MRI成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的臨床應用

1、MRI成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的臨床應用統(tǒng)中的臨床應用 磁振成像的發(fā)展磁振成像的發(fā)展v核磁共振并非一項新的發(fā)現(xiàn)，是近二十年來應用于人體成像和組織核磁共振并非一項新的發(fā)現(xiàn)，是近二十年來應用于人體成像和組織定性方面取得的一項技術(shù)。定性方面取得的一項技術(shù)。v1924年奧地利物理學家年奧地利物理學家Walfang Pauli提到原子核能高速自旋并有提到原子核能高速自旋并有其磁矩。其磁矩。v1946年美國斯坦福大學年美國斯坦福大學Block氏和哈佛大學氏和哈佛大學Purcell氏發(fā)現(xiàn)核磁共振氏發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象?，F(xiàn)象。v1971年年Damadian氏發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的磁振弛豫時間氏發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的磁

2、振弛豫時間T1和和T2 ，并認為可用，并認為可用來鑒別人體組織和惡性腫瘤。來鑒別人體組織和惡性腫瘤。v1972年年Lauterbur取得水模型氫質(zhì)子取得水模型氫質(zhì)子2D MR圖象。圖象。v1981年飛利浦公司完成第一臺年飛利浦公司完成第一臺0.14T MRI設備。設備。v1985年生產(chǎn)年生產(chǎn)0.5T設備。醫(yī)療界進入設備。醫(yī)療界進入MRI熱的時代。熱的時代。磁振成像不同于磁振成像不同于CT成像成像vX線和線和CT成像的基本原理是成像的基本原理是X線，為密度對比，單一參數(shù)。線，為密度對比，單一參數(shù)。vMRI是利用原子核的物理現(xiàn)象。磁場。為信號的強弱，多參數(shù)成是利用原子核的物理現(xiàn)象。磁場。為信號的強

3、弱，多參數(shù)成像。像。vX線有生物電離作用對人體有一定的損害。線有生物電離作用對人體有一定的損害。vMR設備使用的設備使用的RF脈沖為長的電磁波對人體無害，故脈沖為長的電磁波對人體無害，故MRI為無創(chuàng)性為無創(chuàng)性檢查。檢查。vMRI 可作多方位成像檢查，較可作多方位成像檢查，較CT方便得多。方便得多。為什么選擇氫原子核（為什么選擇氫原子核（1H）為人體檢測的對象？）為人體檢測的對象？v人體磁振圖像主要選擇氫原子核作為檢測對象。原因是：氫的原子人體磁振圖像主要選擇氫原子核作為檢測對象。原因是：氫的原子核中，核中，1H占占99.98%（相對豐度極大），在生物組織中含量極多（每（相對豐度極大），在生物組

4、織中含量極多（每毫升水含毫升水含1H約約1023 個），磁旋比最大（個），磁旋比最大（42.58 MHz / T）因而磁矩最）因而磁矩最大，信號最強。如：大，信號最強。如：2H（氘，為（氘，為1H的同位素，原子核內(nèi)含一個質(zhì)子，的同位素，原子核內(nèi)含一個質(zhì)子，一個中子）相對豐度為一個中子）相對豐度為0.015%, 磁旋比為磁旋比為6.53 MHz / T。v當然進行磁振頻譜分析（當然進行磁振頻譜分析（MRS）時，尚可采用其它元素原子核（如）時，尚可采用其它元素原子核（如磷等）作為檢測對象。磷等）作為檢測對象。磁共振成像技術(shù)分類磁共振成像技術(shù)分類v常規(guī)圖常規(guī)圖: 一幅圖信號強度直接轉(zhuǎn)變成一幅圖信號強

