mri技术进展及临床应用

1、MRIMRI技术进展及临床应用技术进展及临床应用第二军医大学第二军医大学长海医院放射科长海医院放射科陆建平陆建平MRI技术进展特点l硬件和软件齐头并进，软件进步更快，更注重临床硬件和软件齐头并进，软件进步更快，更注重临床实际应用。实际应用。l设备开展的两极化明显，高档设备用于临床研究与设备开展的两极化明显，高档设备用于临床研究与功能的开发，低档设备移植高、中档设备已开发较功能的开发，低档设备移植高、中档设备已开发较成熟的功能和软件，改善性能指标，拓宽适用范围。成熟的功能和软件，改善性能指标，拓宽适用范围。l成像速度越来越快，实时成像逐步应用于临床。成像速度越来越快，实时成像逐步应用于临床。l解

2、剖成像与功能成像相结合。解剖成像与功能成像相结合。l影像诊断与介入治疗设备相结合。影像诊断与介入治疗设备相结合。MRMR设备硬件的开展设备硬件的开展lMRMR设备硬件的开展设备硬件的开展l开放型磁体设计和中场超导开放式开放型磁体设计和中场超导开放式MRMR设备设备l初衷是强调作介入治疗及检查中的监护等性能，初衷是强调作介入治疗及检查中的监护等性能，实际用于介入治疗的时机远少于常规诊断性操实际用于介入治疗的时机远少于常规诊断性操作。作。l性能逐年提高，图像质量、可实施的功能、成性能逐年提高，图像质量、可实施的功能、成像速度等性能已可到达较高水平，甚至不排除像速度等性能已可到达较高水平，甚至不排除

3、高场设备将来向开放型设计转化的可能性。高场设备将来向开放型设计转化的可能性。l较高的场强、改水平磁场为垂直磁场设计。梯较高的场强、改水平磁场为垂直磁场设计。梯度场强度场强( (可达可达15mT/m15mT/m到到20mT/m)20mT/m)和切换率进一步和切换率进一步提高，场均匀性更好，体积和重量更小。提高，场均匀性更好，体积和重量更小。MRMR设备硬件的开展设备硬件的开展l专用专用MR设备设备l目前目前MR专用机已作为成熟的机型推广，专用机已作为成熟的机型推广，局部医院采用搭配添置通用局部医院采用搭配添置通用MR机和专用机和专用MR机。机。lMRTT设备；骨与关节专用机倾向为中、设备；骨与关

4、节专用机倾向为中、低场开放型设备。低场开放型设备。l研究应用及临床应用研究应用及临床应用MRMR设备硬件的开展设备硬件的开展l梯度场强改进梯度场强改进l梯度场强决定切换率及最短梯度场强决定切换率及最短TRTR、TETE、图像矩阵、图像矩阵大小、成像速度、最小回波间隔等性能参数。大小、成像速度、最小回波间隔等性能参数。但较高的梯度场会伴有磁体内很强的梯度噪音但较高的梯度场会伴有磁体内很强的梯度噪音及神经肌肉刺激。及神经肌肉刺激。l增加梯度场强：可增加到增加梯度场强：可增加到30-40-50mT/m30-40-50mT/m，同时，同时伴有以下不同的技术措施。伴有以下不同的技术措施。MRMR设备硬件

5、的开展设备硬件的开展l梯度场强改进梯度场强改进l双梯度系统：在磁体线圈内，内置较短的梯度双梯度系统：在磁体线圈内，内置较短的梯度线圈，局部迭加较高梯度场，切换率可达线圈，局部迭加较高梯度场，切换率可达150150，用于功能性检查。用于功能性检查。l组合外表线圈系统：在头线圈上附有一组梯度组合外表线圈系统：在头线圈上附有一组梯度线圈，工作时形成了与双梯度系统类似的迭加线圈，工作时形成了与双梯度系统类似的迭加梯度场，场强可达梯度场，场强可达60mT/m60mT/m，切换率可达，切换率可达400400，适用于在高场条件下实施功能成像。适用于在高场条件下实施功能成像。l多通道多通道+ +多方向采集和多

