核磁共振诊断技术.ppt

1、,核磁共振诊断技术,提 纲,一、核磁共振技术概述：基本原理、基本术语 二、临床应用 MRI平扫（常规扫描）：T1像、T2像、质子像、FLAIR像 MRI增强扫描 MRI灌注成像（PWI） MRI弥散成像（DWI） 核磁血管成像（MRA） 核磁共振波普（MRS） 功能核磁成像（fMRI）,一、核磁共振技术概述,概述,核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用原子核（氢质子）在磁场内共振而产生影像的一种诊断方法。,发展概况,核磁共振现象：美国斯坦福大学Bloch和哈佛大学Percell于1946年同时发现（1952年诺贝尔物理奖） 。 1976年首次用于人体

2、手部成像。 1980年第一台核磁商品机问世，并应用于临床。 目前核磁技术日趋成熟： 扫描时间缩短（minms） 图象质量清晰 检查项目（MRIMRAMRS）,几个基本概念,1、射频脉冲：有90。和180 。两种 施加射频脉冲原子核获得能量 射频脉冲停止后产生MR信号 2、磁化向量和磁矩（M） 施加射频脉冲前：杂乱无章（M=0） 施加射频脉冲后：顺磁力线（多），逆磁力线（少） 3、第一弛豫时间（T1）：纵向弛豫时间Z轴方向 4、第二弛豫时间（T2）：横向弛豫时间XY轴方向,不同组织T1、T2时间（ms）不同,射频脉冲序列,（一）自旋回波（spin echo，SE）序列： 90。180 。 （二）

3、反转回复（IR）序列： 180 。90。 180 。 （三）部分饱和（PS）序列： 90。90。 90。 （四）快速成像序列 梯度回波（gradient echo，GRE）序列 快速自旋回波（fast spin echo，FSE）序列 回波平面成像（echo planar imaging，EPI） 目前最快MR成像方法 30ms可采集一幅图像，1s可获取20幅图像 临床用于灌注和弥散成像，心脏成像，介入MRI，功能神经系统成像 （五）脂肪抑制成像（5种方法） （六）液体衰减反转回复（FLAIR）序列：IR序列,自旋回波（SE）序列,SE序列的2个时间参数： SE-TR：脉冲间隔时间指2个90。

4、脉冲之间的时间，称重复时间（repetition time，TR） SE-TE：回波时间（echo time，TE）指90。脉冲到测量回波的时间。 SE成像原理：调节TR和TE的长短获取不同图像 T1加权像（T1 Weighted Imaging，T1WI） 短TR / 短TE T2加权像（T2 Weighted Imaging， T2WI） 长TR / 长TE 质子密度加权像 （PDWI） 长TR / 短TE 长TR（1500-2500ms）/ 短TR（小于500ms） 长TE（90-120ms）/ 短TE（15-25ms）,正常人体组织不同加权像下的特点,二、临床应用,MRI平扫（常规扫描

5、）,T1加权像（T1 Weighted Imaging，T1WI） 短TR / 短TE T2加权像（T2 Weighted Imaging，T2WI） 长TR / 长TE 质子像（Proton Density Weighted Imaging ，PDWI） 长TR / 短TE,FLAIR像,概述,全称：液体衰减反转回复(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）序列 1992年首先由Picker公司研制开发并命名。 原理：180反转脉冲+SE或FSE序列抑制T2像上高信号CSF,FLAIR像评价（优点）,1、FLAIR像CSF无信号，故颅内邻近CSF结

6、构的病灶边缘可显示清晰,不会出现常规T2WI上病灶邻近CSF的边缘部分被掩盖现象，所以FLAIR序列对病灶显示的突出程度明显优于T2WI与PDWI，完全可取代PDWI,并可部分代替T2WI。 2、FLAIR像去除了病灶被高信号CSF掩盖的可能，增加了病灶/背景及病灶/CSF的对比度，史病灶检出率明显优于T2WI。 3、FLAIR像去除了CSF的影响，属于重T2WI，因此对病变的范围、尤其是脑肿瘤的浸润程度显示极佳。,FLAIR像的病理学基础,颅脑组织中的水以自由水和结合水两种方式存在。自由水即游离水，如脑脊液，其运动频率高，有长T1长T2特性，结合水的T1值明显短于游离水。组织发生病变时，表现

