MRI成像技术的进展及临床应用

MRI成像技术的进展及临床应用

磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)是基于核磁共振现象的成像技术,20世纪70年

代被引入到医学领域并用于人体成像。30多年的时间里,MRI得到迅速发展，硬件设备和成像

技术不断更新。主磁场、梯度系统、射频系统功能的改进，多通道、多采集单元、并行采集

等技术的应用，使MRI设备整体水平明显提升,成像速度明显加快。近几年，超高场MRI在脑

功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查、冠心病诊断、腹部等脏器的检查得到了

广泛应用［1］。

1磁共振血管成像

磁共振血管成像(magneticresonanceangiography,MRA)是一种无创性血管成像技术，利用

血管内血液流动或经外周血管注入磁共振对比剂显示血管结构，还可提供血流方向、流速、

流量等信息，已经成为常规检查技术。MRA技术主要有时间飞跃法(timeoffligh,tTOF)、相

位对比法(phasecontras,tPC)和对比增强MRA(CE-MRA)。TOF法是临床上应用最广泛的

MRA方法，该技术基于血流的流入增强效应，常用形式有2DTOFMRA和3DTOFMRA。2D

TOFMRA采用较短的重复时间(repetitiontime,TR)和较大的反转角，背景组织信号抑制较好,

有利于静脉慢血流的显示，多用于颈部动脉和下肢血管的检查。3DTOFMRA空间分辨率更

高,流动失相位相对较轻，受湍流的影响相对较小，多用于脑部动脉的检查［2］。PCMRA是利用

流动所致的宏观横向磁化矢量的相位变化来抑制背景、突出血流信号的一种方法，包括2D

PCMRA、3DPCMRA和电影(cine)MRA。与TOFMRA比较,PCMRA在临床应用相对较少,

主要用于静脉性病变的检查和心脏及大血管血流分析。CE-MRA是经外周静脉团注对比剂

Gd-DTPA后,利用对比剂使血液的T1值明显缩短，然后利用超快速且权重很重的T1WI序列

(3DfastTOFSPGE,反转角＞45。)进行成像。CE-MRA对于血管腔的显示比其他MRA技术更

可靠，出现血管狭窄的假象明显减少，血管狭窄程度的反映比较真实，一次注射对比剂可完成

动脉和静脉的显示。

2磁共振灌注成像

灌注成像(perfusionimaging,PI)通常是用来评价血流的微循环即毛细血管床内血流的分

布特征，已成为脑血管疾病和肿瘤等疾病的重要诊断手段［3,4］,尤其是对脑梗死早期，区分可

恢复的和不可逆梗死的脑组织有重要价值。临床上PI有两种主要的方法，即对比剂首过法和

动脉自旋标记法(arterialspinlabeling,ASL)。对比剂首过法是借助静脉快速团注具有磁敏感效

应的MRI对比剂，位于血管内的对比剂产生强大的、微观上的磁敏感梯度，引起周围组织局部

磁场的短暂变化，这种局部磁场的变化可以通过MRI图像上信号强度的变化测得。反映组织

血流灌注的各种生理参数是通过测量对比剂浓度所致的信号改变间接获得，所得的各种参数

是一个相对值，即血容量(bloodvolume,BV),血流量(bloodflow,BF)和平均通过时间

(meantransittime,MTT)等。ASL是利用血管内自由流动的血液作为内源性的示踪剂来评价

组织的特异性灌注,此方法不使用外源性对比剂，可重复性高且组织对比度较好。ASL首先用

于正常和缺血脑组织血流灌注研究，可以清晰的显示灌注缺损或低灌注区，所获得的正常状态

下局部脑血流量与其他技术获得的血流量一致性很好，但在缺血引起脑血流量明显降低

时,ASL所测得的血流量较其他方法测得的结果低。

3扩散加权成像及扩散张量成像

扩散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)是目前在活体上进行水分子扩散测量与

成像的唯一方法，它主要依赖于水分子的弥散运动成像。DWI首先用于中枢神经系统缺血性

脑梗死的早期诊断，鉴别急性和亚急性脑梗死，评价脑梗死的发展进程［5］。在脑梗死30min后

便可利用DWI发现扩散受限，表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficien,tADC)降低，至8~32

h达最低，持续3~5do急性期DWI上呈现高信号,ADC图像上呈低信号。亚急性期(1~2周)

