null磁共振成像的临床应用
Clinical application of Magnetic Resonance Imaging
影像教研室磁共振成像的临床应用
Clinical application of Magnetic Resonance Imaging
影像教研室null何为磁共振成像?
利用原子核在强磁场中发生共振所产生
的信号,经图像重建的一种成像技术.它是利
用磁共振现象与计算机断层结合起来,而
建立起人体内部组织的图像。
早称NMR,现在多称为MRI(Magnetic Reso-
Nance Imaging).
一、发展史
1946年美国哈佛大学purcell
斯坦福大学Bloch
(各自独立地发现核磁共振现象,并应用于生物化学、波谱学方面)
1952年二人因此同时获得了诺贝尔物理学奖
1973年Lauterbur开发了MRI技术
一、发展史
1946年美国哈佛大学purcell
斯坦福大学Bloch
(各自独立地发现核磁共振现象,并应用于生物化学、波谱学方面)
1952年二人因此同时获得了诺贝尔物理学奖
1973年Lauterbur开发了MRI技术
null1980年生产MRI商用机
1982 年开始应用于临床领域
2003年度诺贝尔生理或医学奖:
美国科学家Paul Lauterbur
和英国科学家 Peter Mansfield
“磁共振成像技术是医学诊断和
研究的一项突破,是20世纪最
重要的发现之一。”二、基本原理(Basic principles of MRI)
氢原子为人体内数量最多的物质,其原子核内只有一个质子,它不含中子,它最不稳定,最易受外来磁场的影响而发生核磁共振现象。
磁共振图像产生过程:1) 氢核杂乱无章的自旋运动,磁场互相抵消。2)患者进入外磁场中,H核从新排列,产生净磁化。3)发射无线电波,称射频脉冲(Radiofrequency Pulse,RF),H核吸收能量二、基本原理(Basic principles of MRI)
氢原子为人体内数量最多的物质,其原子核内只有一个质子,它不含中子,它最不稳定,最易受外来磁场的影响而发生核磁共振现象。
磁共振图像产生过程:1) 氢核杂乱无章的自旋运动,磁场互相抵消。2)患者进入外磁场中,H核从新排列,产生净磁化。3)发射无线电波,称射频脉冲(Radiofrequency Pulse,RF),H核吸收能量null4)外加RF停止后,H核释放能量,即产生磁
共振信号。5)用计算机接收这些信号,并进行
一系列数据处理,重建出图像。
人体内H核共振条件:一是发射RF脉冲激励,
二是RF脉冲频率与H核的进动频率相同。此时
H核能吸收能量,由低能态跃迁到高能态。
RF停止后,激励的H质子释放能量并回到其
原先排列的方位,这个过程称为驰豫。所需要
的时间称为驰豫时间(Relaxation time)。A.T1弛豫时间:也称纵向驰豫时间或T1值
是指纵向磁化矢量由零恢
复到原来数值的63%所需
的时间。
B.T2弛豫时间:又称横向驰豫时间或T2值
是指横向磁化矢 量由最大
减小到最大值的 37%所需
的时间。A.T1弛豫时间:也称纵向驰豫时间或T1值
是指纵向磁化矢量由零恢
复到原来数值的63%所需
的时间。
B.T2弛豫时间:又称横向驰豫时间或T2值
是指横向磁化矢 量由最大
减小到最大值的 37%所需
的时间。null T1和T2值:是时间常数,是组织固有参数.
生物组织T1为300-2000ms,T2为30-150ms.
水的T1和T2值都长,脂肪T1和T2值短.
人体正常组织和病理组织T1值和T2值是相
对恒定的,并且它们之间有一定差别,这种组织间
驰豫时间上的差别,是MRI的成像基础.