5、度直接轉(zhuǎn)變成圖像灰階圖像灰階v參數(shù)圖：一組圖像信號強度通過運算參數(shù)圖：一組圖像信號強度通過運算得得 出的參數(shù)轉(zhuǎn)變成灰階或偽彩出的參數(shù)轉(zhuǎn)變成灰階或偽彩v波譜波譜: ROI信號強度經(jīng)付利葉變化得信號強度經(jīng)付利葉變化得到不同頻率的化學物質(zhì)的相對含量到不同頻率的化學物質(zhì)的相對含量常規(guī)加權(quán)圖像常規(guī)加權(quán)圖像v 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)TR、TE、TI或翻轉(zhuǎn)角等脈沖序列參數(shù)，就可達到或翻轉(zhuǎn)角等脈沖序列參數(shù)，就可達到在圖像中突出某一對比度的目的。這樣獲得的圖像稱為加在圖像中突出某一對比度的目的。這樣獲得的圖像稱為加權(quán)圖像（權(quán)圖像（weighted image，WI）。常見的加權(quán)圖像有）。常見的加權(quán)圖像有T1、T2 加權(quán)、質(zhì)子

6、密度和液體翻轉(zhuǎn)加權(quán)圖像等。加權(quán)、質(zhì)子密度和液體翻轉(zhuǎn)加權(quán)圖像等。儀器名稱儀器名稱系統(tǒng)檢查號系統(tǒng)檢查號掃描系列號掃描系列號掃描層號掃描層號掃描方位掃描方位顯示視野顯示視野回波鏈長度回波鏈長度右側(cè)右側(cè)90掃描序列掃描序列翻轉(zhuǎn)角度翻轉(zhuǎn)角度重復時間重復時間回波時間回波時間/有效回波有效回波回波數(shù)回波數(shù)/帶寬帶寬返轉(zhuǎn)時間返轉(zhuǎn)時間使用線圈名稱使用線圈名稱視野視野/梯度選擇梯度選擇掃描層厚掃描層厚/層間距層間距掃描層數(shù)掃描層數(shù)/掃描時間掃描時間距陣距陣/采集次數(shù)采集次數(shù)飽和參數(shù)飽和參數(shù)/順序采集順序采集/修正射頻脈沖修正射頻脈沖醫(yī)院名稱醫(yī)院名稱姓名姓名性別，年齡性別，年齡MRI編編號號檢查時間檢查時間放大率放

7、大率圖像翻轉(zhuǎn)圖像翻轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)比率尺比率尺頻率編碼方向頻率編碼方向窗寬窗寬/窗位窗位 人體組織生理、病理狀態(tài)的人體組織生理、病理狀態(tài)的MR信號及產(chǎn)生機制信號及產(chǎn)生機制 v由于由于MRI的信號是多種組織特征參數(shù)的可變函數(shù)，它所反映的病理、的信號是多種組織特征參數(shù)的可變函數(shù)，它所反映的病理、生理基礎較生理基礎較CT廣泛，具有更大的靈活性。廣泛，具有更大的靈活性。MRI的信號強度與組織的的信號強度與組織的弛豫時間（弛豫時間（T1、T2時間）、氫質(zhì)子密度、液體（如血液、腦脊液）時間）、氫質(zhì)子密度、液體（如血液、腦脊液）流動、化學位移、及磁化率有關(guān)。流動、化學位移、及磁化率有關(guān)。 正常組織正常組織

8、MR信號特點信號特點水、脂肪和骨髓信號、肌肉組織、骨骼組織、氣體水、脂肪和骨髓信號、肌肉組織、骨骼組織、氣體病理組織的病理組織的MR信號特點信號特點 v水腫水腫v腦水腫分為三種類型：腦水腫分為三種類型：v1）血管源性水腫：為最常見的腦水腫，由于血腦屏障破壞所致，）血管源性水腫：為最常見的腦水腫，由于血腦屏障破壞所致，常見于腫瘤及炎癥。常見于腫瘤及炎癥。v2）細胞毒性水腫：常由于缺血所致，見于急性腦梗塞。）細胞毒性水腫：常由于缺血所致，見于急性腦梗塞。v3）間質(zhì)性水腫：發(fā)生在腦室（尤其在側(cè)腦室）旁。阻塞性腦積水時）間質(zhì)性水腫：發(fā)生在腦室（尤其在側(cè)腦室）旁。阻塞性腦積水時腦室內(nèi)高壓，造成腦脊液經(jīng)室

