正常脑组织的MR信号特点

1、正常脑组织的 MR言号特点水水分子较小，它们处于平移、摆动和旋转运动之中，具有较高的自然运动 频率，这局部水在 MRI 称为自由水。如果水分子依附在运动缓慢的较大分子蛋 白质周围而构成水化层，这些水分子的自然运动频率就有较大幅度的减少，这 局部水又被称为结合水。自由水运动频率明显高于 Larmor 共振频率，因此， T1 弛豫缓慢，T1时间较长；较大的分子蛋白质其运动频率明显低于Larmor共振频率，故 T1 弛豫同样缓慢， T1 时间也很长。 结合水运动频率介于自由水与较大分 子之间，可望接近 Larmor 共振频率，因此 T1 弛豫颇有成效， T1 时间也较上述 二者明显缩短。局部组织含水

2、量稍有增加，不管是自由水还是结合水，MR信号均可发生显而易见的变化，相比之下，后者更为明显。认识自由水与结合水的概念有助于认识病变的内部结构，有利于对病变作 定性诊断。 CT 检查由于囊性星形细胞瘤的密度与脑脊液密度近似而难以鉴别， 而MRI检查由于囊性星形细胞瘤中的液体富含蛋白质，其T1时间短于脑脊液，在T1加权像中呈较脑脊液信号为高的信号。又如，MRI较CT更能显示脑软化。脑软化在显微镜下往往有较多由脑实质分隔的小囊组成，这些小囊靠近蛋白质 外表的膜状结构，具有较多的结合水，T1较短，其图像比CT显示得更清楚。所以MRI所见较CT更接近于病理所见。再比方，在阻塞性脑积水时，脑脊液相 当于自

3、由水由脑室内被强行渗漏到脑室周围脑白质后，变为结合水，结合水 在 T1 加权像中信号明显高于脑脊液，而在 T2 加权像中又低于脑脊液信号。综 上所述，局部组织水份增加可分为自由水和结合水，前者引起T1 明显延长而远离 Larmor 共振频率，后者造成 T1 稍有延长而接近 Larmor 频率而致使 T1 加权 像上信号增强。脂肪与骨髓组织脂肪与骨髓组织有较高的质子密度，且这些质子具有非常短的T1 值，根据信号强度公式， 质子密度大和 T1 值小，其信号强度大，故脂肪和骨髓组织在 T1 加权像上表现为高强度信号，与周围长 T1 组织形成良好比照，信号高呈白色。 假设为质子密度加权像，此时脂肪组织

4、和骨髓组织仍呈高信号，但周围组织的 信号强度增加，使其比照度下降；假设为 T2 加权像，脂肪组织和骨髓组织的信 号都将受到一定程度的限制。肌肉组织 肌肉组织所含的质子密度明显少于上述脂肪和骨髓组织，且具有较长的T1 和较短的 T2 驰豫特点。所以在 T1 加权像上，信号强度较低，影像呈灰黑色。随着 短 T2 的弛豫特点，信号强度增加不多，影像呈中等灰黑色。韧带和肌腱组织的 质子密度低于肌肉组织，该组织也具有长T1和短T2弛豫特点，其 MR言号无论在T1或T2加权像上，均表现为中低信号。骨骼组织骨皮质内所含的质子密度很小，MR言号非常弱，无论在T1加权或T2加权扫描，均表现为黑色低信号。钙化软骨

5、的质子密度特点与骨皮质相同，所以也表现为 黑色低信号。组织内出现其他钙化，无论其形态或大小，一般均呈现为与钙化 软骨相同的组织影像特点。 纤维软骨组织那么与钙化软骨不同，其组织内的质子密度明显高于骨皮质和钙化 软骨。且组织具有较长的 T1 和较短的 T2 弛豫特征，但因其具有一定的质子密 度，故在 T1 或 T2 加权像上，信号强度不高， 呈中低信号。 透明软骨内含有 75%80%的水份，具有较大的质子密度，并具有较长的T1和长T2弛豫特征。在T1加权像上，因T1值长，所以信号强度较低。而在 T2加权像上，因T2值长，信号强 度明显增加。病理组织的MR信号特点不同的病理过程，病理组织有不同的质