MRI成像有多个参数, T1、T2和质子密度(
Proton density),即给定的组织区域中发生共振
的质子数目。
null 三、脉冲序列与加权像
连续施加射频脉冲的组合方式为脉冲序列。
它决定着将从组织获得何种信号。MRI最常使
用自旋回波(spin echo,SE)序列:采用90°—180°
脉冲组合形式构成。
T1加权像:主要反映组织间T1信号强度差
别形成的图像。对解剖结构显示好。
T2加权像:主要反映组织间T2信号强度差
别形成的图像。它对病变显示敏感。
质子密度像:由质子密度差别形成的图像。
T1加权成像、T2加权成像所谓的加权就是“突出”的意思
T1加权成像(T1WI)----突出组织T1弛豫(纵向弛豫)差别
T2加权成像(T2WI)----突出组织T2弛豫(横向弛豫)差别。
在任何序列图像上,信号采集时横向的磁化矢量越大,MR信号越强。T1加权成像、T2加权成像T1加权像短TR、短TE——T1加权像。T1像特点:组织的T1越短,恢复越快,信号就越强;组织的T1越长,恢复越慢,信号就越弱。T1加权像T2加权像T2加权像 长TR、长TE——T2加权像。 T2像特点:组织的T2越长,恢复越慢,信号就越强;组织的T2越短,恢复越快,信号就越弱。质子密度加权像长TR、短TE——质子密度加权像,图像特点:
组织的 d越大,信号就越强; d越小,信号就越弱。
脑白质:65 %
脑灰质:75 %
质子密度加权像null常规SE序列的特点常规SE序列的特点最基本、最常用的脉冲序列。
得到
T1 WI 、 T2 WI图像。
T1 WI观察解剖好。
T2 WI有利于观察病变,对病变较敏感。
伪影相对少(但由于成像时间长,病人易产生运动)。
成像速度慢。null流空效应:应用SE
序列时,心脏血管内
的血液由于迅速流动,
使发射MR信号的氢原
子核居于接受范围之
外,所以测不到MR信
号,在T1加权像或T2
加权像中均呈黑影,
称之为流空效应。 四、MRI设备构成
1.磁体magnet:根据其结构分永磁型、常导型和超导型。
①超导(最好):不受室温影响,使用液氦液氮使磁体降至-273℃此时电阻为0,但液氦氮较贵。
②永磁:安装维修简单,但受温变影响大,不易调正磁场。
③常导:通过电流大,耗电水太多
四、MRI设备构成
1.磁体magnet:根据其结构分永磁型、常导型和超导型。
①超导(最好):不受室温影响,使用液氦液氮使磁体降至-273℃此时电阻为0,但液氦氮较贵。
②永磁:安装维修简单,但受温变影响大,不易调正磁场。
③常导:通过电流大,耗电水太多
null2.梯度系统gradient system:梯度放大器及三组梯度线圈组成 ,修改主磁场,产生梯度磁场。用于层面选择和空间定位。 3.射频系统 RF system:由发射与接受两部分组成。发射射频脉冲使磁化的氢核吸收能量 产生共振和接收MR信号。 4.计算机系统computer system 5.辅助设备 五、MRI信号与临床五、MRI信号与临床1. T1短(高) ①脂肪 ②流动慢的血液、血栓 ③含蛋白高的液体 ④亚急性出血null2. T1长(低)
①脑脊液
②不含蛋白液体
③含铁血黄素
④钙化及骨皮质
⑤空气
⑥血管流空
null3. T2短(低)
①DHB(去O2血红蛋白)急性脑出血
②顺磁物质
③含铁血黄素
④钙化
⑤空气
⑥血液流空null4. T2长(高)
①水
②脑脊液
③囊肿
④亚急性血肿
Cell外MHB
⑤脂肪
六、禁忌证及适应证
(一)禁忌证
1.带心脏起搏器及神经刺激器的病人
2.曾做过心脏手术并带有人工心脏瓣膜者
3.眼球内金属异物或内耳植金属假体者
4.曾做过A瘤手术或颅内有A瘤夹者六、禁忌证及适应证
(一)禁忌证
1.带心脏起搏器及神经刺激器的病人
2.曾做过心脏手术并带有人工心脏瓣膜者
3.眼球内金属异物或内耳植金属假体者
4.曾做过A瘤手术或颅内有A瘤夹者相对禁忌:
1.体内有各种金属植入物者
2.幽闭症者
3.危重病人并有生命支持器者
4.癫痫病人不能保证检查期间不发作者
5.妊娠期妇女
相对禁忌:
1.体内有各种金属植入物者
2.幽闭症者
3.危重病人并有生命支持器者
4.癫痫病人不能保证检查期间不发作者
5.妊娠期妇女
null七、MRI检查技术
1、SE序列:即自旋回波脉冲序列,为MRI常规
使用.两个参数:重复时间(repetition time,TR)和
回波时间(echo time,TE), 选用不同的TR 和TE
时间,可得到不同加权像.
