MRI核磁共振的新進(jìn)展-課件

MRI核磁共振的新進(jìn)展MRI新進(jìn)展一、MRI設(shè)備技術(shù)進(jìn)展二、磁共振血管成像三、磁共振水成像四、快速成像技術(shù)五、彌散加權(quán)磁共振成像六、擴(kuò)散張量成像七、磁共振腦血流灌注加權(quán)成像八、MR波譜分析九、新型MRI對(duì)比劑的研制十、MR介入治療十一、MR仿真內(nèi)鏡技術(shù)十二、功能磁共像概述MRI應(yīng)用十多年來(lái),其發(fā)展異常迅速,技術(shù)上的不斷改進(jìn),軟件的相繼開(kāi)發(fā),使其技術(shù)不斷深入,應(yīng)用日趨廣泛。目前主要表現(xiàn)為在設(shè)備硬件發(fā)展的基礎(chǔ)上,成像速度的提高和成像方式的擴(kuò)展。以下簡(jiǎn)要予以介紹。一、MRI設(shè)備技術(shù)進(jìn)展1、

3T設(shè)備趨于實(shí)用化,7T設(shè)備開(kāi)始研制2、開(kāi)放式磁體的發(fā)展3、專用MR設(shè)備4、其他技術(shù):

降噪技術(shù)雙梯度場(chǎng)及切換率的提升線圈研制功能的擴(kuò)展等二、磁共振血管成像

磁共振血管成像(magneticresonanceangiography,MRA)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床,其成像原理基于血液的流動(dòng)效應(yīng),即在特別規(guī)SE序列成像時(shí),快速流動(dòng)的血流不產(chǎn)生MR信號(hào),稱之為“流空現(xiàn)象”。

然而這種流動(dòng)效應(yīng)關(guān)于用其他脈沖序列,如梯度回波序列(GRE)或快速成像技術(shù)時(shí),則表現(xiàn)不同。采納這些序列時(shí),只用單一RF脈沖(900或少于900)來(lái)產(chǎn)生信號(hào),橫向磁化在施加每一次RF時(shí)已失相位,固定的組織在接收重復(fù)激勵(lì)時(shí),那么只有在兩次脈沖之間,能恢復(fù)縱向磁化的固定質(zhì)子才能產(chǎn)生信號(hào)。

假如縱向磁化恢復(fù)不完全,則信號(hào)不是最大。相反,血管內(nèi)流動(dòng)的質(zhì)子通過(guò)成像層面時(shí),飽和的質(zhì)子不斷為新流入的,充分縱向磁化的質(zhì)子所代替,受到一個(gè)或多個(gè)RF脈沖,在這種情況下,血管獲得的信號(hào)強(qiáng)度就大。這稱之為時(shí)間飛躍(time-of-flight,TOF)效應(yīng),亦稱“流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)”(flow-relatedenhancement)。

利用“流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)”原理血管成像,為時(shí)間飛越法MRA,稱TOF法。另一種MRA為相位對(duì)比MRA(phasecontrastMRA,PCMRA),它是利用流動(dòng)血液中的相位分散或相位位移與固定不動(dòng)的組織相比的差異來(lái)成像。

上述時(shí)間飛越法和相位對(duì)比法都能夠用二維(2dimensional,2D)的疊層切面成像或三維(3dimensional,3D)的容積采集法成像。一般選用二維來(lái)觀察大的范圍,而三維技術(shù)則提供較精細(xì)的分辨力圖像,范圍較小。MRA技術(shù)的新進(jìn)展方面如利用磁化傳遞(magnetizationtransfer)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步減低背景信號(hào),從而改變血管與固定組織的對(duì)比;采納多層面重疊薄層采集法(multipleoverlappingthinsectionacquisitions,MOTSA)將高分辨力的3D-TOF與覆蓋范圍較好的2-D圖像采集相結(jié)合,提高了圖像質(zhì)量,改進(jìn)了觀察范圍。

MRA現(xiàn)已廣泛用于頭頸部、腹部、胸部、四肢血管的成像,部分已代替普通血管造影術(shù)。OrthogonalImagingPlanes–Transverse(Axial)OrthogonalImagingPlanes–Transverse(Axial)OrthogonalImagingPlanes–Transverse(Axial)CoronalPlaneSagittalPlaneThirtysecond,breath-heldpulmonaryMRAdemonstratinganomalousleftpulmonaryvenous三、磁共振水成像