随着细胞外水分子的增加及胶质增生,ADC值逐渐升高，约2周DWI上呈等、高信号,ADC上

呈现高信号。除脑缺血外,DWI在中枢神经系统也用于脑肿瘤、感染、脱髓鞘病变、外伤等

疾病的诊断。腹部应用主要集中在肝脏,用于肝脏占位性病变的诊断和鉴别诊断、肝纤维化

和肝硬化的评价等［6］。在其他部位如乳腺、胃肠道、前列腺等的临床应用也正在开展。

扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是一种用于描述水分子扩散方向特征的

MRI成像技术，在DWI的基础上施加6~55个非线性方向的梯度场获得扩散张量图像。在人

体生理条件下，水分子的自由运动受细胞本身特征及其结构的影响，如组织的粘滞度、温度、

分子的大小以及细胞膜、细胞器等生理屏障，使其在三维空间各个方向上弥散运动的快慢不

同,以致一个方向上弥散比另一个方向受更多的限制，具有很强的方向依赖性，称为各向异性,

其运动轨迹近似一个椭球体。弥散各向异性在脑白质纤维束表现最明显，水分子的弥散运动

在与神经纤维走行一致的方向受到的限制最小、运动最快，而在与神经纤维垂直的方向上受

到的限制最大、运动最慢。DTI主要用于动态显示并检测脑白质的生理演变过程及脑缺血性

病变、颅内肿瘤、癫痫、外伤等脑白质神经纤维束的变化，三维显示大脑半球白质纤维束的

走行和分布等。

4脑功能成像

脑功能成像一般指基于血氧合水平依赖(bloodoxygenationleveldependen,tBOLD)效应的

脑功能磁共振成像(functionalMRI,MfRI)技术。血液中的脱氧血红蛋白具有顺磁性，可以缩短

组织的T2或T*2值，其增多将导致相应组织在T2WI或T*2WI上信号强度降低;氧合血红蛋

白则具有轻度反磁性，可延长组织的T2或T*2值，其增多将导致相应组织在T2WI上信号强

度增高。当大脑某区域被激活时,该区域脑组织的耗氧量增多，脱氧血红蛋白随之增多,但相应

区域脑组织的血流灌注量也同时增多，带来更多的氧合血红蛋白，最后的结果是氧合血红蛋白

与脱氧血红蛋白的比例增高，因此导致T2WI或T*2WI上相应区域脑组织信号强度增高。目

前，BOLD已从对感觉和运动等低级脑功能的研究发展到对高级思维和心理活动等高级脑功

能的研究，主要包括视觉、躯体运动、躯体感觉(触觉、痛觉)、听觉、语言、认知及情绪、针

刺穴位等［7-9］。BOLD临床上用于脑肿瘤、癫痫、脑血管畸形等手术前脑功能定位,也用于

神经精神病学的研究。

5磁共振波谱

磁共振波谱(magneticresonancespectroscopy,MRS)是目前唯一能活体观察组织代谢及生

化变化的技术，利用不同化学环境下的原子核共振频率的微小差异来区分不同的化学位移，从

而鉴别不同的化学物质及其含量。MRS是由不同共振频率原子核产生的多个共振峰组成，每

一波谱可反映原子核的化学位移、波峰高度或面积、波峰半高全宽、pH值、温度等。准确

的空间定位技术是MRS成功的关键。在体MRI的空间定位技术一般分为单体素和多体素两

种技术。单体素空间定位技术的基本原理是应用3个互相垂直的层面选择脉冲，而采集的仅

为与3个层面均相交的体素内的回波信号。常用的单体素空间定位采集技术有活体影像选择

波谱(ISIS)、激励回波采集模式(STEAM)和点分辨波谱(PRESS)序列。多体素采集技术即化

学位移成像(chemicalshiftimaging,CSI)或磁共振波谱成像(MRSI),可分为2D和3D多体素采

集。其优点是一次采集覆盖范围较大，在选定的空间分布中,可以得到多个体素的代谢物谱线。

由于代谢物质的种类丰富，磁共振波谱技术的应用非常广泛［4,10］,如1H谱、31P谱等.

1H-MRS是敏感性最高的检测方法，它可检测与脂肪代谢、氨基酸代谢以及神经递质有关的

化合物，如肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、肌醇(ml)、乳酸(Lac)和N-乙酰天门冬氨酸(NAA)等。31P-MRS

用于研究组织能量代谢和生化改变，检测参与细胞能量代谢与生物膜有关的磷脂代谢产物，如

磷酸单酯(PME)、磷酸二酯(PDE)、磷酸肌酸(PCr)、无机磷(Pi)等。

6MRI分子影像学

分子影像学是用影像学的方法在细胞/分子水平对活体生物过程进行描述与测量的新兴

交叉学科。MRI广泛应用于分子影像学研究，包括清楚地显示解剖结构、药物作用或其他功

能活动组织血流改变、代谢产物浓度定量检测、组织pH分布图、血容量和血管渗透性的研

究、药物动力学研究、基因表达、特异性分子探针显像、肿瘤血管生成显像等[11,12]。MRI

靶向对比剂的研究较多河分为三大类:转铁蛋白受体(transfer-rinreceptor,TFR)显像、顺磁性

金属口卜咻合成物和标记单克隆抗体对比剂。TFR的主要功能是实现铁自细胞外向细胞内的

转运,另外还与细胞的生长和增殖有关。目前应用的TFR探针主要有转铁蛋白-单晶氧化铁超

微粒(TF-MION)和抗TFR抗体-单晶氧化铁超微粒(antiTFRb-MION)两种。顺磁性金属口卜咻合

成物可缩短质子弛豫时间，具有稳定性和肿瘤定向的特性，能快速地从血液中清出并累积于

肝、肾和肿瘤组织中。有学者研制了Mn-吓咻配合物的肿瘤靶向性对比剂以及水溶性金属吓

咻肿瘤靶向对比剂，并研究了对比剂的体外弛豫率和在肿瘤细胞中的富集过程。标记单克隆

抗体(monocloneantibody,McAb)类MRI靶向对比剂可特异性地导向肿瘤等抗原结构，使肿瘤

局部信号发生改变，产生特异性增强,从而达到诊断目的。

综上所述,MRI是多参数成像，其成像原理和信号表现复杂多样，成像技术也更新发展快。

MR血管成像可无创显示血管结构并提供血流动力学参数，灌注成像反映疾病早期和病变血

液灌注，扩散加权成像和扩散张量成像从分子水平探讨细胞内外水分子运动的改变，血氧水平

依赖成像、磁共振波谱分析等MRI功能成像技术从细胞、分子水平，乃至基因水平反映靶器

官的物质代谢和功能活动状况。MRI技术的发展代表着医学影像诊断设备和技术的发展。

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化学位移成像(chemicalshiftimaging)也称同相位(inphase)/反相位(outofphase)成像。

