磁共振在宫颈癌中的应用

MR基础&MR在宫颈癌中的临床应用与进展,湖北省肿瘤医院放射科 陈长春,MR基础,主磁体,磁共振最基本的构建 产生磁场的装置 最重要的指标为磁场强度和均匀度,0.35T 永磁磁体,1.5T 超导磁体,MR按主磁场的场强分类MRI图像信噪比与主磁场场强成正比低场: 小于0.5T中场：0.5T1.0T高场: 1.0T2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）,作用：空间定位产生信号梯度线圈性能的提高 磁共振成速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术,梯度线圈,脉冲线圈,作用：如同无线电波的天线激发人体产生共振（发射）采集MR信号（接收）,数据的运算控制扫描显示图像,计算机系统,其他辅助设备,空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗片机等,原子的结构,MRI的物质基础,氢原子核中只有一个质子，质子有自旋的特性，质子距原子核中心有一定距离，因此，质子自旋就相当于正电荷在环形线圈中流动，所以在其周围就会产生一个磁场，此即核磁。氢质子在磁场中除自旋外，又同时沿主磁场方向作圆周运动，这种复合运动称为进动。进动频率又称拉摩频率，为质子进动频率，氢质子为42.57。随场强的变化而不同。,地球自转产生磁场原子核总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋 ( Spin )原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。,自旋与核磁,用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：1、1H的磁化率很高；2、1H占人体原子的绝大多数。通常所指的MRI为氢质子的MR图像。,没有外加磁场的情况下，质子自旋产生核磁，每个氢质子都是一个“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，磁场相互抵消，人体并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。,进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量不同的组织由于氢质子含量的不同，宏观磁化矢量也不同MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量,共振：能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相同的频率震动。,用与氢质子进动相同频率的射频给低能的氢质子能量，氢质子获得能量进入高能状态，即核磁共振。,低能的氢质子获得能量进入高能状态，高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生宏观横向磁化矢量90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接收线圈，MR仪可以检测到,氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后偏转到横向的磁场越强，MR信号强度越高此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织；检测到的仅仅是不同组织氢质子含量的差别，对于临床诊断来说是远远不够的。我们总是在90度脉冲关闭后过一定时间才进行MR信号采集。,无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向),射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为核磁弛豫。核磁弛豫又可分解为两个部分：横向弛豫 纵向弛豫,纵向弛豫,也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。,横向弛豫,也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。,不同的组织横向弛豫速度不同不同的组织T2值不同,不同组织有不同的纵向弛豫速度不同组织T1值不同,所谓的加权就是“重点突出”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）差别质子密度加权成像（PD）突出组织氢质子含量差别,两者区别T1WI：水（如脑脊液、胃液、肠液、尿液）呈低信号（黑）脂肪呈很高信号（很白）T2WI：水呈很高信号（很白）脂肪信号有所降低（灰白）,T2WI,T1WI,黑白灰度对比：X光片、CT均以密度高低为特征MR图象是以信号高低/强弱为特征,水： 长T1（黑）、长T2（白） 骨皮质、完全性的钙化：黑（无信号）脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰） 血流：常规扫描为流空（黑）肌肉：长T1（黑）、短T2（黑） 大多数肿瘤：长T1、长T2黑色素瘤：短T1、短T2,宫颈癌影像检查的用途,影像检查的设备,MR,各序列的优势及局限性,多方位成像,MR与宫颈癌,MR诊断宫颈癌宫旁侵犯,T2FS,T2WI,T1+C,文献报道总体分期准确率61-92%,MR与手术病理分期比较,研究表明联合直肠内/相控表面线圈对宫颈癌分期的准确度达到，显著高于临床分期。