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快速自旋回波序列
fast spin echo
FSE
FSE 序列主要是采取改變數據充填K-空間的方法,即將一個TR間期取得的多個回波的數據,同時放入一個K-空間。這樣就有效地大大縮短掃描時間,所得圖像也接近常規自旋回波序列(conventionalSEsequence,CSE)所得的質量。
FSE快速掃描序列的主要優點,除掃描時間比CSE縮短2∼32倍,(甚至更多,主要取決于所選用的回波數目ET,即echotrain)外,圖像的顯示非常酷似CSE圖像。FSE的T2WI圖像質量高,運動性和磁化性偽影均較少,故在臨床上應用范圍甚廣,除用于中樞神經系統外,體部各組織器官檢查的應用(如腹部、骨骼肌肉系統)也很普遍
快速梯度回波序列
fast grakient enho
也是近來開發的快速掃描序列,它利用磁化准備脈沖( mangnetizationpreparedpulses),使成像時間明顯縮短至1秒甚至毫秒級,用動態MRI檢查,例如關節運動學,器官灌注等的觀察。
磁共振頻譜學檢查
MR spectroscopy
MRS
MRI 與MRS是相結合的檢查,主要用于腦部和心臟疾病的早期診斷,治療監測等的深入研究。近期應用范圍在不斷擴大,先后有不少關于應用肝、腎、骨骼、骨髓、肌肉、代謝性疾病、愛滋病性腦病等疾病的活體MRS研究報告。這些檢查是通過對“感興趣區的“1H、31P、23Na、13C、19F等的MR頻譜掃描所示,在代謝過程中有關各原子的中間代謝產物(metabolites)的有關頻譜學參數,例如,波形,波峰值(濃度),化學位移量,T1,T2時時間等的變化的測量和分析,提供診斷信息。進行腦部的MRS檢查時,可觀察到含有膽減(choline,cho)的化合物,以及肌酐(creatine,Cr)、乳酸鹽(lactate)`N-乙 天科酸鹽(N-acetylaspartate,NAA)等腦組織新陳代謝中間產物。其中膽鹼含于細胞膜脂內,細胞生長活躍時,可見膽鹼升高﹔NAA反映腦神經元細胞的完整性。腦腫瘤時,見膽鹼增高,而NAA降低,表現比例失調,乳酸或乳酸鹽成分增多時乏氧代謝的表現。肝性腦病時,MRS.檢查可出現谷氨 胺、膽鹼、肌酐,等降低﹔腦卒中病人MRS檢查如顯示NAA,磷酸肌酐,以及乳酸鹽下降,表示病程恢復緩慢。MRS檢查,還可給腦瘤病人放或化療后,提供腦細胞存活,細胞血供,以及腫瘤細胞壞死等過程的定量監測。磷炭的MRS檢查,對于揭示人體的能量代謝,碳水化合物的分解與合成,糖的酵解過程等,都能提供十分寶貴的信息。近期國內外學者對原發性癲癇病人,用MRI和MRS進行外科手朮前的定性與定位檢查,獲得了行之有效和可靠的效果﹔對老年性痴呆症(alzheimerdementia)診斷的MRS研究,也取得了很好的進展。
MRS 的臨床應用目前還有一些問題亟待解決。這些問題主要是:定位診斷的准確性有待進一步提高,頻譜圖像的信噪比仍不夠理想等。可望隨著表面線圈的改革、更新。新的掃描序列和軟件的開發和啟用,MRI與MRS相結合將會有更好的前景,將會得到更廣泛的臨床應用,為疾病的早期診斷提供更加丰富有關重要價值的,除形態特征以外的生化及代謝信息。
快速掃描
MRI 臨床應用的早期(80年代的中期)其成像掃描序列,主要為自旋回波(spin-echo)序列。
90 年代以來,MRI快速成像掃描序列又有更新的發展,出現了一些掃描速度更快,圖像質量也能適應臨床診斷需要的成像序列。
平面回波成像技朮
echo planar imaging technique
EPI