原理：在场强一定时，因分子结构的不同，质子受周围电子云的屏蔽影响也不同，脂肪中质

子所感受的磁场强度略低于水分子中的质子，其进动频率也略低于后者。我们检测到的MR

信号是质子的横向磁化分矢量合成的宏观横向磁化矢量.横向磁化矢量实际上是在以Z轴

为圆心，在XY平面作圆周运动，犹如时钟的指针。水分子中和脂肪中的质子的进动频率的

差别有如时钟的分针和时针的运动频率差别。在RF冲激发后，水分子中和脂肪中质子处于

同一相位，RF冲关闭后两种质子将以自己的频率进动，水分子的质子进动频率略高于脂肪

中的质子，到一定时刻后，水分子中的质子的相位将超过脂肪中的质子半圈，即两种质子的

相位相差180。，这时两种质子的横向磁化分矢量将相互抵消，采集到MR信号相当于这两

种组织信号相减的差值，我们将这种图像称为反相位(outofphase或opposedphase)图像。

又过相同的时间段后，水分子的质子又将逐渐赶上脂肪中的质子，水分子中质子的相位将超

过脂肪中质子一整圈，这时两种质子的相位又完全重叠，这时两种质子横向磁化分矢量相互

叠加，采集到的MR信号为这两种组织叠加的信息，我们将这种图像称为同相位(inphase)

图像。实际上射频脉冲激发后，反相位、同相位是周期性出现的。

特点：

1、与同相位图像相比，反相位图像水脂混合组织信号明显衰减，其衰减程度一般超过频率

选择饱和法脂肪抑制技术。反相位图像上纯脂肪组织的信号没有明显衰减。

2、反相位图像上，周围富有脂肪组织的脏器边缘会出现一条黑线，把脏器的轮廓勾画出来。

3、可用于病灶中是否存在脂肪组织的鉴别诊断。如肾上腺腺瘤中常含有脂质，在反相位图

像上信号强度常有明显降低。

4、正、反相位图像信息后处理可以生成脂肪抑制图像。

MR成像技术

更新日期：2010-10-420:45:52点击数：337

磁共振成像仪的关键部分是磁体，它产生强大的静磁场是组织磁化的条件。磁体

的参数包括：磁场强度、均匀性、孔腔大小。在场强选择时注意以下3点：①高场强中

化学位移伪影比较明显；②在高场强中运动伪影严重；③RF的热效应与场强平方成正比。

MRI磁体类型有3种：常导型、永磁型、超导型。

1常导型

常导型磁体是由电流在常温条件下的电磁体，0.2-0.4T

优点：①磁体造价低，工艺简单;

②磁体较轻；

③场强可以关闭。

缺点：①耗电量大；

②产热量大；需用水冷却；

③场强较低；

④磁体的均匀性受温度影响大。

2永磁型

由永磁铁组成，0.3-0.5T

优点：①造价维护费低，不耗电；

②磁场向周围环境影响小；

③磁力线垂直孔洞可用？线管射频线圈提高信噪比；

缺点：①场强低；

②磁体重量大；

③磁场稳定性差；室温要求严格；

④磁场无法关闭。

3超导型：

超导体线圈采用银钛合金制成，线圈在8K温度下电阻等于零。线圈采用液氨制冷。

优点：①场强高；

②场强稳定而均匀，不受外界温度影响；

③磁场可关闭，在极特殊情况下，线圈会出现温升，线圈失超，液氮迅速蒸发,

非常危险，故MR系统中设计了自动报警系统进行检测。

④场强可以调节

缺点：①制冷液氨贵，需定期补充，

②制造工艺复杂，造价高

磁共振成像技术的临床应用

磁共振检查前的注意事项：

注意事项：严禁推车、轮椅、担架、包、雨伞、手机、磁卡、钥匙、耳机

等铁磁性物质进入机房内。

头颈部检查；活动假牙去除，胸腹部要去胸罩（女）

禁忌证:1有心脏起博器的患者；有颅脑动脉夹患者；

铁磁性植入物患者，如弹片眼内金属异物；

2、心脏手术后换有人工金属瓣膜患者；

3、金属假肢金属关节患者；

4体内胰岛素泵神经刺激器患者；

5、三个月内早孕患者；

以上各项有疑问的应弄清情况后再进行检查，否则视为禁忌证

适应证：

中枢神经系统：颅脑肿瘤颅内感染脑血管病变脑白质病变脑发育畸形脑退行性

病变脑室及珠网膜下腔病变脑挫伤颅内亚急性血肿

颅颈移行区病变：没骨伪影优于CT

颈部病变；胸部病变；心脏大血管病变

肝脏及胰腺病变，胆道结石

肾脏输尿管病变；盆腔病变

脊柱四肢关节病变

2磁共振检查前准备

（1）接诊时，核对患者的一般资料，询问病史，明确检查目的和要求

（2）询问患者是否属禁忌证范围，让患者做好准备，去除患者身上一切金属物品、磁性

物品及电子器件

（3）向患者认真讲述检查过程，以消除其恐惧心理，争取患者的合作，

（4）急、危重患者必须临床医师陪抢救器材、药品必须齐备同观察,

头颅

1推荐常规成像方位及列序

(1)Sag-T1w,Tra-T1w,Tra-T2w

(2)Sag-T2w,Tra-T1w,Tra-T2w

(3)Tra-T1w,Tra-T2w,Cor-T2w

2列序应用技术与技巧

(1)常规成像：T1w-SE,T2w-SE是脑部成像的经典列序

(2)急性脑出血：T1w,T2w均不敏感，而丁2*较敏感，所以应加T2*(磁敏感加权)

