医院神经外科MRI检查诊疗常规.docx

医院神经外科MR I检查诊疗常规磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。磁共 振是一种核物理现象。(一)MRI的成像基本原理与设备【磁共振(MRI)原理】含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电, 产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则 小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下，质子带正电荷，它们像地 球一样 在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场。用特定频率的射频脉冲(radionfrequency, RF)进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。停止 发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到 激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程(relaxation process),而恢复到原来平衡状态 所需的时间则称之为弛豫时间(relaxation time)。有两种弛豫时间，一种是自旋-晶格弛 豫时间(spin-lattice relaxationtime)又称纵向弛豫时间(longitudinal relaxation time)反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是900射频脉冲质子由纵向 磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间，称Tlo另一种是自旋-自 旋弛豫时间(spin-spin relaxation time),又称 横向弛豫时间(transverse relaxation time)反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化所维持的时间，称T2。T2衰减是由 共振质子之间相互磁化作用所引起，与兄不同，它引起相位的变化。人体不同器官的正常组织与病理组织的是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2 也是如此(表7Ta、b)o表7-1 a人体正常与病变组织的T1值(ms)肝140-170脑膜瘤200-300胰180-200肝癌300-450肾300-340肝血管瘤340-370胆汁250-300胰腺癌275-400血液340-370肾癌400-450脂肪60-80肺脓肿400-500肌肉20-140膀胱癌200-240表77 b正常项脑的T1与T2值（ms）组织T1T2月并月氐体38080脑桥44575延髓475100小脑58590大脑600100脑脊液1155145头皮23560骨髓32080种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。有如CT时，组织间吸收系数（CT值） 差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有T,、T2和 自旋核密度（P）等几个参数，其中乃与乙尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的（或 T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。MRI的成像方法也与CT相似。有如把检查层面分成NX, Ny, Nz一定数量的小体积， 即体素，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T1值（或T2值）， 进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。