6、子密度、T1及T2弛豫时间。采用不同的脉冲序列，将表现出不同的的信号强度。掌握这些信号变化特点，有助于 判别大体的病理性质，局部作出定性诊断。水肿脑水肿分为 3 种类型，即血管源性水肿、细胞毒素水肿及间质性水肿。血管源性水肿是最为常见的脑水肿，由血脑屏障破坏所致，常见于肿瘤及炎 症。由于血脑屏障破坏，血浆由血管内漏进入细胞外间隙，这是血管源性水肿 的病理生理根底。血管源性水肿主要发生在脑白质内，结构致密的脑灰质通常 不易受影响，典型的血管源性水肿呈手指状分布于脑白质之中，在肿瘤、出血、 炎症以及脑外伤等脑部疾患中颇为常见。由于上述脑病变本身也可使T1 或 T2时间更长，其 MRI表现与水肿有类

7、似之处，尤其在 T1加权像上难以分辨。鉴别 的方法是采用重T2加权扫描序列，随着回波时间的延长，水肿信号强度逐渐增 高，而肿瘤信号增加幅度不大。必要时可行Gd-DTPA增强扫描，水肿区无异常比照增强。细胞毒素水肿是由于缺氧使 ATP减少，钠-钾泵功能失常，钠与自由水进入 细胞内，造成细胞肿胀，细胞外间隙减少所致。细胞毒素水肿常见于急性脑梗 塞的区域，使脑白质与脑灰质同时受累。急性脑堵塞有时在T2 加权图像上，其边缘局部信号较高，即为细胞毒素水肿的 MRI 所见，它反映了堵塞区域存在肿 胀的脑细胞。由于细胞毒素水肿出现和存在的时间不长，有时与血管源性水肿 同时存在， MRI 要绝对区分它们尚有一

8、定的困难。间质性脑水肿时，由于脑室内压力增高，出现脑脊液经室管膜迁移到脑室 周围脑白质的病理生理表现。当脑室压力高，如急性脑积水或交通性脑积水时， T2 加权图像上于脑室周围可出现边缘光整的高信号带；在脑室内压力恢复到近 乎正常时如代偿期 ，上述异常信号又消失。间质性水肿由于含有较多的结合 水，在 T2 加权像上已能与脑室内脑脊液自由水的信号区别，在质子密度加 权图像上，两者信号比照更明显。出血出血在中枢神经系统疾病中常见。按出血部位可分为硬膜下、蛛网膜下、 脑内及脑室内出血，它们均有一个根底疾病，如外伤、变性血管病、血管畸形、 肿瘤或炎症。 MRI 在显示出血、 判断出血原因以及估计出血时间

9、方面有独特作用， 其中以脑内血肿 MRI 信号演变最具有特征性。较多血液由血管内溢出后，在局 部脑组织内形成血肿。随着血肿内血红蛋白的演变以及血肿的液化、吸收，MRI信号也发生一系列变化。因此，探讨血红蛋白及其衍生物的结构对于认识与解 释血肿MRI信号甚为重要。人体血液富含氧合血红蛋白，氧合血红蛋白释放出氧气后即转化为去氧血 红蛋白。氧合血红蛋白与去氧血红蛋白中含有的铁均为二价复原铁Fe2+，复原铁是血红蛋白携带氧气、释放氧气、行使其功能的物质保证。人体内维持血 红蛋白铁于二价状态的关键在红细胞内多种代谢途径，其结果阻止了有功能的 亚铁血红蛋白变为无功能的正铁血红蛋白。但当血液从血管中溢出后，

10、血管外红细胞失去了能量来源，细胞内多种代谢途径丧失。同时由于红细胞缺氧，血 肿内含氧血红蛋白不可逆地转化为去氧血红蛋白，最终变为正铁血红蛋白，复 原铁转化为氧化铁，使血肿的MRI信号发生根本的变化。脑出血的MRI表现取决于出血时间，主要由血红蛋白的不同代谢状态及血肿的周围环境决定的。超急性期：出血时间不超过24h。红细胞内为氧合血红蛋白，氧合血红蛋白内无不成对电子，不具顺磁性。 T1 加权像为等或稍低信号，反映了出血内较 高的水含量。T2加权像为稍高信号， 说明新鲜出血为抗磁性， 不引起T2弛豫时 间缩短。急性期：出血时间为 13d。红细胞内为去氧血红蛋白，它有四个不成对电子，具有顺磁性，但它

