核磁共振成像

磁共振成像技术 核磁共振 MRI 是与 CT 几乎同步发展起来的医学成像技术 MRI 作为最先进的影像检查技术之一 在许多方面有其独到的优势 尤其是近年来高场磁共振 超快速成像与功能成像的出现 使得 MRI 的优势更为明显 但是 由于国情所限 MRI 远 没有 CT 普及 实际工作中 大量的病例本应首选 MRI 检查 却都进行了 CT 检查 因此 造成的误诊及漏诊屡见不鲜 除病人经济情况的原因之外 临床医生对 MRI 的了解不足也 是一个重要原因 目前关于磁共振成像的书籍虽很多 专业性均很强 信息量也非常大 临床医生很难有时间仔细翻阅 但临床医生又急需了解磁共振的相关知识 鉴于此 我们 编写了这本小册子 以期临床医生在阅读之后能够了解磁共振成像的临床应用价值 哪些 情况下应当建议病人进行 MRI 检查 以及一些磁共振基本读片知识 1 磁共振成像的特 点 一 无损伤性检查 CT X 线 核医学等检查 病人都要受到电离辐射的危害 而 MRI 投入临床 20 多年来 已证实对人体没有明确损害 孕妇可以进行 MRI 检查而不能进 行 CT 检查 二 多种图像类型 CT X 线只有一种图像类型 即 X 线吸收率成像 而 MRI 常用的图像类型就有几十种 且新的技术和序列不断更新 理论上有无限多种图像类 型 可根据组织特意性用不同的技术制造对比 制造影像 力求诊断疾病证据充分 客观 可靠 有更丰富的细节和依据方便医师作出明确的诊断 对疾病的治疗前及愈后作出更详 细 系统的评估 三 图像对比度高 磁共振图像的软组织对比度要明显高于 CT 磁共 振的信号来源于氢原子核 人体各处都主要由水 脂肪 蛋白质三种成分构成 它们均含 有丰富的氢原子核作为信号源 且三种成分的 MRI 信号强度明显不同 使得 MRI 图像的 对比度非常高 正常组织与异常组织之间对比更显而易见 CT 的信号对比来源于 X 线吸 收率 而软组织的 X 线吸收率都非常接近 所以 MRI 的软组织对比度要明显高于 CT 四 任意方位断层 由于我院 MRI 拥有 1 5T 高场强主磁体及先进的三维梯度系统逐点获 得容积数据 所以可以在任意设定的成像断面上获得图像 五 心血管成像无须造影剂 增强 基于 MRI 特有的时间飞逝法 TOF 和相位对比法 PC 血流成像技术 磁共振血 管成像 MRA 与传统的血管造影 DSA 相比 对人体无损伤性 不需要注射造影剂 费用低 检查方便等优点 且随着 MRI 技术的不断进步 我院磁共振 MRA 的图像质量与 诊断能力已与 DSA 非常接近 基于以上 MR 血管成像特性 MRA 完全可作 DSA 术前筛 查以及血管手术后复查 六 代谢 功能成像 MRI 的成像原理决定了 MRI 信号对于组 织的化学成分变化极为敏感 我院在高场 MRI 系统上拥有丰富磁共振功能成像技术 划时 代地实现了对于功能性疾病 代谢性疾病的影像诊断 同时也大大提高了对一些疾病的早 期诊断能力 甚至可达到分子水平 2 磁共振成像的原理 想获得人体的体层图像 任 何成像系统都需要解决三方面问题 图像信号的来源 图像组织对比度的来源 图像空间 信息的来源 磁共振成像也同样要解决这些问题 现对磁共振成像的原理作一简单介绍 2 1 核磁共振信号的来源 磁共振成像 是依靠核磁共振现象来成像的 核磁共振现象 是指处于静磁场中的原子核系统受到一定频率的电磁波作用时 将在他们的磁能级间产生 共振跃迁 上述过程 是原子核与磁场发生的共振 所以称为核磁共振 因为 核 字 涉嫌核辐射 所以业内将其改称为磁共振 氢原子是人体中含量最多的元素 它的核只 有一个质子 是最活跃 最易受磁场影响的原子核 所以磁共振成像采集的是氢原子核的 信号 业内常把氢原子核简称为质子 核磁共振现象是一个无法直观观察的现象 理解 起来较为抽象 在此只作简要解释 