mri技術(shù)進展及臨床應(yīng)用

1、MRIMRI技術(shù)進展及臨床應(yīng)用技術(shù)進展及臨床應(yīng)用第二軍醫(yī)大學第二軍醫(yī)大學長海醫(yī)院放射科長海醫(yī)院放射科陸建平陸建平MRI技術(shù)進展特點l硬件和軟件齊頭并進，軟件進步更快，更注重臨床硬件和軟件齊頭并進，軟件進步更快，更注重臨床實際應(yīng)用。實際應(yīng)用。l設(shè)備開展的兩極化明顯，高檔設(shè)備用于臨床研究與設(shè)備開展的兩極化明顯，高檔設(shè)備用于臨床研究與功能的開發(fā)，低檔設(shè)備移植高、中檔設(shè)備已開發(fā)較功能的開發(fā)，低檔設(shè)備移植高、中檔設(shè)備已開發(fā)較成熟的功能和軟件，改善性能指標，拓寬適用范圍。成熟的功能和軟件，改善性能指標，拓寬適用范圍。l成像速度越來越快，實時成像逐步應(yīng)用于臨床。成像速度越來越快，實時成像逐步應(yīng)用于臨床。l解

2、剖成像與功能成像相結(jié)合。解剖成像與功能成像相結(jié)合。l影像診斷與介入治療設(shè)備相結(jié)合。影像診斷與介入治療設(shè)備相結(jié)合。MRMR設(shè)備硬件的開展設(shè)備硬件的開展lMRMR設(shè)備硬件的開展設(shè)備硬件的開展l開放型磁體設(shè)計和中場超導開放式開放型磁體設(shè)計和中場超導開放式MRMR設(shè)備設(shè)備l初衷是強調(diào)作介入治療及檢查中的監(jiān)護等性能，初衷是強調(diào)作介入治療及檢查中的監(jiān)護等性能，實際用于介入治療的時機遠少于常規(guī)診斷性操實際用于介入治療的時機遠少于常規(guī)診斷性操作。作。l性能逐年提高，圖像質(zhì)量、可實施的功能、成性能逐年提高，圖像質(zhì)量、可實施的功能、成像速度等性能已可到達較高水平，甚至不排除像速度等性能已可到達較高水平，甚至不排除

3、高場設(shè)備將來向開放型設(shè)計轉(zhuǎn)化的可能性。高場設(shè)備將來向開放型設(shè)計轉(zhuǎn)化的可能性。l較高的場強、改水平磁場為垂直磁場設(shè)計。梯較高的場強、改水平磁場為垂直磁場設(shè)計。梯度場強度場強( (可達可達15mT/m15mT/m到到20mT/m)20mT/m)和切換率進一步和切換率進一步提高，場均勻性更好，體積和重量更小。提高，場均勻性更好，體積和重量更小。MRMR設(shè)備硬件的開展設(shè)備硬件的開展l專用專用MR設(shè)備設(shè)備l目前目前MR專用機已作為成熟的機型推廣，專用機已作為成熟的機型推廣，局部醫(yī)院采用搭配添置通用局部醫(yī)院采用搭配添置通用MR機和專用機和專用MR機。機。lMRTT設(shè)備；骨與關(guān)節(jié)專用機傾向為中、設(shè)備；骨與關(guān)

4、節(jié)專用機傾向為中、低場開放型設(shè)備。低場開放型設(shè)備。l研究應(yīng)用及臨床應(yīng)用研究應(yīng)用及臨床應(yīng)用MRMR設(shè)備硬件的開展設(shè)備硬件的開展l梯度場強改進梯度場強改進l梯度場強決定切換率及最短梯度場強決定切換率及最短TRTR、TETE、圖像矩陣、圖像矩陣大小、成像速度、最小回波間隔等性能參數(shù)。大小、成像速度、最小回波間隔等性能參數(shù)。但較高的梯度場會伴有磁體內(nèi)很強的梯度噪音但較高的梯度場會伴有磁體內(nèi)很強的梯度噪音及神經(jīng)肌肉刺激。及神經(jīng)肌肉刺激。l增加梯度場強：可增加到增加梯度場強：可增加到30-40-50mT/m30-40-50mT/m，同時，同時伴有以下不同的技術(shù)措施。伴有以下不同的技術(shù)措施。MRMR設(shè)備硬件

