医学影像专业核心课程《影像诊断》第三章 核磁共振技术的临床应用

1、,MRI的临床应用,中国医科大学第二临床学院 江新欢、博士教授,一、磁共振现象 含奇数质子的原子核（如1H、13C、19F、23Na）其质子有自旋运动（Spin）-置于外加的强大均匀磁场（主磁场）内，原排列杂乱的原子核在磁力作用下排列成行 原子核围绕主磁场轴旋转的现象称为进动(旋进）。 自旋和旋进是奇数质子原子核的两种特性 质子旋进无聚合性，磁化向量顺主磁场力线方向， 无切割磁力线的力-不能检测出磁场变化的信号 在外加磁场内，又加用射频脉冲RF(在质子共振频 率上垂直作用于磁场 -净磁化移位 RF结束后-接受磁场改变引起的电压变化。 RF的频率如接近某元素的原子核的旋进频率 该原子被激发，并改变原子核磁轴的偏斜方向- 磁共振现象,Larmor公式 0 =rB0 0 =进动频率 r =旋磁比 1.0T时1H为42.5MH2 B0=外加磁场,二、弛豫时间,用特定频率的RF激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而发生磁共振现象。 停止发射RF，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复

2、到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间 有两种弛豫时间 自旋-晶格弛豫时间（纵向弛豫时间），称T1 自旋-自旋弛豫时间（称横向弛豫时间），称T2,： 纵向弛豫时间：达到纵向磁化的63%， （ 或平衡状态63%）所需时间，也是90射频 脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到 纵向磁化激发前状态所需时间,横向弛豫时间：为横向矢量衰减到原来值（Mxy）37%的时间，T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用所引起，与T1不同，它引起相位的变化。 各种不同物质的T1和T2弛豫时间不同，受磁场强度的影响,三、MRI图像特点,1、灰阶成像 人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。 为了评判被检组织的 各种参数，可以调节TR、TE，以得到突出某种组 织特征参数的图像，这种图像称为加权图像（Weighted Image，WI） T1WI：主要反映组织间T1特征参数,T1WI有利于观察解剖结构 T2WI：主要反映组织间T2特征参数, T2WI对显示病变组织较好。 N(H)：主要反映组织的H质子密度,具有一

3、定T1差别的各种组织，包括正常与病变组织，转为模拟灰度的黑白影，则可使器官及其病变成像。 MRI的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短，而不象CT图象，灰度反映的是组织密度。 表1-1 人体不同组织T1WI和T2WI上的灰度 脑白质 脑灰质 脑脊液 脂肪 骨皮质 骨髓质 脑膜 T1WI 白 灰 黑 白 黑 白 黑 T2WI 白 灰白 白 灰 黑 灰 黑,2、流空效应 心血管的血液由于流动迅速， 使发射MR信号的氢原子核离开接收范围之外， 测不到MR信号，在T1WI或T2WI 中均呈黑影 -流空效应（flowing Void）。 这一效应使心腔和血管显影， 是CT所不能比拟的。,3、 三维成像 MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任何方向断面的图像，有利于病变的三维定位。一般CT则难于作到直接三维显示，需采用重建的方法才能获得冠状面或矢状面图像,4、 运动器官成像 采用呼吸门控（gating）和（或）呼吸补偿、心电门控和周围门控以及预饱和技术等，可以减少由于呼吸运动及血液流动所导致的呼吸伪影、血流伪影，不仅能改善心脏大血管的MR成像，还可获得

4、其动态图象。,四、MRI检查技术,1、常用的多层面、多回波的自旋回波（spin echo，SE）技术 扫描时间参数有回波时间（echo time，TE）和脉冲重复间隔时间（repetition time，TR）。 短TR和短TE可得T1WI，而用长TR和长TE可得T2WI。时间以毫秒计。 依TE的长短，T2WI又可分为重、中、轻三种。 病变在不同T2WI中信号强度的变化，可以帮助判断病变的性质。例如，肝血管瘤T1WI低信号，在轻、中、重度T2WI上高信号，且随着加重程度，信号强度递增。肝细胞癌则不同，T1WI呈稍低信号，在轻、中度T2WI呈稍高信号，而重度T2WI上又略低于中度T2WI的信号强度。,TR（ms） TE（ms） T1WI 200800 15，30，35 T2WI 50025004000 60，70，90，120 N(H) 15002500 15，25，30,SE序列扫描参数,T1WI T2WI 高信号 亚急性出血 亚急性出血 脂肪 高蛋白 水肿、CSF 脂肪 肿瘤 顺磁性物质 梗死、软化病灶 低信号 纤维组织（Ligment） 骨皮质、纤维、肌肉、 肌肉、高速血流、水肿、

5、 韧带陈旧出血、高速血 骨皮质、肿瘤、CSF 流,不同序列1、2加权高低信号,2、特殊序列：为了克服MRI中SE脉冲序列成像速度慢、检查时间长这一主要缺点，近年来先后开发了梯度回波脉冲序列、快速自旋回波脉冲序列等成像技术。此外，还开发了脂肪抑制和水抑制技术，进一步增加MRI信息。 MRI另一新技术是磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）。血管中流动的血液出现流空现象。它的MR信号强度取决于流速，流动快的血液常呈低信号。因此，在流动的血液及相邻组织之间有显著的对比，从而提供了MRA的可能。应用于大、中血管病变的诊断。MRA不需穿剌血管和注入造影剂，有很好的应用前景。MRA还可用于测量血流速度和观察其特征。 其他：弥散、灌注、水成像、波谱,五、MRI常见伪影,人体体内因素形成的伪影 运动伪影 血液和脑脊液流动伪影 体外因素形成的伪影 金属伪影 静电伪影 MR系统形成的伪影 化学位移伪影 卷褶伪影 低信号伪影,六、MRI造影剂及临床应用,（一）、种类： 1、顺磁性阳性造影剂。常用的有Gd-DTPA（马根维显；磁显葡胺）、Mn-DPDP等。其作用

