MRI核磁共振的新進展-課件

MRI核磁共振的新進展MRI新進展一、MRI設備技術進展二、磁共振血管成像三、磁共振水成像四、快速成像技術五、彌散加權磁共振成像六、擴散張量成像七、磁共振腦血流灌注加權成像八、MR波譜分析九、新型MRI對比劑的研制十、MR介入治療十一、MR仿真內鏡技術十二、功能磁共像概述MRI應用十多年來,其發(fā)展異常迅速,技術上的不斷改進,軟件的相繼開發(fā),使其技術不斷深入,應用日趨廣泛。目前主要表現(xiàn)為在設備硬件發(fā)展的基礎上,成像速度的提高和成像方式的擴展。以下簡要予以介紹。一、MRI設備技術進展1、

3T設備趨于實用化,7T設備開始研制2、開放式磁體的發(fā)展3、專用MR設備4、其他技術:

降噪技術雙梯度場及切換率的提升線圈研制功能的擴展等二、磁共振血管成像

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

然而這種流動效應關于用其他脈沖序列,如梯度回波序列(GRE)或快速成像技術時,則表現(xiàn)不同。采納這些序列時,只用單一RF脈沖(900或少于900)來產生信號,橫向磁化在施加每一次RF時已失相位,固定的組織在接收重復激勵時,那么只有在兩次脈沖之間,能恢復縱向磁化的固定質子才能產生信號。

假如縱向磁化恢復不完全,則信號不是最大。相反,血管內流動的質子通過成像層面時,飽和的質子不斷為新流入的,充分縱向磁化的質子所代替,受到一個或多個RF脈沖,在這種情況下,血管獲得的信號強度就大。這稱之為時間飛躍(time-of-flight,TOF)效應,亦稱“流動相關增強”(flow-relatedenhancement)。

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

上述時間飛越法和相位對比法都能夠用二維(2dimensional,2D)的疊層切面成像或三維(3dimensional,3D)的容積采集法成像。一般選用二維來觀察大的范圍,而三維技術則提供較精細的分辨力圖像,范圍較小。MRA技術的新進展方面如利用磁化傳遞(magnetizationtransfer)技術來進一步減低背景信號,從而改變血管與固定組織的對比;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圖像采集相結合,提高了圖像質量,改進了觀察范圍。

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。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,由于其技術手段先進和無創(chuàng)傷性的特點,已為臨床所關注,該項技術目前應用范圍日趨廣泛,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時間長的特點,而膽系周圍系實質性臟器,其弛豫時間不同于水,T2時間短。MRCP成像即利用二者在弛豫時間上的差異,采取延長TR,TE的方法,獲得重度加權像,使含水多的膽汁突出顯示,而軟組織結構背景信號被抑制。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、頷下腺導管系統(tǒng),同時能展示狹窄,擴張和充盈缺損,準確性較高。MR水成像主要優(yōu)點為它是一種安全,無創(chuàng),非侵襲性的檢查方法,它不用造影劑,幸免了碘副反應。MR水成像技術與常規(guī)MR斷面掃描相結合作出綜合診斷,是理想的影像檢查方法。腮腺成像內耳成像腦脊液水成像

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

目前已應用的回波平面成像(echoplanarimaging,EPI)就是一種快速成像技術,利用該種技術可在20ms如此短的時間內獲取一層圖像,一次多層圖像采集可在20s內完成。其因此如此迅速是因為使用單一RF激勵,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RF激勵。EPI的成像應用,開辟了新的臨床應用領域,由于EPI掃描快速而無需加門控技術,即可用于胸腹部成像而不受生理運動的影響,另外,該項技術現(xiàn)已用于功能成像(functionalimaging)的研究。GRASETSEEPI

五、彌散加權磁共振成像

在活體內用彌散共振成像(MRdiffusion-weightedimaging,DW-MRI)來測定出水的質子微觀運動的圖像是近年來集中研究的課題之一。

其基本原理是:人體內H+絕大多數(shù)存在于水分子中,水分子處于運動狀態(tài),而這種運動狀態(tài)是無序的,隨機的,即所謂的布朗運動;使分子運動的動能來自壓力梯度,濃度梯度,滲透壓梯度和溫度梯度等。

綜合所有的動能使分子在空間的移動即彌散。由于在實際上我們并不能確定是哪一種動能驅動分子運動,對所表現(xiàn)的彌散現(xiàn)象,我們稱之為表觀彌散,可測得表觀彌散常數(shù)(apparentdiffusioncoefficient,ADC)。

當分子的ADC在各個方向均相同時,為各向同性彌散;不相同時則稱為各向異性彌散。正常時腦組織的水分子大部分存在于細胞外間隙,彌散基本不受限制。當腦梗塞時,受損的腦組織因缺氧發(fā)生細胞毒性水腫,大量水分子從細胞外轉入細胞內,細胞內的水分子由于細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特的病理改變,用MRI手段將此時期已發(fā)生的細胞毒性水腫的病變組織顯示出來,這種以突出彌散效應為主要目的的MRI脈沖序列,稱為彌散加權MRI。