研究利用经阴道I诊断宫颈癌（甚至肿瘤体积）的敏感度和特异度分别为和，评价宫旁浸润的敏感度为，特异度为。,前景,正常宫颈MRI在上可分层结构,宫颈,宫体,阴道,宫颈癌可表现为类圆形或不规则形肿块，在上表现为均匀或欠均匀的高信号，与正常宫颈基质及宫旁脂肪形成良好的自然对比。,宫颈癌MRI,宫颈癌,平滑肌瘤,T2 Sag,T2 FS,T1+c,T2 FOV,是目前唯一能在活体观察组织水分子微观运动的无创性影像学方法，可以检测出与组织含水量变化相关的形态学和生理学早期改变，并以表观扩散系数（）值来量化表示。,磁共振扩散加权成像，,正常宫颈DWI图，b=0,800,DWI显示左侧髂血管旁淋巴结转移,在宫颈癌中的应用,宫颈癌ADC图，b=800,我们的研究,ROC曲线,-是一种无创性功能成像方法，利用静脉注射对比剂的同时行连续多层扫描，以获得组织或肿瘤增强的时间-信号曲线（），直接从毛细血管水平反映肿瘤内血流动力学变化，获得肿瘤灌注和毛细血管通透性等参数。,磁共振动态增强在宫颈癌中的应用,连续播放PWI图像,恶性肿瘤的动态增强模式多数为早期快速强化后缓慢减低或早期强化后持续强化出现“平台期”；良性肿瘤或正常组织多表现为缓慢持续强化或无强化。对宫颈癌的动态增强及血流灌注研究显示为“速升缓降型”，动脉早期即明显强化，强化程度高于子宫肌层及宫颈基质，其达峰时间为注射造影剂后3060 S。静脉期及延迟期逐渐廓清，至延迟期信号强度低于周围基质。正常颈管黏膜和宫颈基质表现为缓慢的渐进性强化特征。,时间-信号曲线,有研究认为体积转移常数小(transfer constant)和单位组织体积内的血管外间隙容积比低(extravascular volume，Ve)的宫颈癌具有较高的淋巴结转移潜能。,肿瘤的前60s增强曲线下初始面积(initial area under the enhancementcurve，IAUC)、相对通透性分别与肿瘤间质液压(interstitial fluid pressure，IFP)呈中度负相关。高IFP宫颈癌往往具有较高的远处转移及盆腔复发潜能，提示患者预后不良。,灌注参数血流量(blood flow,BF)、血容量(blood volume,BV)、平均通过时间(mean transit time,MTT)及微血管的表面通透性(permeability surface,PS)等灌注指标反映组织血管特征，血流量和血容量，反映肿瘤组织新生血管的数量，表面通透性可评价微血管表面通透性的高低。,对宫颈癌放疗患者的研究显示治疗前肿瘤强化明显或时间信号曲线斜率较大者，治疗后局部复发率较低。他们还发现联合应用宫颈癌的体积和动态增强参数能够区分宫颈癌中高复发风险（）和复发率低者。对接受放化疗的宫颈癌患者动态增强参数行定量和半定量分析，结果显示肿瘤的消退百分率和治疗前的达峰时间、斜率、最大增强斜率、和增强率有显著相关性。治疗后DCE-MRI不仅有助于检测肿瘤残留，而且能早期预测复发和确定适合保守治疗的患者。研究证实宫颈癌放疗完成后 周出现早期强化预示肿瘤复发和预后不良， DCE-MRI参数较非增强MRI预测效果要好。,相关报道,磁共振波谱（）通过测定不同化合物在强磁场作用下所产生的不同化学位移峰值，间接对机体中多种化合物或代谢产物进行定量或半定量分析。是细胞膜磷脂代谢的中间产物，是细胞膜转换的标记物，反映细胞的增殖，在肿瘤细胞形成的过程中，细胞膜的合成代谢和肿瘤细胞的生长相辅相成，胆碱化合物在肿瘤实质内的浓度高低可间接反映肿瘤细胞膜的代谢活跃程度。是葡萄糖无氧酵解的终产物，可以在所有的恶性肿瘤和一些良性肿瘤中出现，但恶性肿瘤的乳酸峰明显高于良性肿瘤。,磁共振波谱技术在宫颈癌中的应用,磁共振波谱图,是一种存在于细胞膜上的高分子，在某些病理状态下可检测到该峰，可揭示病变中的脂质成分，并从一定程度上提示肿瘤的生物学行为。有研究应用对例宫颈癌根治术前新辅助化疗的效果进行评估，化疗后肿瘤体积明显缩小，同时显示甘油三酯降低。,随着磁共振动态增强成像（ DCE-MRI ）、灌注成像（PWI）、扩散加权成像（DWI）及磁共振波谱（MRS）等功能成像技术在宫颈癌中的应用，能够提供形态学以外的有关肿瘤组织的血供状态、肿瘤细胞构成以及细胞膜完整性等生物学信息以及功能参数信息。对于早期诊断宫颈癌、早期监测和动态观察放化疗效果，反映肿瘤的分子水平改变等方面MR功能成像显示出极大的优势。,小结,目前功能成像技术在宫颈癌中的应用尚处于起步阶段，缺乏标准化的成像方法，不同研究者结论存在较大的分歧；缺少影像学与病理学对照研究为其提供可靠的组织学依据等，直接制约了磁共振功能成像技术在宫颈癌评估方面的临床普遍推广，因而标准化的成像方法是确保研究的可重复性和可靠性的关键。,局限,湖北地区汉族人群p53基因第72位密码子多态性与宫颈鳞癌相关性. p53基因第72位密码子基因多态性与HPV16相关宫颈癌. Prevalence of single and multiple human papillomavirus types in cervical cancer and precursor lesions in Hubei, ChinaHuman papillomavirus type 16