病灶 弥散加权成像 DWI DWI HCC灌注增加的原因肝血窦的毛细血管化逐渐加重 其内见有明显的血细胞 灌注加权成像 PWI 2 MRI成像的局限性 1 MRI检查常规获取横断图像 多不能整体显示器官结构和病变 2 多序列 多幅图像不利于快速观察 3 受到部分容积效应影响 4 检查时间较长 不利于急诊检查 5 易发生伪影 6 识别钙化有限度 三 MRI检查方法 一 平扫检查1 普通平扫MRI可获得人体横面 冠状面 矢状面及任何方向断面的图像 有利于病变的三维定位 2 特殊平扫检查 1 脂肪抑制T1WI和T2WI 2 梯度回波同 反相位T1WI 3 水抑制T
8、2WI 4 磁敏感加权成像 SWI 3 0T 脂肪抑制T1WI 脂肪抑制T2WI 水抑制T2WI 能使自由水变成低信号 结合水仍为高信号 可鉴别梗塞灶的新旧 Flair 增强磁敏感加权成像 发育性静脉异常 左侧顶枕叶动静脉畸形 SWI 二 对比增强检查 定义 经静脉注入顺磁性或超顺磁性对比剂后 再行T1WI或T2WI检查的方法对比剂 二乙烯三胺五乙酸钆 Gd DTPA 顺磁性对比剂 主要作用为缩短T1值 可使T1WI图像上组织与病变的信号强度发生不同程度的增强 称之为强化 从而改变其间的信号对比 有利于病变的检出和诊断 其他对比剂 超顺磁性氧化铁 SPIO 为超顺磁性对比剂 主要作用为缩短T2
9、值 使T2WI图像上信号减低 是网状内皮系统Kupffer细胞特异性对比剂钆塞酸二钠 Gd EOB DTPA 为顺磁性对比剂 主要作用是缩短T1值 是一种新型肝细胞特异性对比剂 钆塞酸二钠 1 普通增强检查 Gd DTPA 常用于颅脑疾病诊断2 多期增强检查 Gd DTPA 能够观察病变强化程度随时间所发生的动态变化 有利于定性诊断 主要用腹部及盆腔疾病检查 MRI增强检查依据应用对比剂类 注入后扫描延迟时间 扫描次数分为4种方法 3 超顺磁性对比剂增强检查 SPIO 主要用于肝脏肿瘤的诊断及鉴别诊断 4 肝细胞特异性对比剂增强检查 Gd EOB DTPA 主要用于肝脏肿瘤的诊断及鉴别诊断 对
10、已小肝癌的检查价值较高 普通增强 三 MRA检查 主要用于诊断血管疾病 但效果通常不及CTA 分为2种方法1 普通MRA检查 无需注入对比剂 但小血管显示欠佳2 增强MRA检查 CE MRA 需经静脉注入Gd DTPA 对于血管细节尤其小血管的显示效果要优于普通MRA 四 MR水成像检查 MRCP主要用于胆胰腺异常 尤其梗阻性病变诊断MRU 用于检查尿路梗阻性病变内耳迷路水成像 对于诊断内耳先天性发育畸形很有帮助 水成像 水成像 五 1H磁共振波谱 1H MRS 检查 1H MRS通常获取的是代表组织内不同生化成分中1H共振峰的谱线图 进而能够明确其生化成分的组成和浓度 也可依某一生化成分的空
11、间分布和浓度转化成检查层面的伪彩图 并与普通平扫MRI图像叠加 以利直接分析 1H MRS检查对于脑肿瘤 前列腺癌 乳腺癌等肿瘤的诊断和鉴别诊断有很大帮助 也用于研究其他部位肿瘤及非肿瘤性病变的鉴别 正常对照组第10周波谱采样区位于右叶中部 曲线上有胆碱的较高表达 试验组第10周肝组织信号粗糙 糖原及胆碱峰较平 试验组第18周 中心区高信号影为巨大癌瘤 MRS上有明显的胆碱 糖原峰 波谱分析 六 功能磁共振成像 fMRI 检查 1 扩散加权成像 DWI 和扩散张量成像 DTI DWI应用广泛 除常规用于超急性期脑梗死诊断外 也用于肿瘤性病变诊断和鉴别诊断 全身性DWI WB DWI 常用于查找