6、通道快速成像系统：多方向采集和多通道快速成像系统：是提高有效切换率的一种方式，可使是提高有效切换率的一种方式，可使30mT/m30mT/m的的梯度场强相当于梯度场强相当于60mT/m60mT/m者，切换率也可达者，切换率也可达400400，使用时无神经肌肉刺激。使用时无神经肌肉刺激。MRMR设备硬件的开展设备硬件的开展l磁体降噪设计：体线圈内置真空层及几种技术的综磁体降噪设计：体线圈内置真空层及几种技术的综合。据介绍可使噪音水平下降合。据介绍可使噪音水平下降90%90%。l线圈的开展：各局部线圈相控阵化，提高信噪比；线圈的开展：各局部线圈相控阵化，提高信噪比；联合相控阵线圈用于全身各部位联合检

7、查；新型线联合相控阵线圈用于全身各部位联合检查；新型线圈不断开发如对称性体线圈。圈不断开发如对称性体线圈。lMRMR磁体进一步紧凑化：液氦消耗大幅度降低，运行磁体进一步紧凑化：液氦消耗大幅度降低，运行本钱下降。本钱下降。l重建速度进一步增加：最快可达重建速度进一步增加：最快可达120120帧帧/s/s，实时成像，实时成像成为可能。成为可能。MR设备软件功能的开展设备软件功能的开展l功能性功能性MRI(fMRI)l已经开展了数年的已经开展了数年的fMRI从广义上主从广义上主要包括灌注成像、弥散成像和脑皮质要包括灌注成像、弥散成像和脑皮质功能定位。灌注与弥散成像较早应用功能定位。灌注与弥散成像较早

8、应用于颅脑，近年试用于心脏。近年内于颅脑，近年试用于心脏。近年内fMRI的开展明显拓宽了原有的概念的开展明显拓宽了原有的概念与应用范畴。与应用范畴。功能性功能性MRI(fMRI) l神经学功能性神经学功能性MRI显微水、微血管动力学、显微水、微血管动力学、血氧血氧/流消耗成像等流消耗成像等l实时实时fMRI，快速实时显示。，快速实时显示。l螺旋螺旋fMRI，利用在，利用在K-空间螺旋采集的技术得空间螺旋采集的技术得到各种脑血流灌注的信息，如到各种脑血流灌注的信息，如rCBU、rCBF、rMTT等。等。l弥散成像，进一步提高设备可到达的弥散成像，进一步提高设备可到达的B值，值，4000-1000

9、0，从而获得更高分辨力的弥散影像，从而获得更高分辨力的弥散影像l弥散与灌注成像误匹配成像，利用计算机技术弥散与灌注成像误匹配成像，利用计算机技术把两种影像迭加，通过比照可提高病变显示率把两种影像迭加，通过比照可提高病变显示率功能性功能性MRI(fMRI) l神经学功能性神经学功能性MRIl动脉血质子自旋标记成像。动脉血质子自旋标记成像。l抗血管生成因子辅助抗血管生成因子辅助fMRI。l张力性成像张力性成像(tensor imaging),通过采通过采集六个不同方向的相位编码，测定组集六个不同方向的相位编码，测定组织张力差异的成像方法织张力差异的成像方法.l其它其它fMRI的新技术，如快速的新技

10、术，如快速T1FLAIR(+比照剂注射比照剂注射)、FR FSE、相位敏感相位敏感IR、快速、快速SET2、自旋、自旋-弥散弥散成像等。成像等。lDiffusion-weighted EPI demonstrates acute stroke in parietal lobelSub-acute, chronic lesions appear isointense or hypointense relative to acute lesionlFLAIR + DW-EPI used to differentiate new from old lesions陈旧区陈旧区细胞毒性细胞毒性水肿区水肿

11、区Negative Enhancement Integral (NEI)rCBV灌注成象研究灌注成象研究Mean Time to Enhance (MTE, MTT)新浪潮软件新浪潮软件灌注成象研究灌注成象研究 Patient Status: post surgery and radiotherapy for glioblastoma EPI imaging is added to conventional MR to generate CBV Maps CBV Map can differentiate recurrent tumor from necrotic tissue or edem

12、aEdema orRecurrent Tumor?Recurrent tumornot seen on T2 or T1Recurrent TumorCBV MapT2T1新浪潮软件新浪潮软件脑血流灌注诊断术后肿瘤再发脑血流灌注诊断术后肿瘤再发lSt. Lukes Hospital, Milwaukee, WI, Breger et al.Diffusion vs. DSCreveals tissue-at-riskNEI图图MTE图图 human brain mapping临床应用临床应用:功能区域定位功能区域定位刺激反响程度刺激反响程度手术方案系统手术方案系统非损伤性治疗非损伤性治疗AVM