7、为结合水含量增加，在常规T2像上，脑脊液与其它长T2病变均表现为高信号，不易区分。而FLAIR像只使自由水CSF被抑制，结合水不被抑制呈高信号，两者有明显差别。这是FLAIR序列成像的病理学基础。,FLAIR像颅脑影像特征（1）,FLAIR像是一种特殊重T2加权像，组织对比类似 于SE T2WI 。原来常规T2WI表现为高或较高信号的病灶，在FLAIR像上显示得更为突出，长T2特点更明显。 FLAIR图像上由于流空效应，动脉、静脉、静脉窦为无信号。,FLAIR像颅脑影像特征（2）,FLAIR像另一突出特点是特定部位正常脑白质表现为高或较高信号，需认真辨认，勿将其当病变。 （1）导水管周围灰质呈

8、较高信号，可能为CSF流动伪影所致。 （2）脑室旁区白质高信号，认为是CSF外渗所致T2弛豫时间延长造成，这种高信号多见于老年人，与老年性室管膜退变及血管周围间隙扩大有关。,远离脑室的白质结构高信号不存在CSF外渗，推测与局部脑白质神经纤维髓鞘形成不全或髓鞘形成稀少有关。依据： (1)影像学病理对照研究表明，小儿髓鞘未形成的白质在FLAIR像上表现为高信号，髓鞘形成良好的白质为低信号。 (2)顶桥束FLAIR像为高信号，组织学研究表明该区白质髓鞘形成程度较差, 髓鞘形成比较稀少(内囊后肢FLAIR像为高信号)。 特定区域白质高信号原因还与神经纤维走向有关。,FLAIR像颅脑影像特征（3）,FL

9、AIR技术的临床应用（1）,概述 在颅脑常规MR扫描序列之后使用FLAIR序列扫描，以增加病灶检出率、特别是避免脑室旁与邻近蛛网膜下腔的病灶漏检，或是在常规T2WI序列已检出病变后用于提高病灶显示与诊断的可信度。 研究FLAIR序列对急性SAH、MS、脑肿瘤、脑缺血性与炎症性病变的研究较多，用于腹部及盆腔的研究较少。,FLAIR技术的临床应用（2）,急性SAH 由于蛛网膜下腔CSF的高信号干扰，急性SAH 时T2WI难以发现。而FLAIR像，血性CSF的T1值缩短，其信号不会被抑制，而只能使正常CSF信号明显衰减，所以血性CSF的FLAIR像为高信号。 FLAIR像尤适于显示CT检出困难的、后

10、颅凹及颅底部位的、出血量较少的，上述部位CT图像常因部分容积效应引起病变漏检。 大量SAH会明显使CSF的T2值缩短，血性CSF信号相对减低，这时FLAIR像对SAH的显示不如CT。,FLAIR技术的临床应用（3）,脑肿瘤 FLAIR像由于抑制了CSF，所以对肿瘤周围的水肿范围显示极好，适当应用窗技术甚至还能区分瘤体与水肿，能明确肿瘤的实际大小。 在显示病变部位、大小、轮廓、范围和数目方面比T2WI具有更好的敏感性。 鉴别颅内含CSF或不含CSF的囊性病变 对脑实质内肿瘤，尤其是胶质瘤的治疗前评估、手术计划的制定有重要价值。,FLAIR技术的临床应用（4）,脑缺血： FLAIR序列对脑缺血灶显

11、示很好，特别是邻近CSF结构的脑皮层、脑室旁以及脑干周边部的梗塞灶，这类病灶在常规T2WI虽然亦为高信号，但常常被高信号的CSF所掩盖。 颞叶癫痫：海马表现为高信号。海马病变FLAIR图像比常规T2WI显示较好。,局限性（缺点）,正常颅脑FLAIR像上可见部分脑髓质如半卵圆中心、内囊后肢、皮质脊髓束、放射冠、顶桥束、内侧丘系、桥小脑上束及室管膜下区呈明显高信号。 FLAIR成像时间相对常规SE T2WI序列长。,FLAIR像小结,FLAIR像是颅脑MR成像的重要补充扫描技术，它抑制了CSF信号，而又保存了T2WI对病变检出敏感的优点，对颅内病变的定量与定性诊断有较明确的改善作用。 FLAIR像