序列，T2*-GRE、T2W-TGRE,T2*-EPI

(3)急性脑梗塞：T1w、T2w不敏感，较早脑梗塞应做弥散加权DW-EPI；T2W-FLAIR

(4)蛛网膜下腔出血：T1w不敏感，应加做黑水FLAIR

(5)颅内脂肪瘤：加T1w脂肪饱和技术

(6)脑膜病变：Gd-TDPA

(7)颅内感染及肿瘤性病变：T2W-FLAIR；Gd-TDPA

(8)血管性病变：AVM使用3D-ToF；静脉及静脉窦使用2D-ToF

(9)颗叶癫痫：力口T2w-TSE-Cor;T2w-FIAIR-Cor

(10)脑脊液通路病变：3D-CISS脑室系统造影

(11)脑白质病变：DW-EPI和FIAIR

脑垂体MR常规技术

1成像方法：垂体MR常规采用矢状位及冠状位成像，必要时加横断位成像

2推荐常规成像方位及列序：

Cor-SE(TSE)T1W

Cor-SE(TSE)T2W

Sag-SE(TSE)T1W

层后2-4mm,间距10%-20%,

相位编码Sag……-AP

Cor--------LR

为了减少颈A搏动伪影在颅颈交界处加局部饱和技术。

3列序应用技术与技巧

常规采用薄层、高分辨率T1w、T2W-TSE列序

（1）在垂体MR成像时，既要使用薄层，又要高分辨率，所以信噪比较低，应增加采集

次数（NSA）来弥补信噪比较低不足，但成像时间增加，应尽可能减少层数，缩短TR减

少成像时间，注意要使用加局部饱和技术减少颈A搏动伪影。

（2）垂体MR成像的后处理：垂体结构微小，在照像时一般要放大处理，使垂体得到突

出显示。

（3）垂体MR动态成像技术：

a检查前用19G留置针建立肘静脉通道，用1.2m长连接管相连，在远端接三通管,

接上50mL生理盐水和每公斤体重0.1mmol的造影剂。

bCor-T1w,3-5层扫描。

c单次采集时间20-30S,动态采集10次，在第一次采集结束后，立即快速注射造

影剂Gd-TDPA,同时连续成像9次，可见正常垂体腺、漏斗、海绵窦逐一明显强化，腺

瘤呈低信号，形成鲜明对比，在冠状位上最有诊断意义。

眼眶MR常规技术

1、成像方法

（1）横断位成像：必须与视神经前后轴平行

（2）斜矢状面成像：在横断位上定位，与视神经前后轴平行。

（3）冠状面成像

2、推荐常规成像方位及列序：

Sag-SE（TSE）-FS-T1w

Tra-SE(TSE)-FS-T1w

Tra-SE(TSE)-FS-T2w

Cor-SE(TSE)-FS-T2w

3列序应用技术与技巧

眼眶常规列序通常加脂肪抑制技术，更好地显示眶内病变，但有时眼肌病变需要脂肪信

号衬托的，就不要加脂肪抑制技术。必要时亦可做3D-T1w-MPRSag,通过重建可获得

全程视神经图像，也可以通过曲面重建(MPR)技术，多平面、多视角、任意展示眼球、

眼眶、眼肌及视神经。

颅颈部MRI技术

1鼻咽部MRI技术

推荐列序：Tra-SE(TSE)-T1w

Tra-SE(TSE)-T2w

Sag-SE(TSE)-T1w(T2w)

Cor-SE(TSE)-T1w(T2w)

2口咽部MRI技术

推荐列序：Tra-SE(TSE)-T1w

Tra-SE(TSE)-T2w

Sag-SE(TSE)-T1w(T2w)

Cor-SE(TSE)-T1w(T2w)

3喉及甲状腺MRI应用技术

推荐列序：Tra-SE(TSE)-T1w

Tra-SE(TSE)-T2w

Cor-SE(TSE)-T1w(T2w)

必要时加做Sag-SE(TSE)-T1w(T2w)

颈前组织血管丰富，易造成血管搏动伪影及血流流动伪影，抑制伪影是颈部软组织

磁共振成像的关键技术。所以在颈部组织成像时,Cor、Sag、Tra在近心端设定80-100mm

饱和带，消除动脉血流产生的伪影，在远心端设定50-80mm的饱和带，消除静脉血流

产生的伪影。

颅脑MRA技术

可以显示动脉瘤、血管狭窄和闭塞、AVM及供血动脉和引流静脉；还可以显示脑血管动

脉期、毛细血管期和静脉期；亦可显示肿瘤血管的血供情况及肿瘤压迫邻近血管结构并

使之移位的图像，为外科手术方案的制定提供更多的信息。

(1)成像方法及序列：颅脑MRA应以颅脑MR为基础，先行MRI成像，再设定MRA

成像。

流入法MRA：3D-T0F-MRA2D-T0F-MRA

相位对比法MRA：3D-PC-MRA2D-PC-MRA

三维对比增强MRA：3D-CE-MRA

2)列序应用技术与技巧

3D-T0F-MRA：一般采用尽量使成像层面与成像部位中多数血管相垂直的方向的方位，

以达到最高信号强度，所以在颅内MRA中采用横断位，3D块的多少与位置应尽量包全

病变血管范围，选择合适的预饱和，常规运用流动补偿技术。

2D-T0F-MRA：主要用于矢状窦、乙状窦的静脉血管成像，以横断位及矢状位设定2D-T0F

的成像层面，与矢状窦成15。-20。夹角，颅底设定动脉血流饱和，使动脉血流影像消失

3D-PC-MRA：需作流速测定，再作3D-PC成像，主要优点①仅血流呈高信号，背景抑制

优于3D-T0F；②空间分辨力高；③成像容积内内信号均匀一致；④流速敏感范围大可

同时显示动脉和静脉；⑤能定量和定性分析，但成像时间长。成像时应根据成像部位的

血流速度选择合适的流动敏感序列。

2D-PC-MRA：成像方法与3D-PC-MRA一样，主要优点：①仅血流呈高信号；②采集时

间短，可用于筛选流速成像，即用于3D-PC的流速测定

颈椎与颈髓MRI常规技术

常规采用矢状面和横断面成像，必要时加冠状面成像

常规采用:Sag-SE(TSE)-T1w

Sag-SE(TSE)-T2w

必要时加：Tra-SE(TSE)-T1w(T2w)