13、 Patient presenting with AVM in middle temporal lobe fMRI of auditory activation performed with EPI imaging Eloquent region involved with auditory reception indentified posterior and superior to AVM - avoided and preserved during subsequent treatmentAVMHospital of the University of Pennsylvaniaaudit

14、ory receptionfMRI用于手术方案系统用于手术方案系统听觉中枢反射区听觉中枢反射区 Provides the capability to obtain the apparent diffusion coefficient of Provides the capability to obtain the apparent diffusion coefficient of underlying tissue and exp (-bunderlying tissue and exp (-b* *ADC) to eliminate/reduce T2-shine ADC) to elimi

15、nate/reduce T2-shine through effectsthrough effectsADC Mapping - FuncTool99ADC Mapping - FuncTool99T1-PostFLAIRADCRelativeAnisotropyImage Courtesy of Dr. Tsuruda, University of UtahClinical Applications of Real-time fMRIImage Courtesy of Dr. Jackson, Dr. Sawaya, Dr. LeedsMD Andersen Cancer Center, H

16、oustonSurgical PlanningLeft-handfinger tapping功能性功能性MRI(fMRI) l心脏功能性心脏功能性MRIl利用心脏灌注脉冲序列可在极短时间利用心脏灌注脉冲序列可在极短时间(20s)内实时显示一系列心肌灌注信息。内实时显示一系列心肌灌注信息。l可显示和计算一系列心脏的形态学和可显示和计算一系列心脏的形态学和功能信息，如心壁运动、流速测量、功能信息，如心壁运动、流速测量、粥样斑块特征、左室功能粥样斑块特征、左室功能(全部、局全部、局部部)、动态心功能、动态心功能(与静态比照与静态比照)等。等。l冠状动脉高分辨率冠状动脉高分辨率3D螺旋螺旋MRA，可，

17、可和灌注成像技术互相补充。和灌注成像技术互相补充。Speed, Performance and Reliability Dedicated CardioVascular MR Ultrafast Techniques Tissue Characterization Coronary Myocardial Perfusion Detection of Infarct Time resolved MR angio Vessel Wall Imaging Interactive real time Flow quantification23ECG-Gated Double IR FSEAddenbr

18、ookes Hosp., Cambridge, UKMR High resolution image of aortic valveCardiac MorphologyECG-gated black blood FSEBlood & fat suppressed using Dbl/Trpl IRHigh resolution images of aortic valve, comparable to EchoNHLBI,GEMSEpstein et al.Echocardiography image of aortic valveThe most powerful system in

19、 the industry Clinical MR Ventricular Function / MorphologyLCE-NHLBI 16 sec breath-hold Full R-R coverage High spatial and temporal resolutionFASTCINEAortic DissectionAortic DiseaseExcellent Soft Tissue Contrast for Tissue CharacterizationKerckhoff Heart Klinik, GermanyIdentification of fatty infilt

20、ration in the infarcted regionfat suppressedT1 breathholdExcellent Myocardial DefinitionlNew techniquelClear delineation of myocardiumlHigh blood signallHalf the scan timeUltrafast Imaging of the Coronaries2D breathhold3D breathhold3D BreathholdLeft CoronaryRight CoronaryAortic RootLeft CircumflexLe

21、ft Coronary Artery StenosisUniversity Hospital, RotterdamConventional Angiography3D Breathhold MRAVolume RenderedKerckhoff Heart Klinik, GermanyClear Visualization of the Coronaries2D Breathhold: 10 sec2D Breathhold TSECoronary MR Angiographywithout contrast agentERESA Imaging Center, Valencia, Spai

22、nCoronary MR AngiographyUltrafast 3D imaging in 23 seconds Northwestern University, ChicagoHigh Speed Coronary MRA Northwestern University, ChicagoUltrafast 3D imaging in 23 seconds Myocardial Perfusion First Pass Dynamic ImaginglSubsecond imaging lFollowing IV injectionlA bolus of contrast agentlPe

23、rfusion deficit seenDynamic first-pass perfusionBreathhold T2pre-contrastPatient with SubendocardialInfarctLesion Detection and Myocardial PerfusionStenosis in a branch vesselof the circumflex coronary arteryMyocardial Viabilityfast and robustdetection of infarctsNorthwestern University, ChicagoWall