9、管膜向外滲出。腦室內(nèi)高壓，造成腦脊液經(jīng)室管膜向外滲出。腦白質(zhì)斑點狀及斑片狀常見病灶腦白質(zhì)斑點狀及斑片狀常見病灶脫髓鞘疾病脫髓鞘疾病-多發(fā)性硬化多發(fā)性硬化髓鞘形成不良性疾病髓鞘形成不良性疾病-腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良中毒引起的腦白質(zhì)疾病中毒引起的腦白質(zhì)疾病-藥物中毒藥物中毒腦血管病腦血管病-腦梗死腦梗死腦炎、腦轉(zhuǎn)移瘤腦炎、腦轉(zhuǎn)移瘤-與上述疾病鑒別與上述疾病鑒別多發(fā)性硬化多發(fā)性硬化多見年輕人，是一種自體免疫性疾病，女性多于男性多見年輕人，是一種自體免疫性疾病，女性多于男性12M腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良A, Axial first echo fast FLAIR im

10、age . B, Axial second echo fast FLAIR image (6000/160). C, Axial first echo conventional spin-echo MR image (3000/30). D, Axial second echo conventional spin-echo MR images (3000/100) of the brain,藥物中毒藥物中毒COCO中毒中毒天然氣中毒天然氣中毒腦梗死各種原因致血管閉塞各種原因致血管閉塞低級別星行細胞瘤低級別星行細胞瘤顱內(nèi)血管炎顱內(nèi)血管炎v系統(tǒng)性紅斑狼瘡病史系統(tǒng)性紅斑狼瘡病史1年，發(fā)現(xiàn)面部紅斑年，

11、發(fā)現(xiàn)面部紅斑2月余，言語不清月余，言語不清20余天余天哈曉玲 顱內(nèi)感染病毒，化膿性細菌，真菌病毒，化膿性細菌，真菌姜麗F25歲 腦囊蟲間斷抽搐半年 謝謝！腦轉(zhuǎn)移瘤腦轉(zhuǎn)移瘤 v腦轉(zhuǎn)移瘤腦轉(zhuǎn)移瘤(metastasis)(metastasis)的發(fā)病率各家報道不一，的發(fā)病率各家報道不一，OsbomOsbom等等報道占顱腦腫瘤的報道占顱腦腫瘤的25253333；好發(fā)于；好發(fā)于4040歲以后的中、老歲以后的中、老年人。年人。v腦轉(zhuǎn)移瘤常為多發(fā)病灶，占腦轉(zhuǎn)移瘤常為多發(fā)病灶，占6565，好發(fā)部位為大腦中動脈，好發(fā)部位為大腦中動脈分布區(qū)的灰、白質(zhì)交界處，占分布區(qū)的灰、白質(zhì)交界處，占60608080。其原發(fā)癌以

12、肺。其原發(fā)癌以肺癌最多見，其次為乳腺癌、腎癌，還可見于胃腸道癌腫、癌最多見，其次為乳腺癌、腎癌，還可見于胃腸道癌腫、甲狀腺癌、卵巢癌和前列腺癌等。絕大多數(shù)腦轉(zhuǎn)移瘤患者甲狀腺癌、卵巢癌和前列腺癌等。絕大多數(shù)腦轉(zhuǎn)移瘤患者的臨床表現(xiàn)與腫瘤的占位效應有關(guān)，主要有頭痛、惡心、的臨床表現(xiàn)與腫瘤的占位效應有關(guān)，主要有頭痛、惡心、嘔吐：、共濟失調(diào)和視乳頭水腫等。嘔吐：、共濟失調(diào)和視乳頭水腫等。 影像學表現(xiàn)影像學表現(xiàn) vMRI MRI 多呈長多呈長T1T1長長T2T2信號。病灶呈圓形或類圓形，信號。病灶呈圓形或類圓形，多數(shù)為多發(fā)病灶，大小不一，瘤內(nèi)可見囊變、壞死，多數(shù)為多發(fā)病灶，大小不一，瘤內(nèi)可見囊變、壞死，鈣

