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1、磁共振成像的临床应用Clinical application of Magnetic Resonance Imaging,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M
2、RI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)
3、,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.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
4、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90180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
5、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TET1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
6、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T1 WI、T2 WI图像。T1 WI观察解剖好。T2 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
7、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 system5.辅助设备,五、MRI信号与临床,1.T1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.T1长（低）脑脊液不含蛋
8、白液体含铁血黄素钙化及骨皮质空气血管流空,3.T2短（低）DHB(去O2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.T2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（repetitio
9、n 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:TR500ms,TE30ms T2WI:TR2000ms,TE60ms PdWI:TR2000ms,TE30ms,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.FLA
10、IR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
11、.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:Tim
12、e of flight,TOF(2).相位对比法:phase contrast,PCCEMRA: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,fMR
13、I)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。
14、,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
15、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-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,Thank you!,