MRI检查方法】MRI的成像系统包括MR信号产生和数据采集与处理及图像显示两部分。MR信号的产生 是来自大孔径，具有三维空间编码的MR波谱仪，而数据处理及图像显示部分，则与CT扫描 装置相似。MRI设备包括磁体、梯度线圈、供电部分、射频发射器及MR信号接收器，这些部分负 责MR信号产生、探测与编码；模拟转换器、计算机、磁盘与磁带机等，则负责数据处理、 图像重建、显示与存储。磁体有常导型、超导型和永磁型三种，直接关系到磁场强度、均匀度和稳定性，并影响 MRI的图像质量。因此，非常重要。通常用磁体类型来说明MRI设备的类型。常导型的线 圈 用铜、铝线绕成，磁场强度最高可达0. 15-0. 3T,超导型的线圈用铝-钛合金线绕成，磁 场强度一般为0. 35-2. 0T,用 液氨及液氮冷却；永磁型的磁体由用磁性物质制成的磁砖 所组成，较重，磁场强度偏低，最高达0.3To梯度线圈，修改主磁场，产生梯度磁场。其磁场强度虽只有主磁场的几百分之一。但梯 度磁场为人体MR信号提供了空间定位的三维编码的可能，梯度场由X、Y、Z三个梯度磁场 线圈组成，并有驱动器以便在扫描过程中快速改变磁场的方向与强度，迅速完成三维编码。射频发射器与MR信号接收器为射频系统，射频发射器是为了产生临床检查目的不同的 脉冲序列，以激发人体内氢原子核产生MR信号。射频发射器及射频线圈很像一个短波发射 台及发射天线，向人体发射脉冲，人体内氢原子核相当一台收音机接收脉冲。脉冲停止发射 后，人体氢原子核变成一个短波发射台，而MR信号接受器则成为一台收音机接收MR信号。 脉冲序列发射完全在计算机控制之下。MRI设备中的数据采集、处理和图像显示，除图像重建由Fourier变换代替了反投影以 外，与CT设备非常相似。(二)MRI检查技术MRI的扫描技术有别于CT扫描。不仅要横断面图像，还常要矢状面或(和)冠状面图 像，还需获得T1WI和T2WI。因此，需选择适当的脉冲序列和扫描参数。常用多层面、多回 波的自旋回波(spin echo, SE)技术。扫描时间参数有回波时间(echo time, TE)和脉冲重 复间隔时间(repetition time, TR)0使用短TR和短TE可得T1WI,而用长TR和长TE可得 T2WL时间以毫秒计。依TE的长短，T2WI又可分为重、中、轻三种。病变在不同T2WI中 信号强度的变化，可以帮助判断病变的性质。例如，肝血管瘤T1W1呈低信号，在轻、中、 重度T2W1上则呈高信号，且随着加重程度，信号强度有递增表现，即在重T2WI上其信号特 强。肝细胞癌则不同，呈稍低信号，在轻、中度T2WI呈稍高信号，而重度T2WI上又略低于 中度八肌的信号强度。再结合其他临床影像学表现，不难将二者区分。MRI常用的SE脉冲序列，扫描时间和成像时间均较长，因此对患者的制动非常重要。 采用呼吸门控和(或)呼吸补偿、心电门控和周围门控以及预饱和技术等，可以减少由于 呼 吸运动及血液流动所导致的呼吸伪影、血流伪影以及脑脊液波动伪影等的干扰，可以改 善MRI的图像质量。为了克服MRI中SE脉冲序列成像速度慢、检查时间长这一主要缺点，近年来先后开发 了梯度回波脉冲序列、快速自旋回波脉冲序列等成像技术，已取得重大成果并广泛应用于临 床。止匕外，还开发了脂肪抑制和水抑制技术，进一步增加MR信息.MRI另一新技术是磁共振血管造影(magnetic resonance angiography, MRA)血管中流 动的血液出现流空现象。它的MR信号强度取决于流速，流动快的血液常呈低信号。因此， 在流动的血液及相邻组织之间有显著的对比，从而提供了 MRA的可能性。目前已应用于大、 中血管病变的诊断，并在不断改善。MRA不需穿刺血管和注人造影剂，有很好的应用前景。 MRA还可用于测量血流速度和观察其特征。MRI也可行造影增强，即从静脉注人能使质子弛豫时间缩 短的顺磁性物质作为造影剂, 以行MRI造影增强。常用的造影剂为扎一二乙三胺五醋酸(Gadolinium-DTPA, Gd-DTRA) o 这种造影剂不能通过完整的血脑屏障，不被胃粘膜吸收，完全处于细胞外间隙内以及无特殊 靶器官分布，有利于鉴别肿瘤和非肿瘤的病变。