【影像诊断】MRI的临床应用

MRI的临床应用 中国医科大学第二临床学院范国光吴振华 一 磁共振现象含奇数质子的原子核 如1H 13C 19F 23Na 其质子有自旋运动 Spin 置于外加的强大均匀磁场 主磁场 内 原排列杂乱的原子核在磁力作用下排列成行原子核围绕主磁场轴旋转的现象称为进动 旋进 自旋和旋进是奇数质子原子核的两种特性质子旋进无聚合性 磁化向量顺主磁场力线方向 无切割磁力线的力 不能检测出磁场变化的信号在外加磁场内 又加用射频脉冲RF 在质子共振频率上垂直作用于磁场 净磁化移位RF结束后 接受磁场改变引起的电压变化 RF的频率如接近某元素的原子核的旋进频率 该原子被激发 并改变原子核磁轴的偏斜方向 磁共振现象 Larmor公式 0 rB0 0 进动频率r 旋磁比1 0T时1H为42 5MH2B0 外加磁场 二 弛豫时间 用特定频率的RF激发 作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而发生磁共振现象 停止发射RF 则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来 其相位和能级都恢复到激发前的状态 这一恢复过程称为弛豫过程 relaxationprocess 而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间有两种弛豫时间自旋 晶格弛豫时间 纵向弛豫时间 称T1自旋 自旋弛豫时间 称横向弛豫时间 称T2 纵向弛豫时间 达到纵向磁化的63 或平衡状态63 所需时间 也是90 射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间 横向弛豫时间 为横向矢量衰减到原来值 Mxy 37 的时间 T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用所引起 与T1不同 它引起相位的变化 各种不同物质的T1和T2弛豫时间不同 受磁场强度的影响 三 MRI图像特点 1 灰阶成像人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的 而且它们之间有一定的差别 T2也是如此 这种组织间弛豫时间上的差别 是MRI的成像基础 为了评判被检组织的各种参数 可以调节TR TE 以得到突出某种组织特征参数的图像 这种图像称为加权图像 WeightedImage WI T1WI 主要反映组织间T1特征参数 T1WI有利于观察解剖结构T2WI 主要反映组织间T2特征参数 T2WI对显示病变组织较好 N H 主要反映组织的H质子密度 具有一定T1差别的各种组织 包括正常与病变组织 转为模拟灰度的黑白影 则可使器官及其病变成像 MRI的影像虽然也以不同灰度显示 但反映的是MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短 而不象CT图象 灰度反映的是组织密度 表1 1人体不同组织T1WI和T2WI上的灰度脑白质脑灰质脑脊液脂肪骨皮质骨髓质脑膜T1WI白灰黑白黑白黑T2WI白灰白白灰黑灰黑 2 流空效应心血管的血液由于流动迅速 使发射MR信号的氢原子核离开接收范围之外 测不到MR信号 在T1WI或T2WI中均呈黑影 流空效应 flowingVoid 这一效应使心腔和血管显影 是CT所不能比拟的 3 三维成像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 一般CT则难于作到直接三维显示 需采用重建的方法才能获得冠状面或矢状面图像 4 运动器官成像采用呼吸门控 gating 和 或 呼吸补偿 心电门控和周围门控以及预饱和技术等 可以减少由于呼吸运动及血液流动所导致的呼吸伪影 血流伪影 不仅能改善心脏大血管的MR成像 还可获得其动态图象 四 MRI检查技术 1 常用的多层面 多回波的自旋回波 spinecho SE 技术扫描时间参数有回波时间 echotime TE 和脉冲重复间隔时间 repetitiontime TR 短TR和短TE可得T1WI 而用长TR和长TE可得T2WI 时间以毫秒计 依TE的长短 T2WI又可分为重 中 轻三种 病变在不同T2WI中信号强度的变化 可以帮助判断病变的性质 例如 肝血管瘤T1WI低信号 在轻 中 重度T2WI上高信号 且随着加重程度 信号强度递增 肝细胞癌则不同 T1WI呈稍低信号 在轻 中度T2WI呈稍高信号 而重度T2WI上又略低于中度T2WI的信号强度 TR ms TE ms T1WI200 80015 30 35T2WI500 2500 400060 70 90 120N H 1500 250015 25 30 SE序列扫描参数 