這是目前MRI最高速的成像技朮。EPI高速成像的主要方法是利用單個的自旋回波或梯度回波,收集成像所需要的各部分的掃描數據。但瞬時(單次激發,singleshot)EPI對MPI系統的靜磁場梯度磁場要求很高﹔前者要求在1。5Tesla以上,后者則需有高強度,高切換速度(slewrate),最短的起時間(maximumgradientdutycycle)而且MRI系統不還需有帶寬的射頻接收器。目前,EPI技朮的成像掃描速度為每個切層圖像所需時間20-100ms(毫秒),每秒鐘得10-50幅圖像,圖像的信噪比(清晰度)能達到診斷要求.。為此,EPI為動態MRI掃描,創造了必要的條件。目前借檢查(runctionalMRI),心臟大血管的形態和功能檢查或實時MRI電影檢查﹔EPI所需掃描時間很短,以毫秒計算,所以也用于小兒的MPI檢查或不能很好配合病人的檢查。因為EPI技朮要求的靜磁場、梯度磁場以及相關的軟件需要較巨大的投資,目前這項技朮的普遍開展受到了一定的限制。
磁共振血管造影朮
MR angiography
MRA
1. 時間飛逝(timeorrlight,TOF)法:TOF法主要使用多次重復的射頻脈沖,使血管周圍的靜態組織處于“飽和”狀態,從而發出很低的MR信號或不發出信號組織,反之,呈:“不飽和狀態”的流動血液源源不斷地流入受檢部位,發出明亮的高MR信號而成像。
2. 相位對比(phasecontrast,PC)法:PC法主要利用兩個極性相反梯度脈沖磁場的作用,使血管周圍的靜態組織質子產生的正負相位變化相互抵消,不產生或僅產生低MR信號(呈灰暗),而流動血液的情況則相反,可產生“非零相位移”(netnon-zerophaseshift),發出MR信號而成像(表3-5)。
MRA 目前的臨床適應証正在日益擴大,近年來除用于顱頸部頸動脈和椎動脈疾病(梗阻與狹窄等)的檢查,顱內血管畸形,血管閉塞,動脈瘤,動靜脈等的檢查﹔也用于肝移植手朮前肝臟血管系統的評估,腎動脈狹窄,以及周圍血管疾病的檢查等。心臟大血管的應用方面MRA除用于觀察心臟大血管的形態和能外,對冠狀動脈的顯示也已基本成功,對冠狀動脈主要分支的狹窄阻塞的診斷,檢查朮后是否通暢的監測以及肺動脈栓塞的診斷等都有較大的應用價值。
但是,從整體看來, MRA的實用價值仍有待進一步提高,主要表現對動態和血液動力學的觀察,空間分辯能力,診斷的可靠性等方面都不如常規X線血管造影。目前,MRA在多數臨床情況下,多作為初步的篩選手段,仍不完全代替常規X線血管造影。
腦功能性 MRI檢查
functional MRI of the braibn
fMRI
1. 造影法:主要利用腦神經細胞進行上述活動時,由于耗氧量增加,血流量亦相應增加的原理。用高分辨和高速度或超高速度MRI系統,注入MR造影劑(Gd-DTPA)后掃描,測量“感應趣區”的血流量變化,并獲得該區MR信號增強的圖像。
2. 血氧水平依賴對比法(BloodOxygenationLevelDependentContrast,BOLDC):血流成分中,去氧血紅蛋白(deoxygenatedhemoglobin)是順磁性物質,氧化血紅蛋白(oxygenatedhemoglobin)是逆磁性(diamagentic)的。實驗証明,人腦對視覺、聽覺的刺激,或局部肢體活動,可使相應功能腦區的血氧成分和血流量增高,靜脈血中去氧血紅蛋白數量亦增多。順磁性的去氧血紅蛋白可在血管周圍產生“不均勻磁場”,使局部組織質子“相位分散”加速,因此,用梯度回波或平面回波(EPI)序列掃描時,可在T2或T2*WI圖像上,顯示局部MR信號增強。這就是BOLDC腦功能MRI檢查的大致機理。
腦 fMRI檢查目前更多的仍在研究階段,用以確定腦組織的功能部位。臨床已用于腦部手朮前計划的制定﹔如癲癇手朮時,通過fMRI檢查識別并保護功能區﹔了解卒中偏竣病人腦的恢復能力的評估,以及精神疾病神經活動的研究等等。
磁共振成像
1 檢查前的准備:作好病人的思想工作和解釋工作,以取得病人在檢查中更好的配合,并盡量減少“幽閉恐怖症”的發生。