11、的蛋白构形使水分子与顺磁性中心的距离超过3 埃，因此，并不显示出顺磁效应， T1 加权像仍成稍低信号。但由于它具有顺磁性，使 红细胞内的磁化高于红细胞外，当水分子在红细胞膜内外弥散时，经历局部微 小梯度磁场，使 T2弛豫时间缩短，T2加权像呈低信号。亚急性期：出血的 314d。出血后37d为亚急性早期，714d为亚急性晚 期。在亚急性早期，去氧血红蛋白被氧化为正铁血红蛋白首先出现在血肿的周 围，并逐渐向血肿内开展，它具有五个不成对电子，有很强的顺磁性。由于正 铁血红蛋白形成， T1 加权像呈高信号， T2 加权像因顺磁性物质的磁敏感效应而 呈低信号。亚急性晚期红细胞开始溶解，在 T1 或 T2

12、 加权像上均呈高信号。红 细胞溶解使红细胞对正铁血红蛋白的分隔作用消失，水含量增加是T2加权像信号增高的主要原因。慢性期：出血时间超过 14d，含铁血黄素和铁蛋白形成。在此期间，正铁血 红蛋白进一步氧化为氧化铁，同时由于巨噬细胞的吞噬作用使含铁血黄素沉着 于血肿周边部，其使 T2 弛豫时间缩短，因此在血肿的周边部出现低信号的影像 环带，其余仍为高强度信号表现。所以血肿中心T1加权像为等信号，T2加权像为高信号，血肿周边 T1 加权像为稍低信号， T2 加权像为低信号。铁沉积过多在中高场强MRI系统作T2加权扫描时，可于苍白球、红核、黑质、壳核、 尾状核和丘脑部位见到明显的低信号，这是由于高铁物

13、质在上述部位沉积所致。脑部铁沉着非亚铁血红蛋白始于儿童，约在 1520 岁到达成人水平。 在 6个月龄的婴儿苍白球中已有铁存在，黑质铁沉着见于 912 个月时，红核在 1 岁半 2 岁，小脑齿状核要到 37 岁才显示铁的存在。上述部位的铁沉着量与 年龄增长有一定相关性，仅沉积速度不一样，如苍白球的含铁量在开始时就高， 以后缓慢增加；而纹状体如壳核的含铁量开始时不高，以后才较苍白球有 明显的增加， 直到 70 岁之后接近苍白球内所含的铁量。 大脑与小脑半球的脑灰、 白质含铁量最低，其中相对较高的是颞叶皮层下弓状纤维，其次为额叶脑白质、 枕叶脑白质。在内囊后肢后端以及视放射中几乎不存在铁。铁在脑部

14、选择性的 沉积其机理至今未明。铁由小肠吸收之后，以亚铁血红蛋白形式血红蛋白、肌球蛋白与蛋白 质结合，主要以铁蛋白形式沉着在脑细胞内，其中以少突神经胶质细胞与星形 细胞含量最高。铁作为一个重要的辅因子，在氧化磷酸化、多巴胺合成和更新 以及羟基自由根基形成之中起积极作用。血液中含有的转铁球蛋白不容易通过 血脑屏障。在铁沉积较多的上述解剖部位中，毛细血管内皮细胞中的转铁球蛋 白受体并不比铁沉积较少或没有铁沉积的其他脑部多。但是一些脑变性病、脱 髓鞘病以及血管病变也确实在某些部位铁沉积过多，而且在MRI 上有表现，这 些疾病包括帕金森氏病铁沉积于壳核、苍白球 、阿耳茨海默氏病铁沉积于 大脑皮层 、多发

15、性硬化铁沉积于斑块周围 、放疗后脑部铁沉积于血管内 皮细胞、慢性出血性堵塞铁沉积于出血部位 、脑内血肿铁沉积于血肿四 周，因此， MRI 较其他影像学方法易于检出与诊断上述疾病。MRI显示脑部铁沉着是高浓度铁蛋白缩短了T2时间而不影响T1时间所致。细胞内的铁具有高磁化率，因此脑部铁沉积过多造成细胞内高磁化率、细胞外 低磁化率，局部磁场不均匀，使 T2时间明显缩短，在 T2加权图像上呈低信号。 尽管有一些正常脑细胞中也存在铁，但由于其浓度不够，缺乏以在MRI 特别是低场强的MR仪上引起明显的低信号。堵塞 堵塞组织因血液供应中断，组织出现缺血、水肿、变性、坏死等病理变化。堵塞急性期、堵塞部位的水肿