12、是一种脑脊液信号被抑制的T2加权像。 FLAIR像目前还是发展中的技术，随着MR成像技术的进步，必将能够克服其信号采集时间较长的缺点。 预计不仅在颅脑，而且在腹部及其它部位疾病中将有广泛应用前景。,MRI增强扫描,MRI增强扫描,通过改变质子的T1和T2驰豫时间来增强或降低组织或病变的信号强度。 Gd-DTPA（钆盐）：缩短T1和T2时间产生对比作用，低浓度时缩短T1，获得高MR信号。 意义： 显示病变血供情况 显示肿瘤轮廓 区别病变组织和正常组织 发现平扫不能显示的微小病变 进行灌注功能研究,MRI增强扫描,MRI灌注成像 Perfusion Weighted Imaging（PWI）,PW

13、I概述,动态增强磁共振脑灌注成像是20世纪80年代后兴起, 通过研究脑的微循环变化来反映人脑功能状况。 是测量血液通过脑组织的相对运动，可以使用病人自身的血液作对比，也可使用外源性对比剂，组织对比度好，容易显示灌注异常。 PWI具有较高的时间和空间分辨率，能在毛细血管水平显示脑血流量、无电离辐射损伤、设备相对普及等优点。,PWI基本原理 顺磁性对比剂动态增强磁共振脑血流灌注成像，简称MR脑灌注成像，它是通过静脉快速团注顺磁性对比剂并同时启动超高速MR扫描技术来观察区域脑微循环血流的动力学改变。 PWI和增强扫描的区别 PWI：动态、过程 增强：静态、结果,扫描技术 早期应用脑灌注的序列是T2

14、加权梯度回波序列，具有较高的空间分辨力，但时间分辨力低，因此只能对单层脑组织进行研究，这样丢失全脑信息量。 目前应用最多的是回波平面成像技术(EPI), 具有极高的时间分辨力，通常在30ms内采集一幅完整图像,覆盖整个大脑成像只需20s，因此可以得到脑组织供血动脉的流入过程、组织内血流经过过程及静脉血流出过程的全面信息。,PWI几个相关参数,对比剂浓度与时间关系曲线（简称浓度-时间曲线) 根据浓度-时间曲线推算出一系列血流动力学指标，通过工作站合成各种图像。 最常用的血流动力学指标有3个： 局部脑血容量(regional cerebral blood volume ，rCBV） 局部脑血流量(

15、regional cerebral blood flow，rCBF） 平均通过时间(mean transit time ，MTT) MTT =r CBV /r CBF 达峰时间（TTP） rCBV可以通过浓度 -时间曲线下面积算出。,MTT异常的临床意义,脑灌注压轻度降低时，由于存在CBV的自动调节机制，脑血管扩张，这时CBF维持稳定，而CBV增加，结果CBVCBF的比值，即MTT增大； 脑灌注压进一步降低，CBV的自动调节机制失代偿，则MTT即CBV/CBF的比值减小。 缺血区超早期，即在CBV的自动调节机制代偿期，CBV/CBF比值增大，MTT延长，说明由于病变存在，血液进入局部脑组织的阻

16、力增大，但其自动调节机制仍然存在。此时，病变范围内仍有部分脑组织处于临界状态，只要抢救及时，完全可以挽救。若 CBV/CBF比值下降，MTT缩短，则表示局部脑组织的自动调节机制丧失，组织死亡。,分析PWI参数和组织血供情况 灌注不足：MTT明显延长，CBV减少，CBF明显减少。 侧支循环信息：MTT延长，CBV增加。 血流再灌注信息：MTT缩短或正常,CBV增加,CBF正常或轻度增加。 过度灌注信息：CBV与CBF均显著增加。,PWI图像 MTT图像中病变区可见不同程度的高信号和低信号，信号可不均匀。 CBV图像可见低信号或高信号 CBF图像则信号明显降低,PWI在脑肿瘤方面的应用,脑肿瘤 胶