层厚 层间距 MRI 中层厚的概念与 CT 是一致的 层间距与非螺旋 CT 的层间距概念一 致 层间距一般显示为层厚加上两层之间的间隔 如果层间距大于层厚 两层之间就有未 扫描到的区域 需要注意是否有遗漏病灶的可能性 扫描矩阵 resolution 扫描矩阵代 表扫描时图像点阵的密度 扫描矩阵越大 图像空间分辨率越高 但信噪比就越低 扫描 矩阵越小 图像空间分辨率越低 信噪比就越高 平均次数 average MRI 扫描通过 多次扫描来提高图像质量 图像信噪比与平均次数的平方根成正比 但扫描时间与平均次 数成正比 平均次数越多扫描时间越长 扫描时间 即完成该次扫描所用的时间 窗 宽 窗位 与 CT 类似 通过调节窗宽 窗位来获得更好的观察效果 但磁共振没有像 CT 值那样明确的信号强度概念 对于组织类型的区分 只能根据信号的相对高低 3 3 人 体组织的生理 病理 MRI 信号表现 MRI 图像上 亮度与信号值成正比 组织的信号值越 高 亮度就越高 即越白 T1 加权像 T2 加权像 脂肪 骨髓在 T1WI T2WI 上均为高信号 神经组织在 T1WI T2WI 上均为中等信号 但白质 T1WI 信号略高 灰 质 T2WI 信号略高 水在 T1WI 上为较低信号 在 T2WI 上为高信号 肌肉 肌腱 韧 带在 T1WI T2WI 上均为较低信号 骨皮质 钙化在 T1WI T2WI 上均为低信号 软骨 组织在 T1WI 上为低信号 T2WI 上为较低信号 气体在 T1WI T2WI 上均为低信号 快速血流由于具有流空效应 在各种加权图像上均无 低 信号 慢血流因流速不同 信 号可低可高 病理组织往往会表现出异常信号 多数病变都表现为 T1WI 低信号 T2WI 高信号 T1WI 上为高信号的 可以是脂肪 出血 黑色素瘤 蛋白含量较高的液 体 钙化 高场 T2WI 上为低信号的 可以是异常血管 钙化 急性出血 纤维化 黑色素瘤 MRI 可以进行增强检查 常用造影剂是 GDPA 为顺磁性造影剂 是不需要 试敏的非常安全的造影剂 增强后 病灶在 T1 加权像上出现异常信号增高 强化 增强 后 血管和腹腔脏器也会出现强化 4 磁共振成像的优势及适应症 在第一章已经介绍 了 MRI 的主要特点 临床应用中 MRI 在对中枢神经系统 四肢关节肌肉系统的诊断方面 优势最为突出 本章详细介绍 MRI 在各个部位的优势及适应症 4 1 颅脑 中枢神经系 统位置固定 不受呼吸运动 胃肠蠕动的影响 故 MRI 以中枢神经系统效果最佳 MRI 的 多方位 多参数 多轴倾斜切层对中枢神经系统病变的定位定性诊断极其优越 颅脑 MRI 检查无颅骨伪影 脑灰白质信号对比度高 使得颅脑 MRI 检查明显优于 CT 头部 MRI 检查的适应症 脑肿瘤 多方向切层有利于定位 无骨及气体伪影 尤其在颅底后颅窝 脑干病变优势更明显 多种扫描技术结合对良 恶性肿瘤的鉴别及肿瘤的分级分期有明显 的优势 脑血管疾病 急性脑出血首选 CT 主要是由于 CT 扫描速 比 MR 快 亚急性 脑出血首选 MRI 脑梗塞明显优于 CT 发现早 不容易漏病灶 DWI 弥散加权成像 极 具特异性 脑血管畸形 动静脉畸形 动脉瘤明显优于 CT 我院可不增强用 TOF PC SWI 技术对血管性病变进行三维观察 脑白质病变 脱髓鞘疾病 变性疾病 明显优于 CT 如皮层下动脉硬化性脑病 多发性硬化症等 脑外伤 脑挫伤 脑挫裂伤 明显优于 CT 磁共振的 DWI 和 SWI 技术对弥漫性轴索损伤的显示有绝对优势 颅骨骨 折和超急性脑出血不如 CT 感染性疾病明显优于 CT 如脑脓肿 脑炎 脑结核 脑囊 虫等 脑室及蛛网膜下腔病变 如脑室内肿瘤 脑积水等 先天性疾病 如灰质异位 巨脑回等发育畸形 颅底 后颅凹病变优势更加明显 如垂体病变 