T1WI: TR≤500ms, TE≤30ms
T2WI: TR≥2000ms,TE≥60ms
PdWI: TR≥2000ms,TE≤30ms
nullT1WInullnullnull水: 在正常人体组织中,MR信号的80%来自于细胞内,20%源于细胞外间隙,水在细胞内外分布很广,组织水对造成MR信号贡献最大。 自由水:它们处于平移,摆动和旋转运动之中,具有较高的自然运动频率,这部分水在MRI称为自由水。 null结合水:如果水分子依付在运动缓慢的较大分子如蛋白质周围而构成水化层,这些水分子运动频率就有较大幅度的减小,这部分水称为结合水。 null2.FLAIR序列: 液体衰减翻转恢复序列,
又称抑水序列.
主要用于:脑梗死的诊断、分期
急性蛛网膜下腔出血
脑膜炎的诊断
多发性硬化
脑肿瘤nullT1WIT2WIFLAIRnullnull3.脂肪抑制:用以鉴别高信号区是否为脂肪组织
SPIR(频谱特异式脂肪抑制)
STIR(短翻转时间翻转恢复技术)nullT1WIT2WIT2WI SPIRnullT1WIT2WIT1WI SPIR4.MRI对比增强检查: 钆-二乙三胺五醋酸1.Gd-DTPA特点:
①弛豫性强;②毒性小;③安全系数大;④细胞外分布;⑤不通过正常脑血屏障;⑥迅速由肾脏排出;⑦在人体内结构稳定;⑧具有高溶解度。
2.剂量及注射速度:即有缩短T1又有缩短T2弛豫时间的双重作用
用量:0.1mmol/kg
4.MRI对比增强检查: 钆-二乙三胺五醋酸1.Gd-DTPA特点:
①弛豫性强;②毒性小;③安全系数大;④细胞外分布;⑤不通过正常脑血屏障;⑥迅速由肾脏排出;⑦在人体内结构稳定;⑧具有高溶解度。
2.剂量及注射速度:即有缩短T1又有缩短T2弛豫时间的双重作用
用量:0.1mmol/kg
3.Gd-DTPA主要解决了以下问题:①发现平扫未显示的病变,尤其是脑外脊髓外等信号的小病变;②确定脑外肿瘤或是脑内肿瘤;③进一步显示肿瘤内部情况,为治疗
的拟定提供信息;④鉴别水肿或病变组织;⑤CT扫描异常但碘过敏不能进一步检查者;⑥在某种程度上区分肿瘤性病变与非肿瘤性病变。7 CE-MRA等
3.Gd-DTPA主要解决了以下问题:①发现平扫未显示的病变,尤其是脑外脊髓外等信号的小病变;②确定脑外肿瘤或是脑内肿瘤;③进一步显示肿瘤内部情况,为治疗方案的拟定提供信息;④鉴别水肿或病变组织;⑤CT扫描异常但碘过敏不能进一步检查者;⑥在某种程度上区分肿瘤性病变与非肿瘤性病变。7 CE-MRA等nullT1WIT2WIMeningiomanullMeningiomaGd-DTPAnullnull T1WIT2WIPost Gd-DTPAnull5.MR血管造影(MR angiography,MRA)
是使血管成像的MRI技术.它简单,安全,无创.可
不使用对比剂或使用对比剂.
常用技术: (1).时间飞跃法:Time of flight,TOF
(2).相位对比法:phase contrast,PC
CE—MRA:
Bolus Trak法
Mobi Trak法
nullnullMRADSAnullCE_MRACE_MRAnullCE-MRAnullBolus TraknullCE-MRA
null6.MR 水成像(MR hydrography)
又称液体成像,是采用长TE技术,得到重度
T2WI突出水的信号,合用脂肪抑制技术,使
含水器官显像.
MR胆胰管造影(MRCP)
MR尿路造影(MR urography,MRU)
MR脊髓造影(MR myelography,MRM)
nullMRCPMRCPnullB-FFE MRUnullMRUnull 7.功能性MRI成像(functional MRI,fMRI)
是在病变未出现形态变化之前,利用功
能变化来形成图像,已达到早期诊断的目的.