Cor-SE(TSE)-T1w(T2w)

列序应用技术与技巧:矢状面成像中，预饱和带和相位编码方向的设置非常重要，在观察

椎体和椎间盘时相位编码方向取CC向，以避免椎体和椎间盘间的化学位移伪影，同时

与CC方向设定成像层面的饱和带，观察脊髓病变相位编码方向取AP向，避免脊髓与椎

管内脂肪的化学位移伪影，并AP向设定成像层面的饱和带。

胸椎与腰MRI常规技术

胸椎与腰MRI与颈椎一样常规采用矢状面和横断面成像，必要时加冠状面成像

常规采用：Sag-SE(TSE)-T1w

Sag-SE(TSE)-T2w

必要时加：Tra-SE(TSE)-T1w(T2w)

Cor-SE(TSE)-T1w(T2w)

主要是要消除心脏大血管的搏动伪影，方法也是在脊柱前设定预饱和带。

上腹部MRI常规技术

常规采用序列：Cor-HASTE(TrueFISP)多层屏气-T2w

Tra-2D-FLASH多层屏气-T1w

Tra-HASTE(TrueFISP)多层屏气-T2w

Tra-2D-FLASH多层屏气-T1w-FS

上腹部MRI成像，快速屏气成像逐渐取代了经典的SE序列，以2D-FLASH取代SE-Tlw,

以HASTE取代SE-T2w»

在实际应用中，还可以视不同病变而选择合适的序列，如肝Ca与肝血管瘤及囊肿，用

一般T2w可鉴别，但肝血管瘤与囊肿则在超重T2w上鉴别，鉴别肝脂肪浸润应使用T1w

梯度回波水-脂同相位和反相位序列。

常规采用序列：Cor-HASTE(TrueFISP)多层屏气-T2w

Tra-2D-FLASH多层屏气-T1w

Tra-HASTE(TrueFISP)多层屏气-T2w

Tra-2D-FLASH多层屏气-T1w-FS

上腹部MRI成像，快速屏气成像逐渐取代了经典的SE序列，以2D-FLASH取代SE-T1W,

以HASTE取代SE-T2Wo

在实际应用中，还可以视不同病变而选择合适的序列，如肝Ca与肝血管瘤及囊肿，用

一般T2w可鉴别，但肝血管瘤与囊肿则在超重T2w上鉴别，鉴别肝脂肪浸润应使用T1w

梯度回波水-脂同相位和反相位序列。

关节MRI常规序列：Cor-TSE_T1w(T2w)-512

Tra-TSE_T1w(T2w)-512

膝关节MRI常规序列：

软骨与肌腱：2D-FLASH(小角度快速梯度回波)-FS

3D-FLASH(小角度快速梯度回波)-FS

骨髓：T1w-FS-SE-Sag

T2w-FS-TSE-Sag(Cor)

TIw-STIR(TIR)-Sag(Cor)