5、的開展設(shè)備硬件的開展l梯度場強改進梯度場強改進l雙梯度系統(tǒng)：在磁體線圈內(nèi)，內(nèi)置較短的梯度雙梯度系統(tǒng)：在磁體線圈內(nèi)，內(nèi)置較短的梯度線圈，局部迭加較高梯度場，切換率可達線圈，局部迭加較高梯度場，切換率可達150150，用于功能性檢查。用于功能性檢查。l組合外表線圈系統(tǒng)：在頭線圈上附有一組梯度組合外表線圈系統(tǒng)：在頭線圈上附有一組梯度線圈，工作時形成了與雙梯度系統(tǒng)類似的迭加線圈，工作時形成了與雙梯度系統(tǒng)類似的迭加梯度場，場強可達梯度場，場強可達60mT/m60mT/m，切換率可達，切換率可達400400，適用于在高場條件下實施功能成像。適用于在高場條件下實施功能成像。l多通道多通道+ +多方向采集和多

6、通道快速成像系統(tǒng)：多方向采集和多通道快速成像系統(tǒng)：是提高有效切換率的一種方式，可使是提高有效切換率的一種方式，可使30mT/m30mT/m的的梯度場強相當于梯度場強相當于60mT/m60mT/m者，切換率也可達者，切換率也可達400400，使用時無神經(jīng)肌肉刺激。使用時無神經(jīng)肌肉刺激。MRMR設(shè)備硬件的開展設(shè)備硬件的開展l磁體降噪設(shè)計：體線圈內(nèi)置真空層及幾種技術(shù)的綜磁體降噪設(shè)計：體線圈內(nèi)置真空層及幾種技術(shù)的綜合。據(jù)介紹可使噪音水平下降合。據(jù)介紹可使噪音水平下降90%90%。l線圈的開展：各局部線圈相控陣化，提高信噪比；線圈的開展：各局部線圈相控陣化，提高信噪比；聯(lián)合相控陣線圈用于全身各部位聯(lián)合檢

7、查；新型線聯(lián)合相控陣線圈用于全身各部位聯(lián)合檢查；新型線圈不斷開發(fā)如對稱性體線圈。圈不斷開發(fā)如對稱性體線圈。lMRMR磁體進一步緊湊化：液氦消耗大幅度降低，運行磁體進一步緊湊化：液氦消耗大幅度降低，運行本錢下降。本錢下降。l重建速度進一步增加：最快可達重建速度進一步增加：最快可達120120幀幀/s/s，實時成像，實時成像成為可能。成為可能。MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功能的開展l功能性功能性MRI(fMRI)l已經(jīng)開展了數(shù)年的已經(jīng)開展了數(shù)年的fMRI從廣義上主從廣義上主要包括灌注成像、彌散成像和腦皮質(zhì)要包括灌注成像、彌散成像和腦皮質(zhì)功能定位。灌注與彌散成像較早應(yīng)用功能定位。灌注與彌散成像較早

8、應(yīng)用于顱腦，近年試用于心臟。近年內(nèi)于顱腦，近年試用于心臟。近年內(nèi)fMRI的開展明顯拓寬了原有的概念的開展明顯拓寬了原有的概念與應(yīng)用范疇。與應(yīng)用范疇。功能性功能性MRI(fMRI) l神經(jīng)學功能性神經(jīng)學功能性MRI顯微水、微血管動力學、顯微水、微血管動力學、血氧血氧/流消耗成像等流消耗成像等l實時實時fMRI，快速實時顯示。，快速實時顯示。l螺旋螺旋fMRI，利用在，利用在K-空間螺旋采集的技術(shù)得空間螺旋采集的技術(shù)得到各種腦血流灌注的信息，如到各種腦血流灌注的信息，如rCBU、rCBF、rMTT等。等。l彌散成像，進一步提高設(shè)備可到達的彌散成像，進一步提高設(shè)備可到達的B值，值，4000-1000