13、化罕見。增強后掃描能夠顯示和發(fā)現(xiàn)更多的腦內(nèi)鈣化罕見。增強后掃描能夠顯示和發(fā)現(xiàn)更多的腦內(nèi)轉(zhuǎn)移灶。絕大多數(shù)轉(zhuǎn)移瘤均有不同程度增強，可呈轉(zhuǎn)移灶。絕大多數(shù)轉(zhuǎn)移瘤均有不同程度增強，可呈結(jié)節(jié)樣強化或環(huán)形強化，結(jié)節(jié)樣強化或環(huán)形強化，肺癌腦轉(zhuǎn)移肺癌腦轉(zhuǎn)移（左頂葉）腫瘤組織，（左頂葉）腫瘤組織，瘤細胞胞漿伊紅，瘤細胞胞漿伊紅，部分區(qū)域胞漿空部分區(qū)域胞漿空亮，呈彌漫性分亮，呈彌漫性分布，可見核大、布，可見核大、染色深、有異型染色深、有異型的細胞，轉(zhuǎn)移性的細胞，轉(zhuǎn)移性腎透明細胞癌腎透明細胞癌疼痛不適疼痛不適20天，加重天，加重1天天韓曉娜韓曉娜 F 41歲歲 肺癌腦轉(zhuǎn)移肺癌腦轉(zhuǎn)移M 51歲歲 高血壓病史高血壓病史2

14、年，頭暈年，頭暈 右側(cè)肢體麻木（肺癌）右側(cè)肢體麻木（肺癌）46F 乳癌腦轉(zhuǎn)移乳癌腦轉(zhuǎn)移鄧剛水鄧剛水 65M 左顳轉(zhuǎn)移瘤（肺癌）左顳轉(zhuǎn)移瘤（肺癌）轉(zhuǎn)移性乳頭狀腺癌轉(zhuǎn)移性乳頭狀腺癌59M,轉(zhuǎn)移瘤（結(jié)腸癌）轉(zhuǎn)移瘤（結(jié)腸癌）F53歲歲膠質(zhì)母細胞瘤，顱內(nèi)轉(zhuǎn)移膠質(zhì)母細胞瘤，顱內(nèi)轉(zhuǎn)移磁共振波譜技術(shù)的基本概念磁共振波譜技術(shù)的基本概念v磁共振波譜磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy)是目前惟一能無創(chuàng)性觀察活體組是目前惟一能無創(chuàng)性觀察活體組織代謝及生化變化的技術(shù)，在分子水平反映組織代謝情況。織代謝及生化變化的技術(shù)，在分子水平反映組織代謝情況。v化學位移：在相同環(huán)境條件（溫度、

15、化學位移：在相同環(huán)境條件（溫度、PH值、均勻外磁場等）下，由于所處分子結(jié)值、均勻外磁場等）下，由于所處分子結(jié)構(gòu)不同所致的同一原子核進動頻率出現(xiàn)差異的現(xiàn)象，稱之，此為構(gòu)不同所致的同一原子核進動頻率出現(xiàn)差異的現(xiàn)象，稱之，此為MRS的基礎。的基礎。180C36.80CTMSvppm：（：（part per million百萬分之幾）不同的靜磁場中，化合物之間存在）不同的靜磁場中，化合物之間存在頻率差別（具有場強依賴型），如頻率差別（具有場強依賴型），如1.5T,水和脂肪頻率差為水和脂肪頻率差為225Hz(63.67MHZ)，3.0T為為450Hz(127.7MHZ)，但以，但以ppm來表示，則化來表

16、示，則化合物之間的頻率差是恒定的（無場強依賴型）合物之間的頻率差是恒定的（無場強依賴型）v舉例：水分子中的氫質(zhì)子和長鏈脂肪酸中的氫質(zhì)子共振頻率相差舉例：水分子中的氫質(zhì)子和長鏈脂肪酸中的氫質(zhì)子共振頻率相差3.5ppm,且在任何場強中均是如此，有助于且在任何場強中均是如此，有助于MRS譜線的顯示譜線的顯示波譜原始圖像波譜原始圖像256 CSI Images4.30 ppmCholineCreatineNAA0.49 ppm譜線譜線橫坐標：化學位移，代表頻率。以橫坐標：化學位移，代表頻率。以TMS TMS 四甲基硅烷為四甲基硅烷為0 0，水接近，水接近4.84.8縱坐標：信號強度縱坐標：信號強度TM