听神经病变 脑干 病变等 总之 除急性外伤 超急性脑出血外 颅脑部影像检查均应首选 MRI 4 2 脊 柱及脊髓 MRI 对脊柱 脊髓检查与 CT 比较 有成像范围大 多方位成像 无骨伪影 对比度高等优势 脊柱及脊髓 MRI 检查的适应症有 椎管内肿瘤 可直观显示椎管内 肿瘤大小 范围 性质 明显优于 CT 颅底畸形 Chiari 畸形 颅底陷入症等均优于 CT 脊髓炎症及脱髓鞘病变 MRI 显示清晰 但 CT 几乎无法发现病变 脊柱先天畸 形 脊柱裂 脊膜膨出 脊髓栓系 脊髓空洞症等 首选 MRI 检查 颈椎病 腰椎病 颈椎间盘突出优于 CT 可显示脊髓受压及变性情况 骨质增生 后纵韧带钙化不如 CT 椎体病变 椎体转移瘤优于 CT 椎体结核可观察到椎体破坏情况 流注脓肿 周围软组织 破坏 优于 CT 外伤 MRI 可观察到骨挫伤 压缩骨折 椎体移位情况 间盘突出情况 脊髓受压及变形 情况 周围软组织挫伤 新鲜和陈旧性骨折的鉴别明显优于 CT 但对附件骨折不敏感 总之 脊柱及脊髓检查 除骨折 骨质增生外均应首选 MRI 4 3 颅面及颈部 眼眶 MRI 眼眶检查的主要优点有 无损伤 无辐射 适合小儿眼疾患者和拟多次随访者 软组 织对比好 解剖结构清晰 可平行于视神经走行扫描 有一些眼眶疾患具有特征性信号 如皮样囊肿 黑色素瘤 血管畸形 很少使用造影剂 无骨伪影 除对较小钙化 新鲜出 血 轻微骨病变 骨化的显示不如 CT 外 对眶内炎症 肿瘤 眼肌病变 视神经病变的 显示均优于 CT 鼻咽部 MRI 由于具有高度软组织分辨力 多方向切层的优点 对鼻 咽部正常解剖及病理解剖的显示比 CT 清晰 全面 MRI 图像中 鼻咽部黏膜 咽旁间隙 咽颅底筋膜 嚼肌间隙 腮腺间隙 颈动脉间隙等均具有特征性的信号 矢状位扫描可明 确鼻咽部病变与邻近重要结构如颅底的关系 已经获得临床的广泛认可 口腔颌面部 颌面部由脂肪 肌肉 血管 淋巴组织 腺体 神经及骨组织等组成 它们在 MRI 各具有 比较特征性的信号 对于上颌窦 腮腺发炎症 肿瘤 口底 面深部的占位病变 颞下颌 关节紊乱的诊断 MRI 比 CT 能提供更多的诊断信息 颈部 由于 MRI 具有不产生骨伪 影 软组织高分辨率 血管流空效应等特点 可清晰显示咽 喉 甲状腺 颈部淋巴结 血管及颈部肌肉 对颈部病变诊断具有重要价值 4 4 胸部 由于纵隔内血管的流空效 应及纵隔内脂肪的高信号特点 形成了纵隔 MRI 图像的优良对比 MRI 对纵隔及肺门淋巴 结肿大 占位性病变具有特别的价值 但对于肺内小病灶及钙化的检出不如 CT MRI 对 胸壁占位 炎症亦能很好地显示 如 MR 弥散和灌注技术对良 恶性器质病变的鉴别有独 特的优势 由于 MRI 对软组织的高分辨力 对乳腺的腺体 腺管 韧带 脂肪结构能清晰显示 乳腺 MRI 目前是热门科研方向 对良 恶性病变的鉴别有独特的优势 心脏大血管是 MRI 的热门研究方向 由于血液的流空效应 心内血液和心脏结构形成良好对比 MRI 能清晰 地分辨心肌 心内膜 心包和心包外脂肪 无需造影剂 可以任意方位断层 对主动脉瘤 主动脉夹层 心腔内占位 心包占位病变 心肌病变的诊断具有重要价值 4 5 腹部 肝 脏 多参数技术在肝脏病变的鉴别诊断中具有重要价值 不需用造影剂即可通过 T1WI 和 T2WI DWI 等技术直接鉴别肝脏囊肿 海绵状血管瘤 肝癌及转移癌 对胆管内病变的 显示优于 CT MRCP 结合其技术对胰 胆管系统疾病有不可取代的优势 肾及输尿管 肾及其周围脂肪囊在 MR 图像上形成鲜明的对比 肾实质与肾盂内尿液形成良好对比 MRI 对肾脏疾病的诊断具有重要价值 MRI 可直接显示尿液造影图像 MRU 对输尿管 狭窄 梗阻具有重要价值 胰腺 不用增强对胰腺病变有很好的显示 如急慢性胰腺炎 