磁共振功能成像.doc

肿瘤成像磁共振功能成像(functional magnetic resonance imaging ,fMRI)是90年代以来发展的一项新成像技术,广义而言fMRI包括磁共振波谱分析( magnetic resonance spect ro scopy , MRS)，弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)、灌注加权成像(perfusion weighted imaging,PWI)、弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI),磁共振磁敏感加权成像（SWI），以及血氧水平依赖成像(blood oxygen level dependent,BOLD)。核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。原理是:将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。1-1 磁共振波谱分析 (MRS)作为一种新兴的能检测体内化学成分、组织代谢产物的无创伤检查方法，是目前唯一能非侵人性测定活体化学代谢物改变的技术，可以对体内有关能量代谢和病灶代谢状况的变化做连续动态观察，能用图像形式来表达机体代谢的信息，较早地提供有关于疾病的诊断信息。机理：MRS是利用不同电化学环境下原子核的共振频率发生偏移(化学移位)，经过傅立叶变换后，形成按频率信号强度分布的谱线，通过频率产生的信号强度来判断该物质的浓度。检测的内容主要有：胆碱、肌酸、N-乙酰天冬氨酸、脂质、乳酸盐等。根据这些代谢物含量的多少，分析组织代谢的变化。当它们浓度发生一定的变化时，根据这些生化改变以1H磁共振波谱曲线中产生不同的峰值及比率，来确定组织细胞结构或代谢的异常。目前主要应用脑部、心脏、骨骼肌和肝脏等方面的研究，以脑部最为广。脑部磁共振波谱研究较多的有脑梗死、脑肿瘤、脑白质和脑灰质疾病、癫痫和代谢性疾病等，尤其是颅脑肿瘤研究较多，对脑肿瘤与非肿瘤性病变鉴别、脑肿瘤良恶性鉴别、恶性肿瘤分级、肿瘤术后复发与坏死的鉴别、原发与转移瘤的鉴别等均有很大的临床应用价值，此外，还能鉴别颅咽管瘤与垂体瘤，脑内肿瘤与脑外肿瘤，确定脑室内的中枢神经细胞瘤等。在心脏方面的应用主要是在心肌缺血、心肌病等心肌代谢方面的研究。肝脏31P-MRS主要研究包括肝代谢性疾病、肝炎肝硬化及肝肿瘤等。MRS能提供前列腺组织的代谢信息有助于鉴别前列腺癌和前列腺增生。MRS还能无创性地检测骨骼肌磷脂代谢和能量代谢的代谢产物及细胞内pH值，研究骨及软组织肿瘤的磷脂代谢和能量代谢的异常变化。1-2弥散加权成像 ( diffusion weighted imaging ,DWI)DWI的原理：弥散是分子的布朗运动，在生理功能中发挥重要作用。布朗运动的原始动力是液体分子所具有的内在动能，这种动能与温度、分子的浓度梯度等有关。MRI通过氢质子的磁化来标记分子而不干扰它的弥散过程，是一种理想的研究分子弥散的方法。MR对人体水分子弥散运动的观察是通过在常规自旋回波成像序列基础上，在180度聚焦射频脉冲前后各加上一个位置对称、极性相反的梯度场，在梯度场的作用下，弥散中的水分子中的横向磁化发生相位位移，这种相位位移广泛扩散，相互干扰，导致 MR信号衰减，从而形成DWI上的信号。DWI的技术特点：DWI是目前唯一能用于活体观察水分子微观运动的一种成像方法。组织内水分子的弥散运动与细胞膜、基底膜等膜结构的分布，核浆比以及大分子物质，如：蛋白质等在细胞内外含量多少等等因素密切相关。病理情况下膜结构的完整性受到破坏，大分子物质在细胞内外分布发生变化，均可引起DWI上信号异常，这是DWI用于颅内病变诊断与鉴别诊断的基础。1-3磁共振灌注成像（perfusion-weighted imaging，PWI）对比剂首次通过法PWI的基本原理：属于MR脑功能成像的一种，反映的主要是组织中微观血流动力学信息。MR PWI的方法常采用对比剂首次通过法。目前临床上PWI的对比剂多采用离子型非特异性细胞外液对比剂Gd-DTPA。