半月板：DESS(we-DESS)-Sag稳态双回波

3D-FISP-T2w-Sag稳态旋进

MRS在颅脑肿瘤诊断中的应用

2011-06-23

三维化学位移氢质子磁共振波谱(3DCSI1H-MRS)能够一次成像获得多个感兴趣

区，便于比较肿瘤组织和正常脑组织，是较为理想的波谱成像序列。本文主要探讨胶

质瘤、脑膜瘤和转移瘤3DCSI1H-MRS成像的特点与鉴别3种肿瘤的价值。

颅脑肿瘤病理生理特点

肿瘤生长方式

胶质瘤是神经上皮源性肿瘤，占原发性中枢神经系统肿瘤的40%,高、低分化胶

质瘤均呈浸润性生长，无包膜形成，侵袭性生长方式主要有4种：

(1)肿瘤细胞单个或成簇状侵袭邻近脑组织：

(2)沿血管、室管膜下基膜、软脑膜分布；

(3)沿白质纤维束侵袭；

(4)通过脑脊液向远处播散。因此胶质瘤可以包绕正常神经元并向周围组织浸

润生长。

转移瘤为继发性恶性病变的非神经上皮源性肿瘤，生长迅速，可沿着破损的血

管内膜向周围的正常神经元浸润，浸润程度和范围与原发肿瘤的组织学类型有关，但

比胶质瘤要低得多，因此在转移瘤的瘤体强化区内仍可测量到少量的NAA。

脑膜瘤为非原始神经上皮源性肿瘤，大多数为良性病变，少数恶变，生长缓慢，一般不

侵犯周围的正常神经元，理论上脑膜瘤的瘤体内基本不包含神经元[2],本研究仍在脑

膜瘤的瘤体强化区内测量到极少量的NAA,可能是周围脑组织的“污染”。

肿瘤瘤周水肿的产生机制

瘤周水肿通常分血管源性和细胞毒性水肿。胶质瘤沿神经纤维、脑白质呈侵袭

性生长，与脑无明显的界限，胶质瘤水肿的产生机制既有血管源性又有细胞毒性水肿。

瘤周水肿有利于与侵袭相关的细胞基质及粘附分子运动，从而促进肿瘤细胞浸润，故胶

质瘤瘤周水肿越严重，肿瘤细胞的浸润也越明显。Herminghuas等认为胶质瘤的侵袭与

水肿有关，胶质瘤瘤体强化区并不是肿瘤实际浸润的范围，高级别胶质瘤的瘤体水肿区

可能是瘤细胞侵袭扩散的实际范围。

大多数转移瘤瘤体周围出现明显的水肿，其程度与瘤体大小不成比例，而与肿瘤类型及

所在部位有关。转移瘤的瘤体血管属有创性血管，与起源组织血管相似，不具血脑屏

障，是水肿形成的基础。齐志刚等［4］认为转移瘤瘤体周围水肿形成原因是转移瘤本身

的占位、生长及由此引起的“原发性水肿”造成的占位效应，导致引流静脉的回流受

阻，从而产生广泛的“继发性水肿”。因此，转移瘤的瘤体周围水肿大多为血管源性水

肿，但少数转移瘤在镜下切片中看到瘤体的边界不清，并可见肿瘤细胞浸润、胶质细胞

增生和血管受侵，所以在转移瘤瘤体周围水肿区内仍可有少量肿瘤细胞的存在。

脑膜瘤瘤体周围水肿的起源也是血管源性。原因有：

(1)脑膜瘤对脑皮层的机械压迫导致局部脑组织缺血或静脉回流障碍，血脑屏

障受损，液体漏出加上瘤体内的水肿液向白质扩散，形成瘤周水肿，尤其在瘤体体积较

大时更明显；

(2)肿瘤细胞的“排泄-分泌”现象，瘤体分泌的物质如前列腺素、溶酶体酶

等在邻近脑组织聚集而产生水肿；

(3)软脑膜破裂，瘤体内液体外渗至瘤周组织。Nelson等认为，瘤周区或强化

区在影像上表现为增强后未强化而T2WI呈高信号的区域，因此可根据瘤体周围水肿形

成的不同机制来鉴别不同类型的脑肿瘤。

颅脑肿瘤的波谱特征

胶质瘤的波谱特征

胶质瘤是起源于神经上皮的肿瘤，由于正常神经细胞减少，胶质细胞增生，因

此NAA显著下降，Cr不变或中等下降，Cho峰明显升高，相应的NAA/Cr和NAA/Cho降

低，Cho/Cr升高。胶质瘤的瘤体强化区和水肿区与正常区比较，NAA/Cr、NAA/Cho有

显著性差异(P<0.05),Cho/Cr无显著性差异(P>0.05)。可见胶质瘤侵犯范围较广，T2WI

上所示高信号水肿区已有肿瘤细胞的浸润，造成神经元减少和胶质增生，但较瘤体强

化区轻。本研究组19例胶质瘤患者中有2例出现高大Lip峰，而9例出现倒置的乳

酸峰，提示瘤体内坏死和无氧糖酵解增加。

转移瘤的波谱特征

颅脑转移瘤MRS表现为Ch。明显增高，NAA下降或消失，Cr下降，NAA/Cr和

NAA/Cho降低，Cho/Cr升高，可出现Lac峰和Lip峰。胶质瘤的瘤体强化区和水肿

区与正常区比较,NAA/Cr、NAA/Cho有显著性差异(P<0.05),Cho/Cr无显著性差异

(P>0.05)oSijens［6］等认为这与肿瘤细胞增殖旺盛及有丝分裂增加，导致细胞膜代

谢异常增高、能量衰竭、无氧糖酵解增加有关。本研究组13例患者中有3例可见高大

Lip峰，提示瘤体内微坏死可能。水肿区的Cho和Cr与正常区之间差异不显著，Cho

略低于正常，Cr无明显变化，NAA明显下降

。脑膜瘤的波谱特征脑膜瘤是起源于脑外的肿瘤，其典型波谱表现为NAA缺乏，Cho升

高，Cr降低，并出现丙氨酸信号。NAA峰的消失有助于脑膜瘤与脑内肿瘤的鉴别。脑膜

瘤的瘤体强化区和水肿区与正常区比较，NAA/Cr、NAA/Cho有显著性差异(P<0.05),

Cho/Cr无显著性差异(P〉0.05)°Lin等认为在1.47ppm处丙氨酸波峰的出现是脑膜瘤

较为特征性的表现。本研究组中2例出现特征性的丙氨酸峰，7例在1.33ppm处可见

倒置的乳酸峰，3例NAA消失和11例NAA接近于零，可能部分容积效应使兴趣区包