目前,該項技術已用于對急性腦梗塞的診斷,由于DW-MRI是基于發(fā)現(xiàn)分子水平運動異常的技術,尤其應用于單次激發(fā)EPI技術,全腦掃描可在1分鐘之內完成。文獻曾報道診斷急性腦梗塞的敏感性在94%以上,特異性達到100%。擴散加權DW成像超急性6H急性6DT2DWADCFSESE-EPI六、擴散張量成像

磁共振彌散張量成像(diffusiontensorimagingDTI)是近年來在常規(guī)MRI技術和彌散加權成像(diffusionweightedimagingDWI)技術基礎上發(fā)展而來的一種新的磁共振成像技術。原理是利用水分子在不均質組織中的彌散具有各向異性特征,通過改變彌散梯度的方向,測量體素內水分子在各個方向的彌散強度,利用所得多種參數(shù)值成像,在三維空間內定量分析組織內水分子的彌散運動。DTI應用DTI主要用來評價組織結構的完整性、病理生理改變及組織結構和功能間的關系,是功能MR成像的一個重要組成部分。DTI在臨床中主要用于腦部尤其是對白質束的觀察追蹤,目前仍然是測定活體神經纖維走行的唯一無創(chuàng)方法。通過FA圖和FA值的測定,能夠在早期發(fā)現(xiàn)顱內病變,了解主要傳導通路受損程度,病程監(jiān)測,療效及預后的評估,是對傳統(tǒng)磁共振T1WI、T2WI和其它f-MRI的有力補充。DTI是目前最有吸引力的無創(chuàng)性檢查方法。擴散張量成像

(diffusiontensorimagingDTI)

其成像過程是,首先在至少６個不同非共線方向上進行彌散加權成像,另外再采集一幅具有同樣參數(shù)而未施加梯度脈沖像。從彌散加權像和非彌散加權像的信號強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,從而對組織中水分子彌散的各向異性做出檢測。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,它們從不同的側面反映體素內水分子的平均位移、分子位移差別及其主要方向。擴散張量成像

其中主要的參數(shù)有FA(fractional

anisodropy各向異性分數(shù))、RA(redative

amisotropy相對各向異性)、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構圖,如腦白質纖維束示蹤圖,其中最常用的是ＦＡ。DTI腦白質纖維示蹤圖DTI腦白質纖維示蹤圖三維彩色編碼七、磁共振腦血流灌注加權成像

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

依照時間變化的信號下降——恢復規(guī)律,得到信號——時間曲線(S-T曲線)。曲線下面與腦組織血容量呈正相關。理想的腦血流灌注圖應該利用定量計算所得的各個體素血流動力學參數(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(平均通過時間像)。

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微循環(huán)保持穩(wěn)定,當血腦屏障破壞后,三個參數(shù)間的相互關系發(fā)生改變,對這些參數(shù)進行綜合分析,可了解腦組織微循環(huán)血流動力學狀況。PW-MRI除能早期發(fā)現(xiàn)缺血區(qū)外,還可了解腦梗塞發(fā)生后再灌注和側枝循環(huán)建立和開放情況,對急性腦缺血的診斷以及治療監(jiān)察具有重要作用。FLAIRDWCBVTTP5小時7天灌注與擴散成像對中風的診斷T2FLAIRADCCBVTTPGd-DTPAPCA2、5小時灌注與擴散成像對中風的診斷八、MR波譜分析

常規(guī)MRI雖可對特別多病變的發(fā)現(xiàn)和鑒別起重要作用,但仍然對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,隨著空間定位方法的發(fā)展,能夠從MR圖像所標識的體積內提取代謝產物的相對水平。如此就能夠利用MRI所得的解剖學和病理學信息,并結合MRS所反映的生物化學信息來進行綜合分析。這種由解剖信息和代謝信息相結合,可對疾病進行更為深入的研究和診斷。MRS

一神經膠質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lactateandlipid增加,提示有殘留腫瘤。

Cho/Naa分布這個地方向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對比劑的研制

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

它們能夠通過正常的生理活動以被動方式到達靶器官,如肝、脾、胰等,從而達到對病變的進一步顯示和診斷。目前,正在探究研究的有:肝特異性對比劑、胰腺對比劑、血池對比劑、腫瘤對比劑和抗原特異性對比劑。MR造影劑(ContrastAgent)注射GD-DTPA前后同一層面圖像對比SE(500/30)MR造影劑(ContrastAgent)膠質瘤注射GD-DTPA后同一層面不同序列對比左:SE(500/30)右:IR(1500/30,TI=600ms)MR造影劑(ContrastAgent)轉移瘤注射GD-DTPA后同一層面不同序列對比左:SE(500/30)右:IR(1500/30,TI=600ms)十、MR介入治療優(yōu)勢:(1)多平面三維立體定位(2)比CT更好的軟組織對比度(3)明確顯示病變相鄰血管、神經結構,有利于穿刺介入治療