MRI技术进展及临床应用.pptx

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1、MRI技术进展特点硬件和软件齐头并进，软件进步更快，更注重临床实际应用。设备发展的两极化明显，高档设备用于临床研究与功能的开发，低档设备移植高、中档设备已开发较成熟的功能和软件，改善性能指标，拓宽适用范围。成像速度越来越快，实时成像逐步应用于临床。解剖成像与功能成像相结合。影像诊断与介入治疗设备相结合。第1页/共73页MRMR设备硬件的发展MR设备硬件的发展开放型磁体设计和中场超导开放式MRMR设备初衷是强调作介入治疗及检查中的监护等性能，实际用于介入治疗的机会远少于常规诊断性操作。性能逐年提高，图像质量、可实施的功能、成像速度等性能已可达到较高水平，甚至不排除高场设备将来向开放型设计转化的可

2、能性。较高的场强、改水平磁场为垂直磁场设计。梯度场强(可达15mT/m到20mT/m)和切换率进一步提高，场均匀性更好，体积和重量更小。第2页/共73页MRMR设备硬件的发展专用MR设备目前MR专用机已作为成熟的机型推广，部分医院采用搭配添置通用MR机和专用MR机。MR专用机主要有头颅专用机、心脏专用机与骨与关节专用机，头颅与心脏专用机为高场(或超高场)机，如3.0T甚至4.7T设备；骨与关节专用机倾向为中、低场开放型设备。研究应用及临床应用第3页/共73页MRMR设备硬件的发展梯度场强改进梯度场强决定切换率及最短TR、TE、图像矩阵大小、成像速度、最小回波间隔等性能参数。但较高的梯度场会伴有

3、磁体内很强的梯度噪音及神经肌肉刺激。增加梯度场强：可增加到30-40-50mT/m30-40-50mT/m，同时伴有以下不同的技术措施。第4页/共73页MRMR设备硬件的发展梯度场强改进双梯度系统：在磁体线圈内，内置较短的梯度线圈，局部迭加较高梯度场，切换率可达150150，用于功能性检查。组合表面线圈系统：在头线圈上附有一组梯度线圈，工作时形成了与双梯度系统类似的迭加梯度场，场强可达60mT/m60mT/m，切换率可达400400，适用于在高场条件下实施功能成像。多通道+多方向采集和多通道快速成像系统：是提高有效切换率的一种方式，可使30mT/m的梯度场强相当于60mT/m者，切换率也可达4

4、00，使用时无神经肌肉刺激。第5页/共73页MRMR设备硬件的发展磁体降噪设计：体线圈内置真空层及几种技术的综合。据介绍可使噪音水平下降90%。线圈的发展：各部分线圈相控阵化，提高信噪比；联合相控阵线圈用于全身各部位联合检查；新型线圈不断开发（如对称性体线圈）。MR磁体进一步紧凑化：液氦消耗大幅度降低，运行成本下降。重建速度进一步增加：最快可达120帧/s，实时成像成为可能。第6页/共73页MR设备软件功能的发展功能性MRI(fMRI)已经发展了数年的fMRI从广义上主要包括灌注成像、弥散成像和脑皮质功能定位。灌注与弥散成像较早应用于颅脑，近年试用于心脏。近年内fMRI的发展明显拓宽了原有的概

5、念与应用范畴。第7页/共73页功能性MRI(fMRI)神经学功能性MRI显微水、微血管动力学、血氧/流消耗成像等实时fMRIfMRI，快速实时显示。螺旋fMRIfMRI，利用在K-K-空间螺旋采集的技术得到各种脑血流灌注的信息，如rCBUrCBU、rCBFrCBF、rMTTrMTT等。弥散成像，进一步提高设备可达到的B B值，4000-100004000-10000，从而获得更高分辨力的弥散影像弥散与灌注成像误匹配成像，利用计算机技术把两种影像迭加，通过对比可提高病变显示率第8页/共73页功能性MRI(fMRI)神经学功能性MRI动脉血质子自旋标记成像。抗血管生成因子辅助fMRIfMRI。张力

6、性成像(tensor imaging),(tensor imaging),通过采集六个不同方向的相位编码，测定组织张力差别的成像方法.其它fMRIfMRI的新技术，如快速T T1 1FLAIR(+FLAIR(+对比剂注射)、FR FR FSEFSE、相位敏感IRIR、快速SETSET2 2、自旋-弥散成像等。第9页/共73页DW-EPI诊断急性脑梗塞FLAIRFLAIRlDiffusion-weighted EPI demonstrates acute stroke in parietal lobelSub-acute,chronic lesions appear isointense or