弥散加权像(diffusion weighted image,DWI)
灌注加权像(perfusion weighted image.PWI)
皮层激发功能定位成像:应用blood oxygenation
level dependent, BOLD(血氧水平依赖),
研究大脑皮层活动。null水肿: 脑水肿分为三种类型,即血管源性水肿,细胞毒素水肿和间质性脑水肿。 1.血管源性水肿,由于血脑屏障破坏,血浆由血管内漏出到细胞外间隙,它主要发生于脑白质中,在肿瘤、出血、梗塞、炎症及脑外伤等疾患中常见,血管源性水肿呈手指状分布于脑白质之中。 null2.细胞毒素水肿 由于缺氧使ATP减少,钠一钾泵功能失常,Na与水进入细胞内,造成细胞肿胀,细胞外间隙减少,细胞毒素水肿常见于急性脑梗塞,使脑白质与灰质同时受累。null3.间质脑水肿 由于脑室内压力增高,脑脊液经室管膜迁移到脑室周围的白质中并与蛋白质结合成结合水,所以T1加权像略高于脑脊液,T2加权像略低于脑脊液,脑脊液压力恢复到正常时上述间质水肿又可消失。 nullT1WIT2WIFLAIRDWIADC-mapInfarctnullBrain perfusionnullBOLDnull8.磁共振波谱 MR spectrum,MRS:
是无创性研究活体器官组织代谢、生物
变化及化合物定量分析的新技术。临床应用
有氢谱和磷谱。近几年又开发波谱成像spectroscopy imaging,SI。能够对疾病提供早
期诊断信息。
nullnull磁共振成像特点:
多参数成像
多方位成像
具有较高的软组织分辨率
功能成像
分子成像nullT1WInullT1WInullT2WI(一)适应证
1.中枢神经系统
①除急性脑出血脑外伤及蛛网膜下腔出血外基
本可取代CT
②多发硬化及脱髓鞘病变CT不如MRI显示敏感
③脑梗死CT一般需24小时显示异常,而MR显
示较早
④脑垂体及鞍上区病变通过三维成像,定位准确
⑤肿瘤MRI定位诊断准确,对定性诊断意义较大
⑥对脊髓分辩率高,可看到病变全部及邻近关
系,有无空洞及先天畸形
⑦脑功能成像(一)适应证
1.中枢神经系统
①除急性脑出血脑外伤及蛛网膜下腔出血外基
本可取代CT
②多发硬化及脱髓鞘病变CT不如MRI显示敏感
③脑梗死CT一般需24小时显示异常,而MR显
示较早
④脑垂体及鞍上区病变通过三维成像,定位准确
⑤肿瘤MRI定位诊断准确,对定性诊断意义较大
⑥对脊髓分辩率高,可看到病变全部及邻近关
系,有无空洞及先天畸形
⑦脑功能成像nullnullnullnullnull T1WIChiari Malformationnull T2WIT1WInullnullnull TuberculosisT1WIT2WI2.心血管:因为有血液流空现象
所以对:心腔内肿瘤、心肌梗塞、心包积液、心肌病、先心病如房室间隔缺损,室壁瘤、abstain畸形,大血管转位及升隆及腹主A瘤及其内膜破裂等都有诊断意义。
3.肺癌术前检查,可看有无转移及和大血管关系纵隔肿瘤。
2.心血管:因为有血液流空现象
所以对:心腔内肿瘤、心肌梗塞、心包积液、心肌病、先心病如房室间隔缺损,室壁瘤、abstain畸形,大血管转位及升隆及腹主A瘤及其内膜破裂等都有诊断意义。
3.肺癌术前检查,可看有无转移及和大血管关系纵隔肿瘤。
4.肝脏MR检查可有三维成像对有无静脉血栓、瘤栓显影好,尤对有碘过敏者有帮助
5.胰胆管造影亦即MR-CP
6.肾盂排泄造影,对肾移植者有排斥反应者
7.盆腔MR
8.关节检查
9.内窥镜检查
10.结肠检查4.肝脏MR检查可有三维成像对有无静脉血栓、瘤栓显影好,尤对有碘过敏者有帮助
5.胰胆管造影亦即MR-CP
6.肾盂排泄造影,对肾移植者有排斥反应者
7.盆腔MR
8.关节检查
9.内窥镜检查
10.结肠检查nullThank you !