16、致 T1和T2均延长，所以堵塞处在 T1加权像上信 号强度变低，在 T2 加权像上，信号强度增加。亚急性期脑堵塞有时可在 T1 加 权像上表现为高信号，多为不规那么脑回状。可能是由于缺血使小动脉壁破坏， 堵塞后如血管再通或侧支循环建立，产生出血性变化，导致T2 加权像出现高信号。变性不同组织的变性机制不同，所以 MRI 表现不一。如脑组织变性中一种称为 多发性硬化者，系脑组织脱髓鞘改变， 其变性部份水分增加， 故致T1、T2延长。 在 T1 加权像见病变区信号强度低于周围健康组织，而在 T2 加权像上，病变区 信号强度增高。椎间盘变性时，富含蛋白质和水分的弹性髓核组织水分减少， 且纤维结缔组织

17、增多，组织内的质子密度减少。故在 T1 和 T2 加权像上，变性 的椎间盘信号明显低于其他正常的椎间盘组织信号强度。坏死坏死组织的 MRI 信号强度随组织类型不同、坏死的内容物不同而异。一般 坏死组织的水分增多， 组织的T1和T2弛豫时间变长，在T1加权像上信号较低， 而在T2加权像上信号强度增加，呈白色高信号。机体对坏死物的去除和修复， 多数形成肉芽组织，肉芽组织内包含大量的新生血管和纤维结缔组织。其质子 密度较正常组织高，且有长 T1 和 T2 的弛豫特点，故表现在 T1 加权像上为低信 号， T2 加权像上为高信号。局部肉芽组织修复成慢性纤维结缔组织，其质子密 度较新鲜肉芽组织明显减少，

18、T2缩短。MR信号因质子密度过少，在 T1和T2加权像上，均呈低信号表现。钙化局部组织修复的结果为钙化，如肿瘤钙化等。钙化组织内的质子密度非常 少，所以一般 MRI 的信号无论在 T1 还是在 T2 加权像上，均表现为黑色低信号 区。发现钙化 MRI检查不如CT敏感，小的钙化不易发现，大的钙化还需与铁的 沉积等现象相鉴别。颅内钙化在T1加权像偶尔可表现为高信号。CT扫描可见典型的钙化密度，MRI T1 加权像为高信号， T2 加权像为等或低信号， 梯度回波序列扫描为低信号。 实验证明，钙化在 T1 加权像上的信号强度与钙化颗粒的大小及钙与蛋白结合与 否有关。当微小的钙化颗粒结晶具有较大的外表积

19、，并且钙的重量百分比浓度 不超过 30%时，钙化即可表现出高信号。钙化颗粒外表积对水分子T1 弛豫时间的影响类似于大分子蛋白，距钙结晶外表近的水分子进动频率接近于Larmor 共振频率时，其 T1 加权表现为高信号。囊变 囊变是一种较特殊的病理改变。囊内容物大体上可分为二种：一种为含有 纯水分，另一种为含有蛋白质水分。前者因其内容物为纯水，故具有长 T1 和长 T2弛豫特点，在T1加权像上表现为低信号，在T2加权像上表现为高信号与脑脊液信号相似。另一种为含有蛋白质水分的囊，其内水分子受大分子蛋白的吸 引作用进入水化层时，质子的进动频率明显减低，当此结合水分子的进动频率 到达或接近 Larmor

20、 频率时，在 T1 加权像上其信号强度有所增加，呈中等信号 乃至高信号强度表现。在 T2加权像上，信号强度也较高，呈白色高信号改变。T1 加权成像、 T2 加权成像所谓的加权就是“突出的意思T1加权成像T1W-突出组织T1弛豫纵向弛豫差异T2加权成像T2W-突出组织T2弛豫横向弛豫差异。在任何序列图像上，信号采集时刻横向的磁化矢量越大，MR信号越强。T1加权像 短TR短TE T1加权像，T1像特点：组织的T1越短，恢复越快， 信号就越强；组织的 T1 越长，恢复越慢，信号就越弱。T2加权像 长TR长TE T2加权像，T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢， 信号就越强；组织的 T2越短，恢复越快