将对比剂经高压注射器快速注入周围静脉，采用时间分辨力足够高的快速MR成像序列对目标器官进行连续多时相扫描，检测带有对比剂的血液首次流经受检组织时引起组织的信号强度随时间的变化来反映组织的血流动力学信息。一定的浓度范围内，血液T1值和T2值的变化率与血液中对比剂的浓度呈线性关系。团注对比剂后，带有对比剂的血液首次流过组织时将引起组织T1或T2弛豫率发生变化，因而引起组织信号强度的改变。检测对比剂首次流经组织时引起组织的信号强度变化，可计算出其T1或T2弛豫率变化，组织T1或T2弛豫率的变化代表组织中对比剂的浓度变化，而对比剂的浓度变化则代表血流动力学变化。对比剂首次通过法PWI的优缺点：虽然这种方法简便实用，但也有其局限性：1顺磁性造影剂对T1和 T2时间都有影响，其浓度与增强的程度不成线性关系，所以不能像CT那样进行定量的评价；2现在临床使用的磁共振机器的空间和时间分辨率都不够，以前多选择T1动态增强最强的部分层面进行单层面T2首过灌注，但T1动态增强与多种因素有关，如肿瘤组织的T1值、肿瘤的灌注情况、肿瘤间质的T1值、毛细血管密度及毛细血管的渗透性等。有时不能完全反映整个肿瘤的微血管灌注特征。只从在肿瘤中一个感兴趣层面进行动态扫描，而片面地反映肿瘤的整体情况。当然，新型磁共振扫描仪及EPI等快速成像序列。的出现，使 得对整个肿瘤的首过灌注成像已成为可能。EPI以一连串梯度回波为 特征，单次激发EPI仅激发1次即可完成K空间的信号采集。因此在 提高时间分辨率的同时又保证了高的空间分辨率。多层动态的T2首过MR灌注成像（Dynamic sussuptibility contrast T2 -weightedimaging）能较全面的反映肿瘤的微血管灌注。1-4 弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)在中枢神经系统尤其对白质和灰质的区别以及白质纤维的走行有很好的成像效果，可了解病变造成的白质纤维束受压移位、浸润与破坏，为病变的诊断与鉴别诊断提供更多信息，为手术方案的制定，术后随访提供依据。DTI对于神经科学是一个新的突破，使得研究者得以了解活体的神经纤维走行，这不仅有助于深入了解人脑纤维的结构，而且在临床上有很大的价值，成为近期脑功能成像技术研究的最新热点之一。Jty影像园XCTMR.com DTI利用组织中水分子弥散的各向异性(anisotropy)来探测组织微观结构的成像方法。脑白质的各向异性是由于平行走行的髓鞘轴索纤维所致，脑白质的弥散在平行神经纤维方向最大，即弥散各向异性FA最大，接近于1。这一特性用彩色标记可反映出脑白质的空间方向性，即弥散最快的方向指示纤维走行的方向。DTI是一种用于研究中枢神经系统解剖神经束弥散各向异性和显示白质纤维解剖的磁共振技术。Jty影像园XCTMR.com（1）优点Jty影像园XCTMR.comJty影像园XCTMR.com 弥散是一个矢量，不仅有大小也有方向。在DTI中，组织内水分子的位移情况至少在6个方向被测量，而diffusion只在一个或三个方向被测定，可能会造成关于组织结构的错误结论。DTI是一种更高级的弥散加权成像形式，是DWI基础上的新的MR成像技术，它利用多种参数和数据处理，从量和方向上反映成像体素内扩散的变化，可以定向定量地评价脑白质的各向异性。Jty影像园XCTMR.com Jty影像园XCTMR.com另外，DTI图像可以经过特定的后处理软件用主要特征矢量图来显示，从而在图像中显示脑白质的方向和完整性，这就为研究脑白质的走行，揭示脑内各种脑病变包括脑梗死，脑肿瘤等病灶与脑白质纤维走行的关系提供了可能性，在显示脑白质纤维病变方面具有更大的优越性和潜力。纤维示踪图(fiber tractography)：是目前唯一能在活体、无创和个体化地提供人脑白质纤维结构位置和走行特点的影像学技术。可以直观地显示肿瘤与其周围的大脑白质纤维之间的关系，从而可以更好的指导手术，以求能够最大限度地切除肿瘤组织和保护正常脑组织。Jty影像园XCTMR.comJty影像园XCTMR.com（2）缺点Jty影像园XCTMR.com Jty影像园XCT