6、主要使T1缩短，在T1加权像上呈高信号。 2、超顺磁性物质。常用的有超顺磁性氧化铁颗粒（SPIO），有AMI-25和Resovist等。其作用主要使T2缩短，在T2加权像上是低信号。,（二）、 Gd-DTP A的临床应用 Gd-DTPA 釓-二乙烯五胺乙酸 ( Gadolinum -DTPA) 是一种 顺磁性物质,它具有不成对的电子, 当它接近共振的H质子时,能改变H 质子所 处的磁场, 使T1值明显缩短,1987年 经美国FDA批准应用., 弛豫性强 毒性小 安全系数大 细胞外分布 不通过正常BBB 迅速由肾脏排出 在人体内结构稳定 具有高溶解度,1、Gd-DTP A 特 点：,2、 Gd-DTP A的适应症： 1、某些肿瘤的鉴别诊断。 2、确定血脑屏障是否被破坏。 3、提高病变的发现率。 3、禁忌或注意：过敏史、早期孕妇 4、剂量:0.1mmol/kg，0.2 ml/kg 60秒内注射完,七、MRI的优缺点,、优点： 由信号强度可以确定组织的类型（如脂肪，血液和水） 解剖结构细节显示较好；对组织结构的细微病理变化更敏感（如骨髓的浸润，脑水肿） 3.分子生物学和组织学诊断的提高:所得

7、MR信息为组 织理化环境的改变，如T1，T2，31P ，23Na的波谱 4. 形态和功能并重的诊断：心脏电影、血流速度 5. 无骨伪影 6. 任意方位断层,方便解剖结构或病变的立体追踪。 7.无损伤、无辐射 8. MRI成像参数多，包含信息量大, MRI设备和检查费较昂贵 早、中期MRI设备扫描时间较长，为其主要缺点。 除超低磁场(0.020.04T)和近年新开发的开放式 （open style）、低场强（02T）MRI扫描机外， 一般MRI机房内不能使用监护和抢救设备， 加之MRI对病人体动敏感，易产生伪影， 不适于对急诊和危重病人进行检查。 钙化灶内不含质子，不产生MRI信号，故MRI对钙化不敏感 个别人进入扫描室可产生幽闭恐惧症（claustrophobia）,、缺点,八、临床应用:,、颅脑： 脑肿瘤 脑部炎症：脑膜炎、脑炎 TB、脓肿、 囊虫、AIDS 脑血管疾病：脑梗死、出血、血管畸形 发育不全 脑变性和脑白质病：MS、豆状核变性、 皮层下动脉硬化性脑病 颅脑损伤,、五官： 1. 眼眶 2. 鼻咽部 3. 口腔 、脊柱、脊髓 1. 脊柱退行性疾病：间盘 2. 脊柱炎性疾病 3

8、. 脊柱外伤,4. 椎管肿瘤：髓内 髓外硬膜内 髓外硬膜外 5. 脊柱先天畸形 脊柱神经管闭合不全 脊髓纵裂 脊髓栓系综合征 脊髓空洞症 6. 脊柱术后,、纵隔、肺、胸膜 主要为纵隔疾病：淋巴腺肿大、肿瘤 、心脏： 心脏：心脏肿瘤 大血管：夹层 、乳腺：少用,、肝胆脾胰 肝：肿瘤 胆: 胆道梗阻 胰腺：肿瘤 、肾和肾上腺 肾不如CT，要增强（肌肉 脂肪 血管瘤） 肾上腺：三个平面观察, 、 腹膜后腔肿块 腹膜后淋巴结转移 腹膜后肿瘤 、盆腔 膀胱、前列腺、子宫、卵巢,半月板 骨坏死 （十四）、骨髓： 骨髓替代 骨髓缺失 放疗 骨髓水肿、出血,(十一) 、骨骼、肌肉、关节 骨、肌肉肿瘤 炎症,九、MR禁忌症,1. 精神障碍 2. 手术（A夹） 3. 体内异物（外伤、避孕环） 4. 起搏器,十、MRI和CT的比较,所用媒介 参 数 优 点 缺 点 C T X线 X线衰减系数 快、价格低 X线照射 钙化好、 软组织对比差 密度分辨率高 MRI RF T1、T2、N(H) 软组织对比好 钙化看不见 （共振） FOV、TR、 安全 成像时间长 TE、TI 空间分辨率高,（一）CT和MRI特征的比较,（二）中枢系统,优点 缺 点 注 C T 普及、出血敏感 矢状面困难 可三维成像 已建立诊断标准 骨伪影 灌注 脊髓直接成像难 MRI 任意方位断层 对钙化、骨病的 Gd-DTPA可鉴 组织对比度 诊断效果差 别水肿和脑瘤 （各种脑组织） 无骨伪影 脊髓可显示,（三）循环系统,优 点 缺 点 注 CT 电影CT可分辨到Ms 必须用造影剂 MSCT可 单位 才能看清心脏 观察冠脉 MRI 不用造影剂可区分 缺血部位和水 心肌、心脏、大血管 肿部位鉴别困 能显示缺血部位 难承受运动负 分辨率高 荷,（四）腹部,优 点 缺 点 注 C T 已建立诊断标准 运动和空气可致伪影 内镜 钙化

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