磁共振水成像(MRhydrography)技術(shù),由于其技術(shù)手段先進(jìn)和無(wú)創(chuàng)傷性的特點(diǎn),已為臨床所關(guān)注,該項(xiàng)技術(shù)目前應(yīng)用范圍日趨廣泛,包括磁共振胰膽管造影(MRcholangio-pancreatography,MRCP),磁共振泌尿系造影(MRurography,MRU),磁共振椎管水成像(MRmyelography,MRM),磁共振涎管造影(MRsialography,MRS)。

其成像基本原理以MRCP為例,由于膽汁含有大量水,具有T2時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn),而膽系周圍系實(shí)質(zhì)性臟器,其弛豫時(shí)間不同于水,T2時(shí)間短。MRCP成像即利用二者在弛豫時(shí)間上的差異,采取延長(zhǎng)TR,TE的方法,獲得重度加權(quán)像,使含水多的膽汁突出顯示,而軟組織結(jié)構(gòu)背景信號(hào)被抑制。MR水成像能顯示出胰膽管、泌尿系集合系統(tǒng)和脊髓硬膜囊影像,以及腮腺、頷下腺導(dǎo)管系統(tǒng),同時(shí)能展示狹窄,擴(kuò)張和充盈缺損,準(zhǔn)確性較高。MR水成像主要優(yōu)點(diǎn)為它是一種安全,無(wú)創(chuàng),非侵襲性的檢查方法,它不用造影劑,幸免了碘副反應(yīng)。MR水成像技術(shù)與常規(guī)MR斷面掃描相結(jié)合作出綜合診斷,是理想的影像檢查方法。腮腺成像內(nèi)耳成像腦脊液水成像

四、快速成像技術(shù)MR掃描時(shí)間長(zhǎng),易受生理運(yùn)動(dòng)的影響仍是目前MR成像診斷中的一個(gè)主要問(wèn)題。假如屏氣一次或數(shù)次即可完成圖像采集,則胸腹部的成像質(zhì)量就能得到改善。

目前已應(yīng)用的回波平面成像(echoplanarimaging,EPI)就是一種快速成像技術(shù),利用該種技術(shù)可在20ms如此短的時(shí)間內(nèi)獲取一層圖像,一次多層圖像采集可在20s內(nèi)完成。其因此如此迅速是因?yàn)槭褂脝我籖F激勵(lì),即能完成所有空間編碼(spatialencodinginformation)的采集,而常規(guī)MR成像要求多個(gè)RF激勵(lì)。EPI的成像應(yīng)用,開(kāi)辟了新的臨床應(yīng)用領(lǐng)域,由于EPI掃描快速而無(wú)需加門控技術(shù),即可用于胸腹部成像而不受生理運(yùn)動(dòng)的影響,另外,該項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已用于功能成像(functionalimaging)的研究。GRASETSEEPI

五、彌散加權(quán)磁共振成像

在活體內(nèi)用彌散共振成像(MRdiffusion-weightedimaging,DW-MRI)來(lái)測(cè)定出水的質(zhì)子微觀運(yùn)動(dòng)的圖像是近年來(lái)集中研究的課題之一。

其基本原理是:人體內(nèi)H+絕大多數(shù)存在于水分子中,水分子處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是無(wú)序的,隨機(jī)的,即所謂的布朗運(yùn)動(dòng);使分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能來(lái)自壓力梯度,濃度梯度,滲透壓梯度和溫度梯度等。

綜合所有的動(dòng)能使分子在空間的移動(dòng)即彌散。由于在實(shí)際上我們并不能確定是哪一種動(dòng)能驅(qū)動(dòng)分子運(yùn)動(dòng),對(duì)所表現(xiàn)的彌散現(xiàn)象,我們稱之為表觀彌散,可測(cè)得表觀彌散常數(shù)(apparentdiffusioncoefficient,ADC)。

當(dāng)分子的ADC在各個(gè)方向均相同時(shí),為各向同性彌散;不相同時(shí)則稱為各向異性彌散。正常時(shí)腦組織的水分子大部分存在于細(xì)胞外間隙,彌散基本不受限制。當(dāng)腦梗塞時(shí),受損的腦組織因缺氧發(fā)生細(xì)胞毒性水腫,大量水分子從細(xì)胞外轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞內(nèi)的水分子由于細(xì)胞膜的限制而不能彌散。