17、SCr認識譜線認識譜線Lac (0.9,1.4ppm)NAA(2.02 ppm)Glx (2.2-2.4ppm)Cr (3.0ppm)Cho (3.2ppm)mI (3.56,4.06ppm)Lip (0.8-1.3ppm)Ala(1.48ppm)常見代謝產(chǎn)物的共振峰常見代謝產(chǎn)物的共振峰vNAA:N-NAA:N-乙酰天門冬氨酸，神經(jīng)元活動的標志（僅見于神經(jīng)組織，存在于神經(jīng)元胞乙酰天門冬氨酸，神經(jīng)元活動的標志（僅見于神經(jīng)組織，存在于神經(jīng)元胞體和軸索中體和軸索中 升高升高: :見于見于CanavanCanavan病、兒童、高滲狀態(tài)、軸索恢復病、兒童、高滲狀態(tài)、軸索恢復 降低：幾乎任何腦損傷降低：幾

18、乎任何腦損傷vCreatineCreatine：腦組織能量代謝的提示物，峰度相對穩(wěn)定，常作為波譜分析時的參照：腦組織能量代謝的提示物，峰度相對穩(wěn)定，常作為波譜分析時的參照物（肝和腎中合成）物（肝和腎中合成） 升高：肝移植、創(chuàng)傷、老年人升高：肝移植、創(chuàng)傷、老年人 降低：腫瘤壞死、缺氧、新生兒降低：腫瘤壞死、缺氧、新生兒NAACrchovCholineCholine：磷脂代謝的成分，細胞膜轉(zhuǎn)換的標記物，反映細胞增值：磷脂代謝的成分，細胞膜轉(zhuǎn)換的標記物，反映細胞增值 升高：腫瘤、創(chuàng)傷、腦炎升高：腫瘤、創(chuàng)傷、腦炎 降低：壞死、膿腫降低：壞死、膿腫vGlutamateGlutamate：主要的氨攝取途徑

19、：主要的氨攝取途徑 升高：缺血缺氧、肝性腦病、腦膜瘤升高：缺血缺氧、肝性腦病、腦膜瘤 降低降低: :阿茨海默病阿茨海默病 vmImI：膠質(zhì)細胞的標記物，位于星形細胞中，代表細胞膜穩(wěn)定性，判斷腫：膠質(zhì)細胞的標記物，位于星形細胞中，代表細胞膜穩(wěn)定性，判斷腫 瘤級別瘤級別vLipidLipid：細胞壞死：細胞壞死 升高：腫瘤、膿腫、梗死升高：腫瘤、膿腫、梗死vLactateLactate：無氧代謝：無氧代謝(TE35(TE35正峰正峰,TE144,TE144負峰）負峰） 升高：升高： 炎癥、腫瘤、膿腫、缺血炎癥、腫瘤、膿腫、缺血LacTE144波譜定量分析波譜定量分析v絕對定量：絕對定量： 計算代謝

20、產(chǎn)物含量的絕對值計算代謝產(chǎn)物含量的絕對值v半定量：直接測量峰下面積半定量：直接測量峰下面積 v相對定量：代謝產(chǎn)物峰下面積的比值，是最常用的方法（相對定量：代謝產(chǎn)物峰下面積的比值，是最常用的方法（CrCr）。）。 常用波譜序列常用波譜序列vSTEAM序列（stimulated echo acquisitionmodestimulated echo acquisitionmode，激勵回波序列）激勵回波序列） STEAMSTEAM只只能做單體素能做單體素 。TE=35TE=35，144144。vPRESS 序列（point resolved spectroscopy,point resolved