中枢神经系统MRI做造影增强时，病灶增强 与否及增强程度与病灶血供的多少和血脑屏障破坏的程度密切相关，因此有利于中枢神经系 统疾病的诊断。基于MRI对血流扩散和灌注的研究，可以早期发现脑缺血性改变。带有心脏起搏器的人 需远离MRI设备。体内有金属7植入物，如金属夹(但钛例外)，不仅影响MRI的图像，还 可对患者造成严重后果，也不能进行MRI检查，应当注意。MRI图像特点】1、灰阶成像具有一定T1差别的各种组织，包括正常与病变组织，转为模拟灰度的黑白 影，则可使器官及其病变成像。MRI所显示的解剖结构非常逼真，在良好清晰的解剖背景上， 再显出病变影像，使得病变同解剖结构的关系更明确。值得注意的是，MRI的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是MR信号强度的不同或 弛豫时间T,与凡的长短，而不像CT图像，灰度反映的是组织密度。MRI的图像如主要反映组织间T1特征参数时,为加权象(Tlw像ghted image, T1WI), 它反映的是组织间的差别。如主要反映组织间T2特征参数时，则为T2加权像(T2weigh-ted image, T2WI)。因此，一个层面可有T1W1和T2WI两种扫描成像方法。分别获得T1WI与T2WI有助于显 示正常组织与病变组织。正常组织，如脑神经各种软组织间义差别明显，所以有利于观察解 剖结构，而T2WI则对显示病变组织较好。在T1WI上，脂肪T1短，MR信号强，影像白；脑与肌肉T1居中，影像灰；脑脊液T1 长；骨与空气含氢量少，MR信号弱，影像黑。在八朋上，则与不同，例如脑脊液T2长，MR 信号强而呈白影。表7-2是列举几种组织在T1WI和T2WI上的灰度。表7-2人体不同组织T1W1和T2W1上的灰度脑白质脑灰质脑脊液脂肪骨皮质骨髓质脑膜T2WI白灰里 八、白里 八、白里 八、T2WI白灰白白灰里 八、灰里 八、2、流空效应 心血管的血液由于流动迅速，使发射MR信号的氢原子核离开接收范围之 外，所以测不到MR信号，在中均呈黑影，这就是流空效应(flowing Void)o这一效应使心 腔和血管显影，是CT所不能比拟的。3、三维成像MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任何方向断面的图像，有利于病 变的三维定位。一般CT则难以做到直接三维显示，需采用重建的方法才能获得状面或矢状 面图像以及三维重建立体像。MRI分析与诊断】观察前，要先了解MRI设备的类型、磁场强度和扫描技术条件，如TR与TE的长短， 因为它们直接影响图像的对比度，还有助于分辨T1W1和T2W1O观察MRI时，需要对每帧图像进行分析，要结合冠状面、矢状面和横断面图像进行观察， 以便获得立体的概念，便于对病变位置乃至起源作出判断。要结合T1W1和T2W1,尤其对轻 重不同的T2W1进行分析，因为比较两个加权像上病变的信号强度变化，有助于对病变性质 的判断。MRI显示解剖结构清晰而逼真，可很好地观察器官大小、形状和位置等方面的情况，所 以，引起器官形态变化的疾病有可能作出诊断。在良好的解剖背景上显示病变是MRI诊断的突出优点。在观察病变时需注意病变的位置、 大小、形状、边缘轮廓和同有关器官的关系等，还要观察病变乃、凡的长短或MR信号的强 弱与均匀性，因为这有助于病变性质的判断。例如脑水肿表现为长T1、长T2,多数脑瘤为 长T1、长T2,含脂类病变表现为短T1和不同程度的长T2。血管由于流空效应而显影，故 可分析病变同血管的关系。【动态MRI动态MRI是在持续注射增强剂的同时进行MRI检查的方法，可以提高垂体微腺瘤的检 出率。垂体微腺瘤在MRI上表现垂体内部的低信号，由于垂体前叶组织的血运较垂体微腺瘤 的血运丰富，所以垂体前叶的增强早于垂体微腺瘤，而垂体微腺瘤的信号与组织的灌注、细 胞外空间大小以及增强剂的穿透性有关。普通增强MRI是在注射增强剂以后进行扫描，不能 捕捉到垂体微腺瘤与垂体组织增强的时间差，而动态MRI是在持续注射增强剂的同时扫描， 能显示出这一时间差。垂体组织开始增强的时间是注射增强剂后的1分钟。