正由于腦梗塞后缺血腦組織有此獨(dú)特的病理改變,用MRI手段將此時(shí)期已發(fā)生的細(xì)胞毒性水腫的病變組織顯示出來(lái),這種以突出彌散效應(yīng)為主要目的的MRI脈沖序列,稱為彌散加權(quán)MRI。

目前,該項(xiàng)技術(shù)已用于對(duì)急性腦梗塞的診斷,由于DW-MRI是基于發(fā)現(xiàn)分子水平運(yùn)動(dòng)異常的技術(shù),尤其應(yīng)用于單次激發(fā)EPI技術(shù),全腦掃描可在1分鐘之內(nèi)完成。文獻(xiàn)曾報(bào)道診斷急性腦梗塞的敏感性在94%以上,特異性達(dá)到100%。擴(kuò)散加權(quán)DW成像超急性6H急性6DT2DWADCFSESE-EPI六、擴(kuò)散張量成像

磁共振彌散張量成像(diffusiontensorimagingDTI)是近年來(lái)在常規(guī)MRI技術(shù)和彌散加權(quán)成像(diffusionweightedimagingDWI)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種新的磁共振成像技術(shù)。原理是利用水分子在不均質(zhì)組織中的彌散具有各向異性特征,通過(guò)改變彌散梯度的方向,測(cè)量體素內(nèi)水分子在各個(gè)方向的彌散強(qiáng)度,利用所得多種參數(shù)值成像,在三維空間內(nèi)定量分析組織內(nèi)水分子的彌散運(yùn)動(dòng)。DTI應(yīng)用DTI主要用來(lái)評(píng)價(jià)組織結(jié)構(gòu)的完整性、病理生理改變及組織結(jié)構(gòu)和功能間的關(guān)系,是功能MR成像的一個(gè)重要組成部分。DTI在臨床中主要用于腦部尤其是對(duì)白質(zhì)束的觀察追蹤,目前仍然是測(cè)定活體神經(jīng)纖維走行的唯一無(wú)創(chuàng)方法。通過(guò)FA圖和FA值的測(cè)定,能夠在早期發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)病變,了解主要傳導(dǎo)通路受損程度,病程監(jiān)測(cè),療效及預(yù)后的評(píng)估,是對(duì)傳統(tǒng)磁共振T1WI、T2WI和其它f-MRI的有力補(bǔ)充。DTI是目前最有吸引力的無(wú)創(chuàng)性檢查方法。擴(kuò)散張量成像

(diffusiontensorimagingDTI)

其成像過(guò)程是,首先在至少６個(gè)不同非共線方向上進(jìn)行彌散加權(quán)成像,另外再采集一幅具有同樣參數(shù)而未施加梯度脈沖像。從彌散加權(quán)像和非彌散加權(quán)像的信號(hào)強(qiáng)度衰減的差異中能夠得到６幅表面彌散系數(shù)(ＡＤＣ)像素圖。每一像素的Ｄeff可從這些圖中得到,一旦得到Ｄeff,即可獲得各種DTI圖像,從而對(duì)組織中水分子彌散的各向異性做出檢測(cè)。與常規(guī)MRI不同,DTI主要是以多種數(shù)值而不是以灰階反映組織特征,它們從不同的側(cè)面反映體素內(nèi)水分子的平均位移、分子位移差別及其主要方向。擴(kuò)散張量成像

其中主要的參數(shù)有FA(fractional

anisodropy各向異性分?jǐn)?shù))、RA(redative

amisotropy相對(duì)各向異性)、VR(volume

ratio體積比)、AI(anisofopy

index各向異性指數(shù))等,利用這些數(shù)值能夠形成各種組織結(jié)構(gòu)圖,如腦白質(zhì)纖維束示蹤圖,其中最常用的是ＦＡ。DTI腦白質(zhì)纖維示蹤圖DTI腦白質(zhì)纖維示蹤圖三維彩色編碼七、磁共振腦血流灌注加權(quán)成像

灌注加權(quán)磁共振成像(MRperfusion-weightedimaging,PW-MRI)是采納快速靜脈注射順磁性對(duì)比劑,進(jìn)行快速成像(目前多采納EPI技術(shù))。