含周围正常组织，NAA波峰被平均化，亦有可能是肿瘤侵犯了邻近脑组织，因此NAA下

降。水肿区的NAA、Cho和Cr均低于正常水平，变化不显著，可能肿瘤范围较局限。

MRS在颅脑肿瘤鉴别诊断中的价值

多数肿瘤的波谱比较相似，关于MR$能否进一步鉴别不同类型肿瘤存在较多争

议，即通过瘤体强化区的波谱不能可靠地鉴别胶质瘤、转移瘤和脑膜瘤。对瘤体强化

区分析发现，3种肿瘤强化区波谱除NAA/Ch。有显著性差异外，其他变化不明显；3种

瘤体水肿区波谱除Ch。有显著性差异外，其他变化不明显。NAA在胶质瘤中明显降低,

转移瘤中较低，脑膜瘤中最低，而Ch。在胶质瘤中最高，脑膜瘤中较低，转移瘤中最

低。与Burtscher等［8］的研究相符，即侵袭性肿瘤如胶质瘤在强化区域外仍存在病理

性波谱，而非侵袭性肿瘤(如脑膜瘤)则在强化区域外无病理性波谱存在。病理学检

查进一步证明胶质瘤周围异常信号区，除了血脑屏障破坏及血管通透性增加所造成的间

质水分子增加外，还可见到散在的肿瘤细胞浸润，而在转移瘤和脑膜瘤周围则仅存在

单纯的血管源性水肿。

瘤体强化区波谱鉴别

种肿瘤的瘤体强化区NAA/Cho两两比较均有差异(PV0.05),胶质瘤瘤体强化区

的NAA/Cho为0.41±0.20,转移瘤为0.57±0.16,脑膜瘤为0.16±0.07,转移瘤的

NAA/Cho水平最高，脑膜瘤在3组中最低。Cho代表细胞膜合成和分解，是细胞增殖

的标志物［9］。由于转移瘤瘤体强化区常出现坏死，细胞崩解，细胞数量明显减少，因

此转移瘤瘤体强化区的Cho值比胶质瘤和脑膜瘤要少很多，可认为转移瘤瘤体强化区

NAA/Cho水平最高主要是由于Cho水平最低造成的；脑膜瘤局部瘤体区的NAA含量非

常低，接近0或等于0值，因此其NAA/Cho水平最低，主要是由于其NAA的水平最低

造成的。

瘤周水肿区波谱鉴别

在瘤周水肿区，Cho浓度在胶质瘤、转移瘤和脑膜瘤之间有显著性差异

(P<0.05),胶质瘤为0.41±0.15,转移瘤为0.26±0.10,脑膜瘤为0.14±0.06,胶质

瘤水平最高，脑膜瘤水平最低，转移瘤居中，这与3组肿瘤生长方式的病理生理机制

相吻合。胶质瘤无论级别高低都呈浸润性生长，因此瘤周水肿区并非单纯性水肿，还

包括了细胞毒性水肿，周围水肿区常有肿瘤细胞浸润，出现肿瘤细胞增殖。Dowling等

［10］研究表明Cho与Ki267水平密切相关，代表了细胞的增殖，因此胶质瘤瘤周水肿

区的Cho值要比其他两组高。Law等［11］认为高级别胶质瘤的瘤周区并非真正的水肿

区，由于周围区域血脑屏障尚未破坏，增强后可无强化，但实际已有肿瘤细胞浸润，

胶质瘤未强化的整个瘤周水肿区才可能是肿瘤的真正边界；转移瘤同样为恶性肿瘤，瘤

体水肿区内有少量肿瘤细胞浸润，并有反应性胶质细胞增生，因此Ch。水平要比脑膜瘤

高，但其浸润程度远不如胶质瘤，其Ch。水平较胶质瘤低；脑膜瘤的瘤周水肿一般为

单纯性水肿，无肿瘤细胞浸润，Cho水平更低。

肿瘤鉴别阈值的设定

胶质瘤呈侵袭性生长且发展快，严重影响患者的生存质量，一旦确诊首先选择

手术治疗，术后易复发，要辅以综合性治疗；而转移瘤则可根据患者自身情况来选择

手术、放疗或化学治疗：脑膜瘤大多为良性病变，首选手术治疗，若切除彻底则少有复

发，一般不用辅助其他综合治疗，对于情况良好无症状者也可不做手术，定期随访。

本研究发现根据瘤周水肿区的Cho水平可以区分3组肿瘤，胶质瘤瘤周区的Ch。水平在

3组肿瘤中最高，依据瘤周水肿区Cho水平来设定鉴别阈值区分胶质瘤与其他两组肿

瘤，并计算出敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)。由于胶质瘤与

其他两种肿瘤的发生率大致相当，为了降低假阴、阳性率，我们设定鉴别阈值标准：取

敏感性+特异性之和的最大值。取瘤周区Cho>0.46来区分胶质瘤符合这一原则要求，

把胶质瘤从其他两种肿瘤鉴别出来的特异性、敏感性、阳性预测值、阴性预测值分别

为84.2%、93.7%,77.8%、85.2%»诸多指标中，因为NAA和Cho信噪比较高，而Cr水

平又随个体病灶的不同和肿瘤恶性程度不同而变化，在对比了多个代谢物指标后发现

NAA/Cho是最敏感的指标，这可能是因为NAA下降的同时Ch。升高从而使两者差值较

大的缘故，这与刘红军等［12］认为Cho/Cr是鉴别3种肿瘤的重要指标有所不同。齐

志刚等［13］研究认为Lip峰是鉴别转移瘤和胶质瘤的重要指标，本研究发现其在鉴别

诊断方面无明显特异性，且出现的概率不够稳定。

MRS反映的生物代谢信息与肿瘤的病理生理机制相吻合，可以根据其所提供的

代谢信息有效地反映肿瘤的不同类型。将代谢信息与形态信息相结合为影像学诊断开

辟了一条新的路径，随着MRS技术的完善，扫描时间的缩短，后处理软件的强大，MRS也

将成为临床常规采用的扫描技术。

核磁共振在脊柱疾病中检查的应用

2011-07-25

全脊柱成像原理

全脊柱成像技术用多个体表线圈依次排列组合而成，结合小线圈的高信噪比和

大线圈的大视野，既增加了扫描野，又使每个线圈的信号叠加起来。应用后处理程序,

获得比单一线圈更好的信噪比和分辨率。Compose软件可实现图像的无缝隙拼接，但其

前提条件为扫描参数必须完全一致，才能使脊柱、脊髓在同一层面完整地显示出来。