24、 Motion StudyViability StudyReal Time ImaginglInteractivity lTrue flexibilitywithout ECG triggeringfree breathing磁共振血管成像磁共振血管成像(MRA)(MRA)l比照增强比照增强MRAMRA：有钆剂自动密度跟踪软件。此外非钆：有钆剂自动密度跟踪软件。此外非钆剂比照剂增强剂比照剂增强MRAMRA，可比照剂在血管内廓清时间长达，可比照剂在血管内廓清时间长达2 2小时。短小时。短TETE技术，技术，TETE时间已从过去时间已从过去2-3msms2-3msms。l提高成像与重建速度：可作实

25、时或近于实时成像，提高成像与重建速度：可作实时或近于实时成像，做期相精确的动态做期相精确的动态MRAMRA。l大矩阵采集：提高大矩阵采集：提高MRAMRA对小血管的分辨能力，使用对小血管的分辨能力，使用1024210242甚至甚至2048220482矩阵原始影像的采集。矩阵原始影像的采集。磁共振血管成像磁共振血管成像(MRA)(MRA)l薄层块多层块重叠采集伴伪影抑制技术：消除薄层块多层块重叠采集伴伪影抑制技术：消除MOTSAMOTSA技术的阶梯状轮廓，重建更自然的血管影像。技术的阶梯状轮廓，重建更自然的血管影像。l步进步进MRAMRA：类似：类似DSADSA步进方式的分段成像并进行拼接，步进

26、方式的分段成像并进行拼接，得到完整的下肢血管影像。得到完整的下肢血管影像。l4D4D与血管内窥镜显示：关于与血管内窥镜显示：关于4D4D的概念不尽一致，有的概念不尽一致，有解释为增加了时间轴；另有解释为在解释为增加了时间轴；另有解释为在3D3D的根底上增的根底上增加了血管透明化的显示技术。血管内窥镜那么是在加了血管透明化的显示技术。血管内窥镜那么是在各种各种MRMR内窥镜技术中难度较大的技术，尤其是在小内窥镜技术中难度较大的技术，尤其是在小的、搏动性的血管。的、搏动性的血管。高分辨率高分辨率 MRAMRA1024 ZIP 1024 ZIP 提供比提供比10241024采集更短采集更短的扫描时间

27、和更小的信噪比损失的扫描时间和更小的信噪比损失n3DTOF MRA3DTOF MRAu512, 1024 ZIP512, 1024 ZIPu2x, 4x Through-2x, 4x Through-plane ZIPplane ZIPnImproves Improves ApparentApparent ResolutionResolution512x192, thru-plane ZIP45/6.9 TR/TE, 20 x20 FOV120 SLICES, 9:17imagingvolumeTrackervolume 跟跟 踪踪 区区 扫扫 描描 区区High Resolution Ima

28、ging of Vessel Wall400 micronresolution3D volume renderingCleveland Clinic3D Pulmonary MR Angiography3D volumetric imaging in 3 seconds unbeatable in the industry!Time Resolved 3D MR AngiographyVisualizes contrast arrival in 3Dfollowing contrast injectionSuper Fast Scans: 4D-Imagingtime3D Carotid MR

29、A in 9 secs Panoramic array coil for extended coverage 正常门脉、肠系膜上静脉FL3d 3.15/1.23, FA=25mm, 64层，层，230*256， BW=490，TA=16s, MIP SubMIP门脉高压，静脉曲张 Moving TablePeripheral MR AngiographySingle Injection for 3 Stationscourtesy of Dr. Terwey, Bremencourtesy of Dr. Terwey, BremenPeripheral MRA MR设备软件功能的开展设备软件功

30、能的开展l超极化气体超极化气体MRI(MR Imaging with hyperpolarized MRI(MR Imaging with hyperpolarized gas)gas)：让病人吸入让病人吸入3 3氦氦(Helium-3)(Helium-3)或或129129碘碘(Iodine-(Iodine-129)129)可使组织的磁性提高可使组织的磁性提高1010倍。提高肺部的磁性倍。提高肺部的磁性100100倍倍( (因为肺内含空气，无氢质子，原无信号因为肺内含空气，无氢质子，原无信号) )，因此，因此可施行可施行MRMR肺成像肺成像(lung imaging)(lung imaging