9、0，從而獲得更高分辨力的彌散影像，從而獲得更高分辨力的彌散影像l彌散與灌注成像誤匹配成像，利用計算機技術(shù)彌散與灌注成像誤匹配成像，利用計算機技術(shù)把兩種影像迭加，通過比照可提高病變顯示率把兩種影像迭加，通過比照可提高病變顯示率功能性功能性MRI(fMRI) l神經(jīng)學功能性神經(jīng)學功能性MRIl動脈血質(zhì)子自旋標記成像。動脈血質(zhì)子自旋標記成像。l抗血管生成因子輔助抗血管生成因子輔助fMRI。l張力性成像張力性成像(tensor imaging),通過采通過采集六個不同方向的相位編碼，測定組集六個不同方向的相位編碼，測定組織張力差異的成像方法織張力差異的成像方法.l其它其它fMRI的新技術(shù)，如快速的新技

10、術(shù)，如快速T1FLAIR(+比照劑注射比照劑注射)、FR FSE、相位敏感相位敏感IR、快速、快速SET2、自旋、自旋-彌散彌散成像等。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陳舊區(qū)陳舊區(qū)細胞毒性細胞毒性水腫區(qū)水腫

11、區(qū)Negative Enhancement Integral (NEI)rCBV灌注成象研究灌注成象研究Mean Time to Enhance (MTE, MTT)新浪潮軟件新浪潮軟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新浪潮軟件新浪潮軟件腦血流灌注診斷術(shù)后腫瘤再發(fā)腦血流灌注診斷術(shù)后腫瘤再發(fā)lSt. Lukes Hospital, Milwaukee, WI, Breger et al.Diffusion vs. DSCreveals tissue-at-riskNEI圖圖MTE圖圖 human brain mapping臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用:功能區(qū)域定位功能區(qū)域定位刺激反響程度刺激反響程度手術(shù)方案系統(tǒng)手術(shù)方案系統(tǒng)非損傷性治療非損傷性治療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用于手術(shù)方案系統(tǒng)用于手術(shù)方案系統(tǒng)聽覺中樞反射區(qū)聽覺中樞反射區(qū) 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心臟功能性心臟功能性MRIl利用心臟灌注脈沖序列可在極短時間利用心臟灌注脈沖序列可在極短時間(20s)內(nèi)實時顯示一系列心肌灌注信息。內(nèi)實時顯示一系列心肌灌注信息。l可顯示和計算一系列心臟的形態(tài)學和可顯示和計算一系列心臟的形態(tài)學和功能信息，如心壁運動、流速測量、功能信息，如心壁運動、流速測量、粥樣斑塊特征、左室功能粥樣斑塊特征、左室功能(全部、局全部、局部部)、動態(tài)心功能、動態(tài)心功能(與靜態(tài)比照與靜態(tài)比照)等。等。l冠狀動脈高分辨率冠狀動脈高分辨率3D螺旋螺旋MRA，可，

17、可和灌注成像技術(shù)互相補充。和灌注成像技術(shù)互相補充。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比照增強比照增強MRAMRA：有釓劑自動密度跟蹤軟件。此外非釓：有釓劑自動密度跟蹤軟件。此外非釓劑比照劑增強劑比照劑增強MRAMRA，可比照劑在血管內(nèi)廓清時間長達，可比照劑在血管內(nèi)廓清時間長達2 2小時。短小時。短TETE技術(shù)，技術(shù)，TETE時間已從過去時間已從過去2-3msms2-3msms。l提高成像與重建速度：可作實