21、spectroscopy,點解析波譜）點解析波譜）vPRESSPRESS能掃一維、二維、三維。能掃一維、二維、三維。 TE=35TE=35，144144，288288vPRESS 144 PRESS 144 和和 PRESS 288 PRESS 288 可以鑒別乳酸和脂質(zhì)。乳酸可以鑒別乳酸和脂質(zhì)。乳酸144144倒置，倒置，288288正置正置 臨床應用臨床應用v兒童腦發(fā)育兒童腦發(fā)育v腦腫瘤腦腫瘤v急慢性腦缺血性改變急慢性腦缺血性改變v癲癇癲癇v早老性癡呆早老性癡呆v代謝性疾病代謝性疾病正常人腦的發(fā)育過程正常人腦的發(fā)育過程不同部位波譜不同部位波譜M33歲發(fā)作性意識不清歲發(fā)作性意識不清1次次NA

22、A星形細胞瘤星形細胞瘤F 76歲（左頂葉低密度病灶）歲（左頂葉低密度病灶）M 66歲v病理病理23級級星形細胞瘤星形細胞瘤（間變性）（間變性）間歇性突發(fā)性暈厥間歇性突發(fā)性暈厥3年年星形細胞瘤星形細胞瘤12級級突發(fā)頭痛突發(fā)頭痛M 34歲歲 發(fā)作性頭痛數(shù)年發(fā)作性頭痛數(shù)年星形細胞瘤星形細胞瘤3級級45歲歲 F星形細胞瘤星形細胞瘤3級級M38歲歲 頭痛頭暈頭痛頭暈膠質(zhì)母細胞瘤膠質(zhì)母細胞瘤F 7歲陣發(fā)性頭痛歲陣發(fā)性頭痛2周，加重周，加重3天伴嘔吐天伴嘔吐膠質(zhì)母細胞瘤。免疫組化：膠質(zhì)母細胞瘤。免疫組化：GFAP部分區(qū)域（）、部分區(qū)域（）、S-100灶性（）、灶性（）、Vimtin（）、（）、EMA（）（）

23、M12歲歲 頭暈走路不穩(wěn)頭暈走路不穩(wěn)髓母細胞瘤髓母細胞瘤M 50歲，頭痛，惡心歲，頭痛，惡心手術(shù)和病理證實手術(shù)和病理證實腦膿腫腦膿腫AlaF40歲歲 頭痛頭痛腦膜瘤腦膜瘤GLXF32歲頭痛，頭暈歲頭痛，頭暈2年余，雙下肢無力年余，雙下肢無力2月余月余GLX腦膜瘤腦膜瘤M 43歲歲腦膜瘤腦膜瘤M72歲，頭痛頭暈歲，頭痛頭暈腦膜瘤腦膜瘤M 30歲雙眼視力下降歲雙眼視力下降1月，頭痛月，頭痛1周周室管膜瘤室管膜瘤M43歲歲轉(zhuǎn)移瘤轉(zhuǎn)移瘤F 58歲歲Lip乳腺癌腦轉(zhuǎn)移乳腺癌腦轉(zhuǎn)移M37歲歲 頭痛頭暈頭痛頭暈1212B細胞性淋巴瘤細胞性淋巴瘤F54歲歲 頭痛頭暈頭痛頭暈B細胞淋巴瘤細胞淋巴瘤F55歲歲 外

24、傷后頭痛三天，加重外傷后頭痛三天，加重膽脂瘤膽脂瘤M52歲，星形細胞瘤術(shù)后歲，星形細胞瘤術(shù)后星形細胞瘤術(shù)后、放療后星形細胞瘤術(shù)后、放療后膠質(zhì)瘤放療后復發(fā)區(qū)及對照區(qū)波峰比值（膠質(zhì)瘤放療后復發(fā)區(qū)及對照區(qū)波峰比值（xs）NAA/CrNAA/Cr+ChoCho/Cr膠質(zhì)瘤復發(fā)區(qū)1.218+0.230.684+0.261.476+0.33對照區(qū)1.54+0.171.05+0.191.21 0.17膠質(zhì)瘤放療后放射性腦損傷區(qū)及對照區(qū)波峰比值膠質(zhì)瘤放療后放射性腦損傷區(qū)及對照區(qū)波峰比值（xs）NAA/CrNAA/Cr+ChoCho/Cr放射性腦損傷中央?yún)^(qū)0.630.220.270.130.60.23膠質(zhì)瘤復發(fā)區(qū)1.270.270.460.141.030.13對照區(qū)1.510.161.020.171.1