17、质瘤良、恶性判断 肿瘤范围及活检中心的选择 肿瘤的鉴别诊断：rCBV 肿瘤复发与治疗后的反应性强化的鉴别 肿瘤的疗效评价,PWI 小结,PWI由于无创性、简便易行、图像质量好及时间分辨率高等优点，有取代PET、SPECT的趋势。 广泛应用于脑缺血、脑肿瘤的血流动力学研究。 缺陷是不能进行定量分析，有明显BBB破坏时影响参数值准确性，对颅底病变的显示有伪影的影响。,MRI弥散成像 Diffusion Weighted Imaging（DWI）,对简单认识,DWI测量组织中水分子相对运动。水分子弥散减小（即受限制）的区域，DWI信号的衰减减小，在DWI产生高信号病变，呈现亮的区域。在对水的弥散几乎

18、无阻碍的区域如脑脊液，在DWI的图像是暗的。 水分子运动的限制程度用弥散系数（D）表示，因其受生理活动，如心脏博得动、血液流动等影响较大，故用表观弥散系数(ADC)来定量测定。与DWI相反，ADC图像显示的弥散减少是低信号，表现为暗的区域。 DWI对急性脑缺血极为敏感，表现为界限清楚的高信号区域，表明ADC减少。,DWI原理,DWI是在自旋回波序列中的180脉冲前后各施加一个对扩散敏感的梯度脉冲以检测水分子的扩散。 活体中，DWI与分子所处的空间结构有关，不但对扩散敏感，对呼吸、脉搏搏动、脑脊液流动等生理活动也敏感，故用表观弥散系数（ADC）来表示活体中测到的扩散。 DWI需与目前成像速度最快

19、的平面回波成像（PEI）序列合用，其目的是减少成像时间，尽量减少上述生理活动造成的ADC值增加。,临床研究则显示,部分病人在发病后30min至数小时即可在DWI图像上呈现高信号改变。 DWI在发现小的新梗死灶及区分梗死灶的新旧方面较常规MRI、FLAIR更优越，特别对超急性期的病例。,DWI+T2WI鉴别新旧梗死,无论是急性期还是慢性期，由于梗死导致T2值延长，T2WI均表现为高信号； DWI仅在急性或亚急性期为高信号；慢性期脑组织坏死形成空洞，空洞内含自由水，因而呈低信号。 因此，与T2加权像相比较，DWI不但可以诊断超早期脑梗死，而且还有助于新旧脑梗死的鉴别。,PWI联合DWI生成半暗带,

20、半暗带图像：应用专门图像处理软件分析ADC、MTT等图像并生成半暗带图像。,超早期阶段，DWI显示病变部位常较PWI小，两者的不一致区域即可显示为半暗带（Penumbra） 即PWI DWI = Penumbra,所谓半暗带（penumbra）即是低灌注区，处于可逆状态，是可挽救的脑组织，而现在认为梗死区比原来可估计区域“或大或小”，即PWI减去DWI不完全等于半暗带。 新的缺血模式分为四区（由里向外）： 中心坏死区或梗死区 (Core) 其次弥散异常区 (Diffusion abnormality) 三是灌注异常区 (perfusion abnormality) 四是良性血供减少区 (ben

21、ign oligemia),DWI的临床应用,超早期诊断脑梗死 常规MR平扫T1、T2像在脑梗死超早期无明显异常，说明此时组织的总水含量不变。DWI显示高信号提示水分子弥散异常。缺血数分钟后，细胞NaK泵功能失调，导致钠、水储留，水分子弥散速度下降，ADC值降低，因而DWI呈高信号。 DWI显示病灶最早在起病2 h，T2WI最早在12h。一般说来，在超早期DWI显示高信号病灶面积较T2WI显示区域大，随着时间的延长，T2WI显示的病灶范围扩大，在36 d时与DWI显示病灶的范围相同。 辅助鉴别脑脓肿和囊变胶质瘤,磁共振血管成像（MRA）,磁共振血管成像（MRA）是显示血管和血流信号特征的一种技术。不