21、，信号就越弱。质子密度加权像 长TR、短TE质子密度加权像，图像特点：组织的rH越大， 信号就越强； rH 越小，信号就越弱。 脑白质： 65 % 脑灰质： 75 % CSF：97%常规SE序列的特点最根本、最常用的脉冲序列。得到标准 T1 WI 、 T2 WI 图像。T1 WI 观察解剖好。T2 WI 有利于观察病变，对出血较敏感。伪影相对少但由于成像时间长，病人 易产生运动 。成像速度慢。FSE脉冲序列原理：FSE脉冲序列，在一次 900脉冲后施加屡次1800复相位脉冲，取得屡次 回波并进行屡次相位编码，即在一个 TR间期内完成多条 K空间线的数据采集， 使扫描时间大大缩短。在一次成像中得

22、到同一层面的不同加权性质的图像。T1WI短 TE，20ms 短 TR,300600ms ETL 26T2WI长 TE，100 长 TR 4000 ETL 812优点：时间短，显示病变。缺点：对出血不敏感，伪影多等。IR 序列特点IR 序列具有强 T1 比照特性；可设定 TI ，饱和特定组织产生具有特征性比照图像 (STIR、 FLAIR)； 短 TI 比照常用于新生儿脑部成像； 采集时间长，层面相对较少。STIR 序列 (Short TI Inversion Recovery)在IR恢复过程中，组织的 MZ都要过0点，但时间不同。利用这一特点， 对某一组织进行抑制。如脂肪， 由于其 T1 时间

23、比其他组织短， 取 TI=0.69T1(T1 为脂肪弛豫时间 ) ，脂肪的信号好过 0点，接收不到它的信号。突出其他组织。 FLAIR序列 当T1非常长时，几乎所有组织的 MZ都已恢复，只有T1非常长的组 织的 MZ 接近于 0，如水，液体信号被抑制，从而特出其他组织。 FLAIR (FluidAttenuation IR常用于对CSF抑制。IR序列的运用脑部IR的T1加权可使灰白质的比照度更大。眼眶部 STIR能抑制脂肪信号，增 加T2比照，使眼球后球及视神经能更好显示。脊髓采用FLAIR技术能抑制脑脊液搏动产生的伪影，以利于显示颈、胸段脊髓病变。肝部微小病变，使用IR能处到较好显示。关节使

24、用IR能同时提高水及软骨的敏感性。FLASH采用“破坏扰相剩余横向磁化矢量。在数据采集结合后，在沿层面选择梯 度方向施加“破坏梯度，使用残存的横向磁化矢量加速去相位，从而消除上TRTE质子密度200-40012-155-20T1200-40012-1545-90重T2*200-40030-605-20一周期残存的横向磁化。MRA临床应用颅内血管MRA3D-TOF3D-PC用于动、静脉及复杂血流显示，时间长2D-TOF矢状窦等慢流显示2D-PC也可用于矢状窦成像及流速预测颈部血管MRA多层2D-TOF, 2D，3D-PC用于动、静脉显示胸部血管MRA主动脉及分支、肺动、静脉系用CE-MRA2D、3D-TOF用于主动脉显示2D-PC加心电同步技术常用于主动脉流量分析腹部血管MRA首选CE-MRA3D-TOF与PC可用于肾动脉四肢血管MRA3D-CE-MRA对四肢血管的动脉、静脉期显示好2D-TOF也可用于四肢血管显示常用的造影剂为钆-二乙三胺五醋酸Gadolinium-DTPA，Gd-DTPA，与含碘 剂造影剂相比，平安性相当高。根据病变有无强化、强化的程度、类型来鉴别诊断疾病。局部正常颅内组织及颅脑肿瘤的CT值组织成份CT值骨 1000钙化+60以上脑灰质+32+40脑白质+28+32脑脊液+3+14流动血液+32+44新鲜血凝块+64+86陈旧血凝块+30+60胶质瘤无钙化 +