依照時(shí)間變化的信號(hào)下降——恢復(fù)規(guī)律,得到信號(hào)——時(shí)間曲線(S-T曲線)。曲線下面與腦組織血容量呈正相關(guān)。理想的腦血流灌注圖應(yīng)該利用定量計(jì)算所得的各個(gè)體素血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),按一定灰階比例再次成像;分別形成CBV像(局部腦血容量像)、CBF像(局部腦血流量像)和MTT圖(平均通過(guò)時(shí)間像)。

局部腦組織血流遵循中央容積定理:CBF=CBF/MTT,其成立條件是組織內(nèi)微循環(huán)保持穩(wěn)定,當(dāng)血腦屏障破壞后,三個(gè)參數(shù)間的相互關(guān)系發(fā)生改變,對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行綜合分析,可了解腦組織微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)狀況。PW-MRI除能早期發(fā)現(xiàn)缺血區(qū)外,還可了解腦梗塞發(fā)生后再灌注和側(cè)枝循環(huán)建立和開(kāi)放情況,對(duì)急性腦缺血的診斷以及治療監(jiān)察具有重要作用。FLAIRDWCBVTTP5小時(shí)7天灌注與擴(kuò)散成像對(duì)中風(fēng)的診斷T2FLAIRADCCBVTTPGd-DTPAPCA2、5小時(shí)灌注與擴(kuò)散成像對(duì)中風(fēng)的診斷八、MR波譜分析

常規(guī)MRI雖可對(duì)特別多病變的發(fā)現(xiàn)和鑒別起重要作用,但仍然對(duì)病變的特異性診斷不足;MR波譜(magneticresonancespectrum,MRS)在分析病變的定性方面,起一定作用。

近年來(lái),隨著空間定位方法的發(fā)展,能夠從MR圖像所標(biāo)識(shí)的體積內(nèi)提取代謝產(chǎn)物的相對(duì)水平。如此就能夠利用MRI所得的解剖學(xué)和病理學(xué)信息,并結(jié)合MRS所反映的生物化學(xué)信息來(lái)進(jìn)行綜合分析。這種由解剖信息和代謝信息相結(jié)合,可對(duì)疾病進(jìn)行更為深入的研究和診斷。MRS

一神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者在外科和放射治療后。NAA減少和膽堿Choline、乳酸鹽和脂質(zhì)lactateandlipid增加,提示有殘留腫瘤。

Cho/Naa分布這個(gè)地方向NAA比率膽堿的地圖被疊加向前T2-Flair,T1-Flair和T2FSE像中,膽堿信號(hào)大的區(qū)域示有完整的大腦血液障礙。Cho-NaaNaaFlairT1T2MRSMRST1FlairwithCho-NaaT2FlairwithCho-NaaFSEwithCho-NaaMRSNaaCho

九、新型MRI對(duì)比劑的研制

新型MRI對(duì)比劑的研制是近年來(lái)MRI最活躍的研究領(lǐng)域之一。新型對(duì)比劑的研制主要著眼于組織器官特異性對(duì)比劑,這些對(duì)比劑與非特異性細(xì)胞外液對(duì)比劑(即Gd類對(duì)比劑)相比,在體內(nèi)具有不同的生物學(xué)分布和排泄途徑。

它們能夠通過(guò)正常的生理活動(dòng)以被動(dòng)方式到達(dá)靶器官,如肝、脾、胰等,從而達(dá)到對(duì)病變的進(jìn)一步顯示和診斷。目前,正在探究研究的有:肝特異性對(duì)比劑、胰腺對(duì)比劑、血池對(duì)比劑、腫瘤對(duì)比劑和抗原特異性對(duì)比劑。MR造影劑(ContrastAgent)注射GD-DTPA前后同一層面圖像對(duì)比SE(500/30)MR造影劑(ContrastAgent)膠質(zhì)瘤注射GD-DTPA后同一層面不同序列對(duì)比左:SE(500/30)右:IR(1500/30,TI=600ms)MR造影劑(ContrastAgent)轉(zhuǎn)移瘤注射GD-DTPA后同一層面不同序列對(duì)比左:SE(500/30)右:IR(1500/30,TI=600ms)十、MR介入治療優(yōu)勢(shì):(1)多平面三維立體定位(2)比CT更好的軟組織對(duì)比度(3)明確顯示病變相鄰血管、神經(jīng)結(jié)構(gòu),有利于穿刺介入治療