胰腺癌的显示及周围侵犯及转移情况均有良好的显示 4 6 盆腔 MRI 多方位 大视野 成像可清晰地显示盆腔的解剖结构 尤其对女性盆腔疾病具有重要诊断价值 对盆腔内血 管及淋巴结的鉴别较容易 是盆腔肿瘤 炎症 子宫内膜异位症 转移癌等病变的最佳影 像学检查手段 对于子宫肌瘤 子宫颈癌 盆腔淋巴结转移 卵巢囊肿 子宫内膜异位症 等优于 CT 观察前列腺癌 膀胱癌向外侵犯情况优于 CT 由于没有放射性损伤 MRI 在 产科影像检查中有独到的优势 虽然到目前为止还没观察到 MRI 有什么副作用 但仍谨慎 地避免妊娠前 3 个月进行此检查 MRI 对滋养细胞肿瘤 胎儿发育情况 脐带胎盘情况等 都能很好地显示 4 7 四肢 关节 MRI 对四肢骨骨髓炎 四肢软组织内肿瘤及血管畸形有良好的显示效果 对股骨头无菌坏 死是最为敏感的检查技术 MRI 可清晰显示神经 肌腱 血管 骨 软骨 关节囊 关节 液 及关节韧带 MRI 对关节软骨损伤 关节积液 关节韧带损伤 半月板损伤 股骨头 缺血性坏死等病变的诊断具有其它影像学检查无法比拟的价值 申请磁共振检查注意事项 1 磁共振检查的禁忌症 如病人情况符合 MRI 检查适应症 申 请检查前应注意是否有 MRI 检查的禁忌症 带有心脏起搏器的患者 颅脑手术后颅脑 动脉夹存留患者 胸部术后 用金属钉缝合切口者 铁磁性植入物患者 如枪炮伤后弹 片存留及眼内金属异物等 心脏手术后 换有人工金属瓣膜患者 金属假肢 金属关节 患者 妊娠三个月以内的早孕患者 以上各项如有疑问的患者应弄清情况后再进行检查 否则应视为禁忌症 5 2 填写 MRI 申请单的注意事项 填写 MRI 申请单时应注意 详细 标明检查部位 对称器官必须标清左右 胸 腹部检查必须标明具体器官或检查目的 头 颈部检查 如欲观察细小结构 如垂体 内耳等 必须明确标出 认真填写病人信息及 病史 详细的病人信息及病史对影像技术人员的扫描方案的确立有很大的帮助 门诊患者 详细填写患者信息和病史 为日后随访提供了很大的方便 对扫描范围和扫描序列有特 殊要求 可以说明 如脊柱检查 可以根据查体情况说明要检查哪几个椎体 如果其它检 查怀疑某处有病变 应详细说明 以便 MRI 操作员扫描时重点观察 对 MRI 较为熟悉的 医生 可以根据自己的习惯要求扫哪个方位 哪个序列 MRA MRCP 功能成像等特殊 检查 因检查时间长 且可能另收费 临床医生如果需要 必须特殊标明 关于增强检 查 一般情况下 是否进行增强检查应先咨询 MRI 医生或技术人员 或在在观察平扫图像 后决定 有时 MRI 医生要求病人增强 病人来征求临床 医生意见 临床医生应积极配合 MRI 医生的工作 说明增强检查的必要性 一般而言 肿 瘤性病变直接平扫加增强 5 3 对病人的检查前交代 说明此检查的意义和必要性 以 及有可能出现阴性结果 以减少病人和 MRI 医生的不必要纠纷 如患者手中有既往影像 检查资料 应嘱咐病人行 MRI 检查时携带 供 MRI 医生参考 腹部 盆腔 MRI 检查 应嘱咐病人检查前空腹 盆腔检查前需要憋尿 盆腔 腰椎检查 如宫腔内置有金属避孕 环而又必须施行检查时 应嘱患者先取出避孕环再行 MR 检查 5 4 其它注意事项 婴 幼儿 烦躁不安及幽闭恐惧症患者 检查前需要给予镇静剂或麻醉药 临床医生应事先做 好相关准备 以节省病人时间 因 MRI 检查时间较长 急 危重病人行 MRI 检查 应 由临床医生陪同观察 所有抢救器械 药品必须备齐 基本资料 编辑 核磁共振成像 Nucler Magnetic Resonance Imaging 简称 MRI 是继 CT 后医学影像学的 又一重大进步 自 1980 年代应用以来 它以极快的速度得到发展 其基本原理 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 