T1WIT2WI高信号亚急性出血亚急性出血脂肪高蛋白水肿 CSF脂肪肿瘤顺磁性物质梗死 软化病灶低信号纤维组织 Ligment 骨皮质 纤维 肌肉 肌肉 高速血流 水肿 韧带陈旧出血 高速血骨皮质 肿瘤 CSF流 不同序列 1 2加权高低信号 2 特殊序列 为了克服MRI中SE脉冲序列成像速度慢 检查时间长这一主要缺点 近年来先后开发了梯度回波脉冲序列 快速自旋回波脉冲序列等成像技术 此外 还开发了脂肪抑制和水抑制技术 进一步增加MRI信息 MRI另一新技术是磁共振血管造影 magneticresonanceangiography MRA 血管中流动的血液出现流空现象 它的MR信号强度取决于流速 流动快的血液常呈低信号 因此 在流动的血液及相邻组织之间有显著的对比 从而提供了MRA的可能 应用于大 中血管病变的诊断 MRA不需穿剌血管和注入造影剂 有很好的应用前景 MRA还可用于测量血流速度和观察其特征 其他 弥散 灌注 水成像 波谱 五 MRI常见伪影 人体体内因素形成的伪影运动伪影血液和脑脊液流动伪影体外因素形成的伪影金属伪影静电伪影MR系统形成的伪影化学位移伪影卷褶伪影低信号伪影 六 MRI造影剂及临床应用 一 种类 1 顺磁性阳性造影剂 常用的有Gd DTPA 马根维显 磁显葡胺 Mn DPDP等 其作用主要使T1缩短 在T1加权像上呈高信号 2 超顺磁性物质 常用的有超顺磁性氧化铁颗粒 SPIO 有AMI 25和Resovist等 其作用主要使T2缩短 在T2加权像上是低信号 二 Gd DTPA的临床应用Gd DTPA釓 二乙烯五胺乙酸 Gadolinum DTPA 是一种顺磁性物质 它具有不成对的电子 当它接近共振的H质子时 能改变H质子所处的磁场 使T1值明显缩短 1987年经美国FDA批准应用 弛豫性强 毒性小 安全系数大 细胞外分布 不通过正常BBB 迅速由肾脏排出 在人体内结构稳定 具有高溶解度 1 Gd DTPA特点 2 Gd DTPA的适应症 1 某些肿瘤的鉴别诊断 2 确定血脑屏障是否被破坏 3 提高病变的发现率 3 禁忌或注意 过敏史 早期孕妇4 剂量 0 1mmol kg 0 2ml kg60秒内注射完 七 MRI的优缺点 优点 由信号强度可以确定组织的类型 如脂肪 血液和水 解剖结构细节显示较好 对组织结构的细微病理变化更敏感 如骨髓的浸润 脑水肿 3 分子生物学和组织学诊断的提高 所得MR信息为组织理化环境的改变 如T1 T2 31P 23Na的波谱4 形态和功能并重的诊断 心脏电影 血流速度5 无骨伪影6 任意方位断层 方便解剖结构或病变的立体追踪 7 无损伤 无辐射8 MRI成像参数多 包含信息量大 MRI设备和检查费较昂贵 早 中期MRI设备扫描时间较长 为其主要缺点 除超低磁场 0 02 0 04T 和近年新开发的开放式 openstyle 低场强 0 2T MRI扫描机外 一般MRI机房内不能使用监护和抢救设备 加之MRI对病人体动敏感 易产生伪影 不适于对急诊和危重病人进行检查 钙化灶内不含质子 不产生MRI信号 故MRI对钙化不敏感 个别人进入扫描室可产生幽闭恐惧症 claustrophobia 缺点 八 临床应用 颅脑 脑肿瘤 脑部炎症 脑膜炎 脑炎TB 脓肿 囊虫 AIDS 脑血管疾病 脑梗死 出血 血管畸形 发育不全 脑变性和脑白质病 MS 豆状核变性 皮层下动脉硬化性脑病 颅脑损伤 五官 1 眼眶2 鼻咽部3 口腔 脊柱 脊髓1 脊柱退行性疾病 间盘2 脊柱炎性疾病3 脊柱外伤 4 椎管肿瘤 髓内髓外硬膜内髓外硬膜外5 脊柱先天畸形脊柱神经管闭合不全脊髓纵裂脊髓栓系综合征脊髓空洞症6 脊柱术后 纵隔 肺 胸膜主要为纵隔疾病 淋巴腺肿大 肿瘤 心脏 心脏 心脏肿瘤大血管 夹层 乳腺 少用 肝胆脾胰肝 肿瘤胆 胆道梗阻胰腺 肿瘤 肾和肾上腺肾不如CT 要增强 肌肉脂肪血管瘤 肾上腺 三个平面观察 腹膜后腔肿块腹膜后淋巴结转移腹膜后肿瘤 盆腔膀胱 前列腺 子宫 卵巢 半月板骨坏死 十四 骨髓 骨髓替代骨髓缺失放疗骨髓水肿 出血 十一 骨骼 肌肉 关节骨 肌肉肿瘤炎症 九 MR禁忌症 1 精神障碍2 手术 A夹 3 体内异物 外伤 避孕环 4 起搏器 十 MRI和CT的比较 所用媒介参数优点缺点CTX线X线衰减系数快 价格低X线照射钙化好 软组织对比差密度分辨率高MRIRFT1 T2 N H 软组织对比好钙化看不见 共振 FOV TR 安全成像时间长TE TI空间分辨率高 一 CT和MRI特征的比较 二 中枢系统 优点缺点注CT普及 出血敏感矢状面困难可三维成像已建立诊断标准骨伪影灌注脊髓直接成像难MRI任意方位断层对钙化 骨病的Gd DTPA可鉴组织对比度诊断效果差别水肿和脑瘤 各种脑组织 无骨伪影脊髓可显示 三 循环系统 优点缺点注CT电影CT可分辨到Ms必须用造影剂MSCT可单位才能看清心脏观察冠脉MRI不用造影剂可区分