1 )如果可能,告知本檢查的目的。
2 )告知MRI為“完全性無痛和無損傷性”檢查,以解除一些病人以為本檢查和X線和CT一樣,“會傷害身體”的思想負擔。
3 )一般一個部位的常規MRI檢查,需時20~40min。應將此實際情況告訴病人,以使其心理有所准備,更好地配合檢查。
2 注意事項:
1 )MRI檢查需要較長時間,要獲得質量滿意的圖象,以下兩點需加注意:
囑病人在掃描過程中,受檢部位保持穩定不動﹔呼吸活動盡量維持平和均勻,以盡可能地減少“偽影”。
要使檢查能在舒適的體位下進行,檢查床面鋪以適當的軟墊,膝關節墊高,使兩下肢放松等。
2 )由于MRI檢查時,病人須進入高磁場,故需注意:
最好能象登機前進行的一樣,剔除病人隨身的一切順磁性金屬物品。
詳細詢問病人有無體內彈片滯留或金屬止血夾,金屬家體等留置的歷史,以防止上述物體在體內移動,損傷重要臟器或大血管。檢查這類病人時,須持十分審慎態度。帶有心臟起搏器的病人,應絕對禁忌檢查。
3 )腹部MRI檢查,還應作好以下兩點:
上腹部檢查宜空腹,檢查前飲 300~500ml的水,使胃內液體與肝臟左葉能形成比較明朗的對比而有利于診斷。
下腹檢查前半小時左右,最好能飲 500ml的水,使膀胱充盈,可有助于觀察膀胱,以及臨近組織器官病變對其形態產生的變化。
中樞神經系統
( 1)腦腫瘤
腦內腫瘤:大多數膠質瘤和轉移瘤的 MR信號缺乏特征性,但MRI通過多種方向的切層掃描,較CT更加全面的明確腫瘤的部位及周圍結構的關系。由于MRI不受骨質及空氣偽影的影響,對靠近顱底,后顱窩及腦干的診斷較CT容易。腫瘤的鈣化對鑒別診斷有一定價值,CT對發現鈣化灶十分敏感而MRI顯示常有困難。在多數情況下,MRI區分瘤體與周邊水腫的能力遠不及增強CT。不過,采用Gd-DTPA能克服MRI這一缺陷。MRI對膠質瘤及轉移瘤的組織類型推測比較困難。
腦膜瘤:與正常腦組織比較,腦膜瘤的信號強度改變不明顯, MRI對腦膜瘤的觀察不如CT直觀。目前MRI不能全面提供腦膜瘤的血供情況,因此有時朮前仍需要腦血管造影或Gd-DTPA-MRI檢查。
鞍區腫瘤: MRI能明確腫瘤的部位,范圍,大小和腫瘤的性質,特別是對明確腫瘤與基底動脈環,海綿黷,三腦室和視叉的關系,有很高的價值。通過冠狀及矢狀切層,對鞍區腫瘤的觀察較CT直觀。
( 2)腦血管病變
腦出血:急性期腦出血 MRI信號不明顯,多為等信號,而CT則表現為高密度,很容易發現,因此,鬧出血急性期應首選CT檢查。到腦出血的亞急性期,血腫T1值縮短明顯,而T2值也明顯延長,故MRI不論在T1或T2WI像均為高信號,而部分血腫在亞急性期血腫首選MRI檢查。
腦梗塞: MRI發現腦梗塞較CT敏感,發病后6小時即可發現,能明確梗塞大小,范圍和部位,對腦干和后顱窩梗塞明顯優于CT。但CT發現出血性腦梗塞較MRI敏感。
動脈瘤和動靜脈畸形: MRI不需造影能直接觀察到動脈瘤壁,瘤腔內血栓,動靜脈畸形血管團和繼發性改變,在診斷價值方面與CT相似。臨床手朮治療前一般還需要腦血管造影全面明確變于顱內血管關系。
( 3)脫髓鞘疾病:多發性硬化的CT掃描常為正常,MRI則几乎能發現絕大多數的病灶,尤其是T2WI成像更加敏感。目前MRI是脫髓鞘疾病的首選方法。
( 4)感染性疾病:MRI顯示腦炎和腦膿腫的作用與CT相似,但對發生在白質的炎症,則MRI更容易發現。
2. 頭頸部疾病:由于MRI能做多種切面的成像,且不存在骨及牙齒的偽影,因此十分適合于頭頸部腫瘤的檢查,特別是明確鼻咽癌侵犯范圍、頸部淋巴結轉移和鑒別鼻咽癌放療后復發或纖維化方面優于CT在評價眼眶內腫瘤范圍與結構的關系訪方面優于CT。
3. 脊柱及脊髓病變:MRI能直觀地顯示脊髓腫瘤的大小、部位、范圍和鑒別實質性與囊性腫瘤,其診斷價值與椎管造影相似,但略優于CT。目前,MRI是脊髓空洞症首選檢查方法。對椎間盤突出的判斷與CT或椎管造影相當,但診斷椎管狹窄則不及CT和椎管造影。