由于它彻底 摆脱了电离辐射对人体的损害 又有参数多 信息量大 可多方位成像 以及对软组织有 高分辨力等突出的特点 从它一问世便引起各方面学者的重视 无论是设备的改进 软件 的更新及升级 还是对全身各部位器官的诊断作用的研究 发展相当快 目前已经成熟 被广泛用于临床疾病的诊断 对有些病变成为必不可少的检查方法 核磁共振是一种物理现象 作为一种分析手段广泛应用于物理 化学生物等领域 到 1973 年才将它用于医学临床检测 为了避免与核医学中放射成像混淆 把它称为核磁共振成像 术 MR MR 是一种生物磁自旋成像技术 它是利用原子核自旋运动的特点 在外加磁场内 经射 频脉冲激后产生信号 用探测器检测并输入计算机 经过处理转换在屏幕上显示图像 MR 提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术 而且不同于已有的成像术 因此 它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性 它可以直接作出横断面 矢状面 冠状面 和各种斜面的体层图像 不会产生 CT 检测中的伪影 不需注射造影剂 无电离辐射 对 机体没有不良影响 MR 对检测脑内血肿 脑外血肿 脑肿瘤 颅内动脉瘤 动静脉血管 畸形 脑缺血 椎管内肿瘤 脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效 同时对腰 椎椎间盘后突 原发性肝癌等疾病的诊断也很有效 2 一 设备简介 编辑 MRI 是利用人体内所含质子 在磁场内发生的核磁共振现象 收集 MR 信号 再通过空间 编码技术构成图像 供医生来做诊断 MR 扫描设备 根据磁体的形成可分为永磁型 天 然磁石构成 电磁型及超导型三种 根据磁场的强度可分为高场 中场及低场 高场是指 1 0T Tesla 1T 10000 高斯 以上的 低场是指 0 3T 以下的 其余为中场的 目前高场和 低场的使用最为普遍 低场主要用天然磁石 钕铁硼 做成 而高场则用铌钛线圈浸在密 闭的液氮中做成 由于液氮的消耗要定期补充 所以成本和维持费用皆较高 MRI 设备基本要素 1 磁体 除上述几种分型 尚有桶状闭合型及开放型 后者可行介入治疗 2 梯度磁场 为空间编码而设计的 软件功能取决于它的强度和变化速率 3 射频线圈 多种类型 发射和接收射频脉冲 4 采集系统 程序和成像 5 计算机 要求容量大 运算快 功能齐全 易操作 3 二 MRI 特点 编辑 1 灰阶成像 像 X 线 CT 图片一样有黑白灰度 但不 表示密度 而是信号的强度 2 流空效应 流动的液体信号不能获得 呈无信号与周围信号形成对比 如血管 脑脊液 的流空 3 可多方位 多层面成像 以二维 三维方式显示人体的解剖结构和病变 不仅能达到定 位诊断 对定性诊断亦有重要的参考价值 4 信息量大 常用的自旋回波程序 最基本的就有三种图像 即质子密度像 T1 加权像 T2 加权像 其它尚有多种成像技术 如利用血流的流空效应可构成血流成像 不用造影剂 做成血管造影 叫做 核磁共振血管造影 MRA MR Angio graphy 按人体管道对照水 做成图像叫做水成像 如胆管成像 肾盂输尿管成像 椎管成像和为了观察病变除掉脂肪 的高信号干扰而做成的图像叫脂肪抑制成像 STIR 同样尚有水抑制 FLAIR 以及研 究人体的功能的功能成像等 总之 MRI 可以提供大量的信息 供医生诊断分析 5 由于核磁共振现象直接反映人体内水分子中质子的周围环境状态和分子结构中的位置 这就提供了分子水平上的生化病理状态和信息 从而可以对人体内的水肿 感染 炎症 变性等后来形成的形态学上的变化之前进行早期的诊断 或超早期诊断 这是 X 线 CT B 超等影像技术不可比