25、時或近于實時成像，提高成像與重建速度：可作實時或近于實時成像，做期相精確的動態(tài)做期相精確的動態(tài)MRAMRA。l大矩陣采集：提高大矩陣采集：提高MRAMRA對小血管的分辨能力，使用對小血管的分辨能力，使用1024210242甚至甚至2048220482矩陣原始影像的采集。矩陣原始影像的采集。磁共振血管成像磁共振血管成像(MRA)(MRA)l薄層塊多層塊重疊采集伴偽影抑制技術(shù)：消除薄層塊多層塊重疊采集伴偽影抑制技術(shù)：消除MOTSAMOTSA技術(shù)的階梯狀輪廓，重建更自然的血管影像。技術(shù)的階梯狀輪廓，重建更自然的血管影像。l步進步進MRAMRA：類似：類似DSADSA步進方式的分段成像并進行拼接，步進

26、方式的分段成像并進行拼接，得到完整的下肢血管影像。得到完整的下肢血管影像。l4D4D與血管內(nèi)窺鏡顯示：關(guān)于與血管內(nèi)窺鏡顯示：關(guān)于4D4D的概念不盡一致，有的概念不盡一致，有解釋為增加了時間軸；另有解釋為在解釋為增加了時間軸；另有解釋為在3D3D的根底上增的根底上增加了血管透明化的顯示技術(shù)。血管內(nèi)窺鏡那么是在加了血管透明化的顯示技術(shù)。血管內(nèi)窺鏡那么是在各種各種MRMR內(nèi)窺鏡技術(shù)中難度較大的技術(shù)，尤其是在小內(nèi)窺鏡技術(shù)中難度較大的技術(shù)，尤其是在小的、搏動性的血管。的、搏動性的血管。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掃描時間

27、和更小的信噪比損失的掃描時間和更小的信噪比損失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 蹤蹤 區(qū)區(qū) 掃掃 描描 區(qū)區(qū)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 正常門脈、腸系膜上靜脈FL3d 3.15/1.23, FA=25mm, 64層，層，230*256， BW=490，TA=16s, MIP SubMIP門脈高壓，靜脈曲張 Moving TablePeripheral MR AngiographySingle Injection for 3 Stationscourtesy of Dr. Terwey, Bremencourtesy of Dr. Terwey, BremenPeripheral MRA MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功

30、能的開展l超極化氣體超極化氣體MRI(MR Imaging with hyperpolarized MRI(MR Imaging with hyperpolarized gas)gas)：讓病人吸入讓病人吸入3 3氦氦(Helium-3)(Helium-3)或或129129碘碘(Iodine-(Iodine-129)129)可使組織的磁性提高可使組織的磁性提高1010倍。提高肺部的磁性倍。提高肺部的磁性100100倍倍( (因為肺內(nèi)含空氣，無氫質(zhì)子，原無信號因為肺內(nèi)含空氣，無氫質(zhì)子，原無信號) )，因此，因此可施行可施行MRMR肺成像肺成像(lung imaging)(lung imaging

31、)，取得了一定的臨，取得了一定的臨床效果。正逐步拓寬臨床應(yīng)用范圍。使氣體能隨血床效果。正逐步拓寬臨床應(yīng)用范圍。使氣體能隨血流進入腦內(nèi)而不大幅度衰減，可望應(yīng)用于腦部疾病流進入腦內(nèi)而不大幅度衰減，可望應(yīng)用于腦部疾病等。等。MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功能的開展l螺旋螺旋MRIMRI：是指利用是指利用K-空間行螺旋采集而提高空間分空間行螺旋采集而提高空間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?，F(xiàn)在，此采集方式可在檢查中實時改變?nèi)齻€軸向的現(xiàn)在，此采集方式可在檢查中實時改變?nèi)齻€軸向的位置和梯度場切換率，從而可適于心血管、冠狀動位置和梯度場切換率，從而