垂体微腺瘤在普 通平扫MRI的阳性发现率在60%,增强MRI扫描可以提高垂体微腺瘤的阳性发现率5%-10%, 而动态MRI可提高阳性发现率约5%-20%,使垂体微腺瘤的MRI阳性发现率达到80%-90%0在 分析垂体微腺瘤的动态MRI图像时，应注意垂体病变和周围垂体组织增强的差异性，低信号 病灶的均匀程度，以及病灶边界的清晰程度。以便术中能更准确地发现病变。由于病变较小， 当垂体微腺瘤位于垂体前叶中央或靠近中央时，病变往往为圆形或椭圆形，而当病变位于垂 体前叶的侧方时，病变多表现为与周围相适应的不规则形状，如靠近海绵窦时，出现三角形。（三）脑功能磁共振技术【磁共振波谱】磁共振波谱（magnetic resonance spectros-copy, MRS）是一种利用核磁共振现象和化 学位移作用，进行特定原子核定量分析的方法。其基本原理与磁共振成像（MRI） 一致。化 学位移和自旋耦合现象使含有同一种原子核的不同化合物中的不同分子集团在频率轴的不 同位置被分别表示出来，它们构成了波谱的精细结构，而分析这些波谱的特征、变化和相互 关系等，据此推测人体的病理生理信息，构成了医学波谱分析的主要内容。MRS是一种无创 性的新型脑功能影像学检查方法。目前，利用MRS已经对多种原子核进行过测定，并已逐 渐在临床上取得了一定进展。其中，应用最多的是1H和31P。MRS在脑功能研究方面主要应 用于：癫痫灶的定位、脑卒中、脑肿瘤、出血、创伤、白质病变、感染性疾病、AIDS、新生 儿脑病、代谢及系统性疾病、精神神经性疾病等。该技术尚存在操作时间长、空间定位方法 待改进、数据 后处理复杂等缺点，并且，谱线变化的意义也有待进一步深入探讨。因此， 我们相信，这种新兴的磁共振检查项目与传统磁共振影像相结合，将显示巨大的发展潜力。【磁共振弥散成像技术】磁共振弥散成像技术是增加采集方向，克服成像结构内的水各向异性扩散特征的成像方 法，是目前在活体上测量水分子弥散运动与成像的惟一方法，最常用的MRI弥散成像技术 主要包括弥散加权成像（DWI）和弥散张量成像（DTI）O DWI成像速度快，图像信噪比高，其 对早期和超早期脑梗塞的诊断价值已得到充分肯定。DWI结合MRS可对颅内肿瘤性病变和非 肿瘤性病变进行鉴别诊断，同时能够指导脑内肿瘤的分级。此外，DWI对鉴别良、恶性脑膜 瘤也有一定的价值，还可对脑肿瘤治疗后是否存在肿瘤残留或复发进行评价判断。DTI目 前主要用于脑白质束成像。由于采集方向增加和分辨力提高，可获得三维的白质束图像。DTI 可了解正常人白质纤维束随年龄变化的特点，以及病变造成的白质纤维束受压、移位、变形、 浸润与破坏。对脑白质营养不良及脱髓鞘病变、外伤后记忆丧失、脑梗死后白质损伤、脑内 肿瘤对白质束的损害以及精神分裂症等分析，具有独特的价值。为病变诊断与鉴别诊断提供 了更多信息，也为手术方案的制定、术后随访提供依据。但DTI也有其局限性，包括：弥散 梯度引起涡流，使纤维束方向确定不可靠;磁不均匀性使图像扭曲变形，影响DTI定量分析； 较小纤维束显示不佳或不能显示;受水肿等因素影响，导致受压与破坏判断不确切等。因此， DTI只能作为病变诊断与鉴别诊断的补充信息。【功能磁共振成像】目前，临床中主要应用脑组织血氧水平依赖法(blood oxygen level dependent, BOLD) o 可以探查与认知、感觉和运动功能相对应的神经元活动所在的脑活动区。最直接的临床应用 是：当病人的损伤部位于重要的功能区相邻时，其可做出术前的功能区测绘图，以帮助神经 外科医师在最大程度地切除病灶的同时，最大程度地降低神经功能缺陷。止匕外，BOLD也可 应用于其他精神神经疾病的研究，如精神分裂症、帕金森病、药物依赖、早老性痴呆等。(四)脑磁图为新型的无创性脑功能成像技术。通过探测器可一次性记录脑电磁信号，将脑磁图获得 的电生理资料与磁共振获得的解剖结构资料叠加成像，把人脑解剖结构和功能融合在一起。 具有很高的时间和空间分辨率，能实时了解脑电磁生理变化。目前主要用于癫痫灶的定位和 脑功能区术前定位，显示病变与脑功能区的关系，有助于选择适宜的手术入路和避免术中对 病变周围功能区的不必要损害，以提高手术治疗效果，减少并发症的发生。因检查费用昂贵， 目前仍未能广泛应用于临床。