自动移床跟踪扫描技术实现了•次定位后利用床的间断移动一次完成全脊柱的扫描，避

免了多次搬动患者的不便，大大节省了扫描时间。上述技术的联合应用使MR全脊柱成

像不仅成像范围大，且局部图像分辨率高，在不移动患者的情况下一次完成扫描，且可

进一步行局部病变的常规轴位或任意角度的T1WI、T2WI、增强扫描等不同序列成像，提

高了病变检出率。

全脊柱成像特点

(1)成像速度快：常规MRI检查整个脊柱，是将颈段、胸段、腰舐尾段分别进

行扫描，所需时间较长。使用该技术可缩短扫描时间，避免了病人长时间扫描所带来的

移动，有利于图像质量的保证，可实行快速小儿脊柱检查，减少镇静需要；对严重背痛

患者可实施快速脊柱检查，提高舒适性：减少运动伪影，提高诊断准确性。

(2)成像范围广：全脊柱扫描成像技术，可在一幅图像上显示颈、胸、腰舐尾

完整的脊柱、脊髓图像，对病变的观察和诊断有很大的帮助。

(3)定位准确：以往MRI在胸椎疾病的定位中，如不全部包括颈椎或腰舐椎，

则定位较难且不够准确。全脊柱图像显示直观，并可准确定位从C1到舐尾的任一椎体

及脑干到马尾神经的脊髓内病变，为临床提供了重要的影像资料，有利于治疗和手术方

案的制定。

全脊柱成像注意事项

(1)扫描体位：患者仰卧于检查床上，将整个脊柱尽量置于检查床的中线上，

且身体冠状面与床面平行。

(2)在冠状位定位像上制定矢状位扫描序列时，应尽量使扫描中心线通过各组

段脊髓中线，避免扫出的正中脊髓图像不在同一层图像上。

(3)在选择扫描层数、层厚、层间距以及扫描野时，应三组段默认相同，才能

有利于扫描完成后的各组段图像拼接完整［3］。

全脊柱成像的临床价值

磁共振全脊柱移床跟踪扫描技术已成为脊髓、脊椎疾病的重要检查方法，特别

对于多发性、全身性、系统性脊髓、脊柱病变的诊断具有重要作用，其临床应用范围

比较广泛。根据我们的应用情况统计，主要用于以下疾病的检查：

(1)脊柱转移瘤：由于脊柱转移瘤常发生为多个椎体受累，且呈不连续的跳跃

式分布征象，因此全脊柱像可更好地全面观察到肿瘤破坏椎体及附件的范围和程度。本

组8例转移瘤中单发2例，多发6例(广泛分布于颈、胸、腰舐等部位)，1例累及椎

管并压迫硬膜囊。MR全脊柱成像明确病变累及的具体椎体及其附件破坏情况，并采用

高分辨率局部图像通过不同方位的断面细致观察骨结构的变化，并进而观察椎管内累及

的情况。

(2)脊柱、脊髓外伤：常规MRI只能显示一个局限的扫描野，对于没有周围参

考平面的某一处脊髓定位较为困难，尤其是胸段脊髓，需拍摄X线平片来定位，增加了

患者的痛苦和医疗成本。多发性脊柱骨折者，单一的体表线圈更是难以满足需要。使用

全脊柱扫描成像技术，可以清晰地显示脊柱骨折和脊髓损伤的准确位置，因此对复合

外伤的病人，当脊髓损伤平面的定位出现偏差时，也能显示病变部位，减少了漏诊。本

组4例骨折中2例为多发(骨质疏松所致)，分别累及腰椎及胸椎。MR全脊柱成像使

颈、胸、腰椎联合观察成为可能。

(3)脊髓空洞症：MRI是目前无创伤性诊断脊髓空洞症最有价值、最可靠的检

查方法。脊髓空洞是脊髓内的一种慢性进行性疾病，囊腔可发生在脊髓的任何部位，

上达延髓，下达圆锥，全脊柱图像可以完整地观察脊髓空洞的全貌［5］。本组1例Chiari

畸形合并脊髓空洞患者，MR全脊柱扫描显示长段脊髓空洞，而常规MRI检查难以全景

观察病变的全貌。

(4)脊髓弥漫性炎症：病变较难定位，临床查体往往不能确定扫描范围。MR全

脊柱成像将颈、胸、腰舐段脊髓及脊柱拼接在1张图像上，同时显示多部位病灶，避免

或明显减少漏诊的发生，提供了寻找病变部位的有效方法。

(5)多发性脊柱结核：由于结核杆菌主要是通过血行播散，因此椎体感染结核

时，易引起脊椎的多椎体、多节段的病变。全脊柱成像能观察到所引起的多发椎体、椎

间盘的破坏及椎旁冷脓肿等病变，脊柱结核可呈跳跃式播散并破坏多椎体。本组3例椎

体结核可见连续多椎体破坏、长段冷性脓肿形成，增强扫描更加清楚显现。

(6)脊髓肿瘤：对脊髓内外的肿瘤，若多发、范围广，则定位难。使用全脊柱

成像有利于病变的诊断和定位，1例多发神经纤维瘤患者MR全脊柱成像可清楚显见其

部位、形态及分布；1例松果体区生殖细胞瘤并脑脊液种植转移者MR全脊柱成像在1张

图像上同时显示。

(7)脊柱退行性病变：常为颈、胸、腰椎椎体及多发椎间盘退变，全脊柱成像

可完整显示整个脊柱的退变程度、范围。本组8例脊柱退行性病变有5例同时有颈椎

及腰椎间盘变性，表现为不同程度的突出或膨出，1例并有髓核游离，局部高分辨率MRI

可准确无误地定位病灶所在的部位，显示周围的解剖位置，为临床治疗方式的选择提

供了参考。

(8)先天性脊柱畸形：MR全脊柱成像对3例先天性脊柱畸形的检查，可以清楚

看到脊柱的畸形(如脊椎侧弯、半椎体、蝴蝶椎、脊椎裂等)，还可以高分辨观察脊髓畸

形(如双脊髓、脊髓栓系、皮毛窦等)，真正实现了局部与整体、脊柱与脊髓同时观察。

(9)常规查体：MRI作为一种无创性的检查，已被人们接受，MRI对脊柱独特

的多方位显示能力也使它成为脊柱和脊髓检查的首选。

总之，磁共振全脊柱成像技术在脊柱、脊髓多发性疾病的检查中，可以获得全

面、直观的影像图像，对显示病变的范围和程度，以