4. 胸部病變:MRI特別適合于肺門及縱隔腫塊或轉移淋巴結的檢查。在顯示腫塊與肺門、縱隔血管關系方面優于CT,但觀察肺門較小結節病灶和支氣管的侵犯略差于CT。
5. 心血管疾病:MRI無需造影劑能直接觀察心臟及大血管結構是其突出優點。對一些心臟腫瘤、先天性心血管疾病、心肌病及缺血性心肌病等的診斷價值與超聲相似,但觀察心臟功能不及超聲和核素檢查。超聲是心臟瓣膜病變的首選檢查手段。MRI雖能顯示冠脈近端,但不能代替冠脈造影。MRI對主動脈瘤的診斷價值與CT相似,但目前CT及MRI均不能完全代替動脈造影。
6. 腹部疾病
( 1)肝和膽管系統:原發性肝癌及肝轉移瘤的MR信號強度缺乏特異性,但MRI能明確腫瘤的大小、位置及其與肝門靜脈關系﹔對肝海綿狀血管瘤的診斷與核素肝血管掃描及動態CT掃描相似﹔對肝囊腫檢出較超聲更敏感。MRI也能發現膽管擴張、膽囊結石及膽管腫塊,但與CT及超聲比較沒有更多的優點。對肝硬化的診斷作用,MRI與CT相比,前者略遜于后者。
( 2)胰腺病變:胰腺的MRI檢查的主要難點是MRI無實用性腸道造影劑,因此胰頭與十二指腸常難分辨。當病人缺乏大量體部脂肪時,胰腺邊界就顯示不清。因此,目前CT仍然是胰腺疾病的首檢方法。
( 3)腎臟及腎上腺疾病:MRI對腎及腎上腺的論斷價值與CT相當,能顯示腫瘤大小、位置、信號變化及其與下腔靜脈及腎門靜脈關系,MRI對良惡性腫瘤的鑒別有困難,但對惡性腫瘤的分期優于CT,對CT檢查結果可疑或碘過敏的病例,可首選MRI檢查。腎結石的檢查宜選用CT和超聲。腎功能的檢測,核素掃描有很高價值。
7. 盆腔疾病:MRI對前列腺癌與良性前列腺肥大的鑒別有困難,確診仍需要穿刺活檢。對子宮肌瘤、子宮頸癌、盆腔淋巴結轉移、卵巢囊腫、子宮內膜異位症等的診斷價值優于CT。觀察膀胱癌和前列腺癌向外侵犯方面較CT准確。通過直腸內表面線圈的應用,可有效提高上述病變,尤其前列腺和子宮病變的分辨。
8. 肌肉和骨骼系統疾病:MRI對發現骨轉移瘤及骨無菌性壞死較放射性核素敏感,能明確骨及軟組織的腫瘤的部位、范圍及侵犯程度。此外,還能夠發現膝關節半月板及韌帶損傷.
磁共振擴散(彌漫)加權成像朮
MR Diffusion-Weighted Imaging
MRDWI
腦梗塞的診斷,用常規成像序列(SE或GRE)檢查時,一般需要到發病6h后,方能查得其病理過程﹔但用MRDWI檢查,則在發病后20∼30min,即可見到局部的擴散作用增加,呈現相應的病理MR信號。
腦神經組織中,神經纖維及其髓鞘的走行具有一定的方向性﹔這種方向性對擴散作用(擴散系數)有重要影響。其擴散方向與神經纖維和髓鞘軸向相垂直者,它的擴散作用明顯受抑制,僅及其與神經纖維和髓鞘方向相平行者的 1/2到1/3,借這種由于擴散方向不同引起其擴散作用的明顯差異,可有效地利用于腦神經脫髓鞘疾病與多種在其他成像序列上難以鑒別的病理過程,如Wallerian變性,肌萎縮性側索硬化症,腦白質病,腦血管病,神經膠質增生,腦水腫……等相區別。
目前國外不少作者們正在對心臟、肝臟、脾臟、腎臟、肌肉等組織的擴散作用特性和規律,進行系統和深入的研究,已求得了各個不同組織各自的“實際擴散系數( ADCs)”,可望不久的將來,MRDWI不單只應用于顱腦神經系統疾病的診斷,亦可從人體其他臟器擴散作用的水平,提供嶄新的,其他MRI成像序列得不到的診斷信息,從而進一步丰富MRI成像診斷的內容。
磁共振成像造影
1. 細胞外(Extracellular)MRI造影劑:這類造影劑的特點是經血管注射后,造影劑分子迅速通過血管壁彌漫散于細胞外間隙,然后以“原型”(無任何形式或結構變化)返回血液并經腎臟排泄。這類造影劑以Gd-DTPA雙葡甲酸[商品名:馬根維顯、釓顯(磁顯)葡胺……]為杰出代表,已廣泛地應用于臨床。同類型造影齊有:Gd-DOTA葡甲酸,Gadoteridol等。