12、和诊断原发恶性肿瘤和或转移灶 此外 DWI也用于恶性肿瘤病理级别评估和放化疗疗效预测及监测等方面的研究DTI目前常用于脑白质纤维束成像 能够清楚地显示其因病变所造成的移位 破坏和中断 2 灌注加权成像检查 PWI 主要用于缺血性病变诊断 肿瘤性病变诊断与鉴别诊断 以及肿瘤恶性程度评估的研究3 脑功能定位成像 目前已用于脑肿瘤手术方案的制定 以尽可能避免损伤重要的脑功能区 也用于致癫灶异常活动脑区的定位 此外 脑功能定位成像还用于研究正常和一些疾病如抑郁症 精神分裂症 毒品或网络成瘾者的脑功能区活动和连接状态及其异常改变 脑功能成像 DepartmentofRadiology 四 MRI检查的安
13、全性 MRI设备产生强磁场 需特别注意患者检查的安全性 凡属禁忌症者 均不得进行此项检查 如置有心脏起搏器者 体内有金属性手术夹 支架 假体 假关节者 孕3个月以内者 幽闭恐惧症者 患者 家属及医护人员进入MRI检查室时 严禁携带任何铁磁性物体 如金属发夹 硬币 别针等 以及与MR不相容的金属性医疗器械 否则不但影响图像质量 而且有可能导致严重的人身伤害 含钆对比剂有可能引起肾源性系统性纤维化 故肾功能严重受损者禁用此类对比剂 五 MRI图像特点 1 图像上的黑白灰度即信号强度 反映的是组织结构的弛豫时间2 通常为多序列 多幅断层且常为横断面图像 组织结构影像无重叠3 图像上组织结构的信号强度
14、与成像序列和技术相关 例如脑脊液在T1WI图像呈低信号 在T2WI图像上呈高信号 4 图像的黑白灰度对比受窗设置影响5 增强检查改变了T1WI或T2WI图像上组织结构的信号强度6 MRA MR水成像 1H MRS和fMRI图像改变了常规断层的显示模式 MRI图像特点常是识别MRI图像的依据 1 识别普通平扫MRI图像 需同时具备以下两点常规为多序列 多幅断层且常为横断层图像 组织结构的影像清晰 无重叠 图像上 无论T1WI T2WI 骨皮质均为极低信号黑影 脂肪组织则呈高或较高信号白影 不同于CT图像上骨皮质呈高密度白影 脂肪组织呈低密度灰黑影 进一步区分T1WI和T2WI图像 可依脑脊液结构
15、或膀胱内尿液的信号强度 这些富含水的液体在T1WI呈低信号 而在T2WI呈高信号 流空效应 心血管的血液由于流动迅速 使成像过程中采集不到MR信号 在T1WI或T2WI中均呈黑影 这就是流空效应 flowingVoideffect 1 识别脂肪抑制T1WI和T2WI图像 具有识别普通平扫T1WI和T2WI的要点 唯脂肪组织呈低信号 2 识别同 反相位T1WI图像 同相位图像与普通T1WI图像相似 而反相位图像的特征为软组织结构与周围脂肪组织的边界处表现为线状低信号 3 水抑制T2WI图像 脑灰 白质信号对比同普通T2WI图像 唯脑室 脑池 和脑沟呈低信号表现 2 识别特殊平扫图像 3 识别增强
16、 Gd DTPA 图像 具备识别T1WI图像要点 并显示一些解剖结构如鼻粘膜 血管 肾实质等发生强化 呈高信号表现 左侧枕叶脑脓肿 SE T1WISE T1WI增强扫描 4 识别MRA图像 整体显示血管结构 呈高信号表现 周围结构显示不清5 识别MR水成像整体显示富含水的器官结构 例如胆胰管 尿路等均呈高信号 周围结构则显示不清 MRA 水成像 6 识别1H MRS图像 1H MRS检查通常获取的是谱线图 横坐标为共振峰的位置 纵坐标代表峰高 当1H MRS的某一生化成分及浓度的空间分布信息与常规MRI图像叠加后 常用伪彩图显示并标有该生化成分的名称 7 识别fMRI图像 1 识别DWI和DTI DWI图像为断层图像 组织结构清晰度较差 图像上通常标有扩散梯度敏感因子数值即b值 WB DWI图像类似核医学正电子发射体层显像的三维显像图像 DTI图像可为颅脑横断层伪彩图像 不同颜色代表不同走向的白质纤维束 此外 还可直观显示单一白质纤维束 2 识别PWI图像 PWI图像常规为横断层伪彩图 图像上标有灌注参数的名称 不同颜色代表该灌注参数值的高低 3 识别脑功能定位图像 其图像类似头颅平扫