32、可適于心血管、冠狀動脈及活檢檢查等范疇的應(yīng)用脈及活檢檢查等范疇的應(yīng)用。MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功能的開展l超聲超聲MRIMRI：MRIMRI與與USUS聯(lián)合應(yīng)用的一種方式，最終完成聯(lián)合應(yīng)用的一種方式，最終完成3D3D顯示。顯示。l預(yù)極化預(yù)極化MRI(MR Imaging with prepolariztion)MRI(MR Imaging with prepolariztion)： 處于設(shè)想階段。該技術(shù)今后假設(shè)能成功將會大為降處于設(shè)想階段。該技術(shù)今后假設(shè)能成功將會大為降低低MRMR設(shè)備的費用設(shè)備的費用( (低場低場MRMR獲高場設(shè)備的信噪比獲高場設(shè)備的信噪比) )，此，此種設(shè)備是否能成為

33、現(xiàn)事尚待觀察。種設(shè)備是否能成為現(xiàn)事尚待觀察。MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功能的開展lMRIMRI在胃腸道的應(yīng)用在胃腸道的應(yīng)用l和和CTCT一樣，一樣，MRIMRI對于消化管的顯示長期以來一直是相對于消化管的顯示長期以來一直是相對盲區(qū)，但目前對盲區(qū)，但目前MRIMRI的一個應(yīng)用突破是對小腸與結(jié)腸的一個應(yīng)用突破是對小腸與結(jié)腸病變的顯示。結(jié)合腸腔內(nèi)灌注釓劑后使用特殊的序病變的顯示。結(jié)合腸腔內(nèi)灌注釓劑后使用特殊的序列采集，如列采集，如3DSPGR3DSPGR與與T2T2加權(quán)加權(quán)SSPSESSPSE，再配合，再配合4D4D顯示、顯示、MRMR內(nèi)窺鏡及多平面重建等技術(shù)顯示腸壁與腸腔內(nèi)病內(nèi)窺鏡及多平面重建

34、等技術(shù)顯示腸壁與腸腔內(nèi)病變。據(jù)報道，大于變。據(jù)報道，大于5mm5mm結(jié)腸息肉，結(jié)腸息肉，MRIMRI的敏感性與特的敏感性與特異性均可到達異性均可到達90%90%以上。以上。 臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功能的開展lMRIMRI在腹部應(yīng)用的進展在腹部應(yīng)用的進展l肝臟成像：比照劑已有三類：肝臟成像：比照劑已有三類：A.A.細胞外比照劑，如細胞外比照劑，如Gd-DTPAGd-DTPA，有助與顯示富血管病變，如原發(fā)性肝癌；，有助與顯示富血管病變，如原發(fā)性肝癌；B.B.組織特異性比照劑，如氧化鐵顆粒，可用于區(qū)分組織特異性比照劑，如氧化鐵顆粒，可用于區(qū)分肝實質(zhì)與轉(zhuǎn)移性病變；肝實質(zhì)與轉(zhuǎn)移

35、性病變；C.C.肝膽比照劑，也是組織特肝膽比照劑，也是組織特異性比照劑，可在異性比照劑，可在T1T1加權(quán)影像上提供長時間的實質(zhì)加權(quán)影像上提供長時間的實質(zhì)強化，有助于鑒別肝臟占位，如腺瘤、局灶性結(jié)節(jié)強化，有助于鑒別肝臟占位，如腺瘤、局灶性結(jié)節(jié)樣增生及低分化肝細胞癌等。樣增生及低分化肝細胞癌等。MR設(shè)備軟件功能的開展設(shè)備軟件功能的開展lMRIMRI在腹部應(yīng)用的進展在腹部應(yīng)用的進展lMRMR膽胰管成像膽胰管成像(MRCP)(MRCP)：A.A.識別解剖學變異，如胰腺識別解剖學變異，如胰腺分裂和囊性胰管損傷；分裂和囊性胰管損傷；B.B.證實膽道梗阻的存在，明證實膽道梗阻的存在，明確阻塞部位和范圍和梗阻原因；確阻塞部位和范圍和梗阻原因；C.C.識別惡性病變，識別惡性病變，如膽管癌如膽管癌( (但不能識別壺腹癌但不能識別壺腹癌) )