這類型造影劑還可有負性強化(增強)效果者(增強后呈負影),如 Dy(鏑,Dysprosium)-DTPA和Dy-DTPA-BMA等。
2. 血池(Blood-pool)MRI造影劑:細胞包MRI造影劑由于分子量小,很快便從血管逸出至細胞包間隙,因此不利于血管及血MRI顯示。為克服上述不足,有學者通過研究血管和血池的解剖和病理,將小分子量的細胞外造影劑與大分子蛋白或其他大分子物質結合,使之不易通過血管到細胞外,從而能有更長的時間存留于血管及血池,達到診斷的目的。
這類造影劑有:白蛋白( albumin)-(Gd-DTPA),右旋糖酐(dextran)-(Gd-DTPA),多賴胺酸(polylysine)-(Gd-DTPA),順磁性脂質體(paramagneticliposomes)等。
負性血池造影劑有:白蛋白- (Dy-DTPA)等,這類型造影劑都還在試驗或剛剛進入臨床,取得了一定的經驗和效果。
3. 細胞內(Intracellular)或細胞結合(Cell-bound)MRI管注入后造影劑分子可進入特定組織細胞內(如經肝細胞、網狀內皮細胞、淋巴結……等),然后再經相應的渠道和腎臟排泄。因此,借這些造影劑特殊的藥代動力學特性,可增強特定組織器官與病灶之間的對比,提高對病灶的檢出率和診斷准確率。這類造影劑為此又稱為“器官特異”(organspecific)造影劑。它們當中有:
( 1)能與肝細胞結合者,如,Gd-BOPTA,Gd-EOBDTPA,Mn(錳)-DPDP,Fe(鐵)-HBED,Fe-EHPG。
( 2)能與網狀內皮系統Kupffer細胞結合者,如順磁性脂質體-Gd-DTPA等。
( 3)對腫瘤細胞特異者:金屬 (metallo-porphylins),腫瘤抗體-Gd-DTPA等。
( 4)有些這類造影劑可有負性增強效果,它們當中有:
對肝細胞特異的阿拉伯膠半乳聚糖超順磁性氧化鐵超細微粒( arabinogalactanultrasmallsuperparamagneticironoxide)﹔
對網狀內皮系統以及淋巴結組織特異的超順磁性氧化鐵微粒( superparamagneticironoxideSPIO),超順磁性氧化鐵超細微粒(ultra-SPIO,USPIO),氧化鐵超細微粒單晶體微聚合體(MION,monocrystallineironoxidenanopolymer),超順磁性脂質體(superparamagnetic-liposomes)等。對腫瘤細胞特異性的MION-免疫球蛋白(MION-immunoglobin)。
這些造影劑也多數仍在研究中或初步進入臨床試驗,有待進一步完善。
4. 胃腸道MRI造影劑:腹部MRI檢查,棘手的問題是有時難以將腹腔內病灶與胃腸道相區別。為減少二者混淆的可能性,當前臨床上使用或正在試用的造影劑有:
( 1)陽性胃腸道MRI造影劑
水溶性者: Gd-DTPA溶液,枸櫞酸銨鐵(ferricammoniumcitrate)。
非水溶性者:植物油,脂肪類,蔗糖聚酯 (succrosepolyester)等。
( 2)負性(陰性)胃腸道MRI造影劑
水溶性者:超順磁性氧化鐵溶液( SPIO)、硫酸鋇懸液、白陶土溶液(clays,內含水硅酸鋁)等。
非水溶性者:產氣微粒,過氟辛基溴化物 (perfluorooctyl-bromide)等。
可望不久的將來,隨著上述及更多的 MRI造影劑應用于臨床,MRI的診斷范圍會更加廣闊,診斷的可靠性和准確性定會提高到一個新的水平﹔MRI診斷也將同時通過造影劑的特異體內代謝過程(藥代動力學過程),從另一個方面提供除形態以外的、寶貴的功能信息。
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