31、)，取得了一定的临，取得了一定的临床效果。正逐步拓宽临床应用范围。使气体能随血床效果。正逐步拓宽临床应用范围。使气体能随血流进入脑内而不大幅度衰减，可望应用于脑部疾病流进入脑内而不大幅度衰减，可望应用于脑部疾病等。等。MR设备软件功能的开展设备软件功能的开展l螺旋螺旋MRIMRI：是指利用是指利用K-空间行螺旋采集而提高空间分空间行螺旋采集而提高空间分辨力和聚焦速度的辨力和聚焦速度的MRI方式，主要用于方式，主要用于MR血管成像。血管成像。现在，此采集方式可在检查中实时改变三个轴向的现在，此采集方式可在检查中实时改变三个轴向的位置和梯度场切换率，从而可适于心血管、冠状动位置和梯度场切换率，从而

32、可适于心血管、冠状动脉及活检检查等范畴的应用脉及活检检查等范畴的应用。MR设备软件功能的开展设备软件功能的开展l超声超声MRIMRI：MRIMRI与与USUS联合应用的一种方式，最终完成联合应用的一种方式，最终完成3D3D显示。显示。l预极化预极化MRI(MR Imaging with prepolariztion)MRI(MR Imaging with prepolariztion)： 处于设想阶段。该技术今后假设能成功将会大为降处于设想阶段。该技术今后假设能成功将会大为降低低MRMR设备的费用设备的费用( (低场低场MRMR获高场设备的信噪比获高场设备的信噪比) )，此，此种设备是否能成为

33、现事尚待观察。种设备是否能成为现事尚待观察。MR设备软件功能的开展设备软件功能的开展lMRIMRI在胃肠道的应用在胃肠道的应用l和和CTCT一样，一样，MRIMRI对于消化管的显示长期以来一直是相对于消化管的显示长期以来一直是相对盲区，但目前对盲区，但目前MRIMRI的一个应用突破是对小肠与结肠的一个应用突破是对小肠与结肠病变的显示。结合肠腔内灌注钆剂后使用特殊的序病变的显示。结合肠腔内灌注钆剂后使用特殊的序列采集，如列采集，如3DSPGR3DSPGR与与T2T2加权加权SSPSESSPSE，再配合，再配合4D4D显示、显示、MRMR内窥镜及多平面重建等技术显示肠壁与肠腔内病内窥镜及多平面重建

34、等技术显示肠壁与肠腔内病变。据报道，大于变。据报道，大于5mm5mm结肠息肉，结肠息肉，MRIMRI的敏感性与特的敏感性与特异性均可到达异性均可到达90%90%以上。以上。 临床应用临床应用 MR设备软件功能的开展设备软件功能的开展lMRIMRI在腹部应用的进展在腹部应用的进展l肝脏成像：比照剂已有三类：肝脏成像：比照剂已有三类：A.A.细胞外比照剂，如细胞外比照剂，如Gd-DTPAGd-DTPA，有助与显示富血管病变，如原发性肝癌；，有助与显示富血管病变，如原发性肝癌；B.B.组织特异性比照剂，如氧化铁颗粒，可用于区分组织特异性比照剂，如氧化铁颗粒，可用于区分肝实质与转移性病变；肝实质与转移

35、性病变；C.C.肝胆比照剂，也是组织特肝胆比照剂，也是组织特异性比照剂，可在异性比照剂，可在T1T1加权影像上提供长时间的实质加权影像上提供长时间的实质强化，有助于鉴别肝脏占位，如腺瘤、局灶性结节强化，有助于鉴别肝脏占位，如腺瘤、局灶性结节样增生及低分化肝细胞癌等。样增生及低分化肝细胞癌等。MR设备软件功能的开展设备软件功能的开展lMRIMRI在腹部应用的进展在腹部应用的进展lMRMR胆胰管成像胆胰管成像(MRCP)(MRCP)：A.A.识别解剖学变异，如胰腺识别解剖学变异，如胰腺分裂和囊性胰管损伤；分裂和囊性胰管损伤；B.B.证实胆道梗阻的存在，明证实胆道梗阻的存在，明确阻塞部位和范围和梗阻原因；确阻塞部位和范围和梗阻原因；C.C.识别恶性病变，识别恶性病变，如胆管癌如胆管癌( (但不能识别壶腹癌但不能识别壶腹癌) )