7、hypointense relative to acute lesionlFLAIR+DW-EPI used to differentiate new from old lesionsDW-EPIDW-EPI陈旧区陈旧区细胞毒性细胞毒性水肿区水肿区第10页/共73页Negative Enhancement Integral(NEI)rCBV灌注成象研究第11页/共73页Mean Time to Enhance(MTE,MTT)新浪潮软件灌注成象研究第12页/共73页 Patient Status:post surgery and radiotherapy for glioblastoma EP

8、I imaging is added to conventional MR to generate CBV Maps CBV Map can differentiate recurrent tumor from necrotic tissue or edemaEdema orRecurrent Tumor?Recurrent tumornot seen on T2 or T1Recurrent TumorCBV MapT2T1新浪潮软件脑血流灌注诊断术后肿瘤再发第13页/共73页lSt.Lukes Hospital,Milwaukee,WI,Breger et al.FLAIR vs.Diff

9、usionFLAIR vs.Diffusionreveals acute infarctreveals acute infarctDiffusion vs.DSCreveals tissue-at-risk弥散成像和灌注成像诊断急性脑梗塞弥散成像和灌注成像诊断急性脑梗塞NEI图MTE图第14页/共73页 human brain mappingfMRI临床应用临床应用:功能区域定位功能区域定位刺激反应程度刺激反应程度手术计划系统手术计划系统非损伤性治疗非损伤性治疗第15页/共73页AVM Patient presenting with AVM in middle temporal lobe fM

10、RI of auditory activation performed with EPI imaging Eloquent region involved with auditory reception indentified posterior and superior to AVM -avoided and preserved during subsequent treatmentAVMHospital of the University of Pennsylvaniaauditory receptionfMRI用于手术计划系统听觉中枢反射区第16页/共73页 Provides the c

11、apability to obtain the apparent diffusion coefficient of underlying tissue and exp(-b*ADC)to eliminate/reduce T2-shine through effectsFLAIRFLAIRDWIDWIexp.ADCexp.ADCADC Mapping-FuncTool99第17页/共73页F Diffusion Tensor Imaging Diffusion Tensor Imaging n n T2+6 diffusion directionsT2+6 diffusion directio

12、nsn n anisotropy map-anisotropy map-visualize white matter tracts visualize white matter tractsn n True isotropic diffusion image True isotropic diffusion imageDiffusionTensor ImagingT1-PostFLAIRADCRelativeAnisotropyImage Courtesy of Dr.Tsuruda,University of Utah第18页/共73页Clinical Applications of Rea

13、l-time fMRIImage Courtesy of Dr.Jackson,Dr.Sawaya,Dr.LeedsMD Andersen Cancer Center,HoustonSurgical PlanningLeft-handfinger tapping第19页/共73页功能性MRI(fMRI)心脏功能性MRI利用心脏灌注脉冲序列可在极短时间(20s)内实时显示一系列心肌灌注信息。可显示和计算一系列心脏的形态学和功能信息，如心壁运动、流速测量、粥样斑块特征、左室功能(全部、局部)、动态心功能(与静态对比)等。冠状动脉高分辨率3D螺旋MRA，可和灌注成像技术互相补充。第20页/共73页S

14、peed,Performance and Reliability Dedicated CardioVascular MR Ultrafast Techniques Tissue Characterization Coronary Myocardial Perfusion Detection of Infarct Time resolved MR angio Vessel Wall Imaging Interactive real time Flow quantification第21页/共73页22ECG-Gated Double IR FSEAddenbrookes Hosp.,Cambri

15、dge,UK第22页/共73页MR High resolution image of aortic valveCardiac Morphologyn nAortic valve imagingAortic valve imagingECG-gated black blood FSEBlood&fat suppressed using Dbl/Trpl IRHigh resolution images of aortic valve,comparable to EchoNHLBI,GEMSEpstein et al.Echocardiography image of aortic valve第2

16、3页/共73页The most powerful system in the industry 第24页/共73页Clinical MR Ventricular Function/MorphologyLCE-NHLBI 16 sec breath-hold Full R-R coverage High spatial and temporal resolutionFASTCINE第25页/共73页Excellent Soft Tissue Contrast for Tissue CharacterizationKerckhoff Heart Klinik,GermanyIdentificati

17、on of fatty infiltration in the infarcted regionfat suppressedT1 breathhold第27页/共73页Excellent Myocardial DefinitionNew techniqueClear delineation of myocardiumHigh blood signalHalf the scan time第28页/共73页Ultrafast Imaging of the Coronaries2D breathhold3D breathhold第29页/共73页3D BreathholdLeft CoronaryR

18、ight CoronaryAortic RootLeft Circumflex第30页/共73页Left Coronary Artery StenosisUniversity Hospital,RotterdamConventional Angiography3D Breathhold MRAVolume Rendered第31页/共73页Kerckhoff Heart Klinik,GermanyClear Visualization of the Coronaries2D Breathhold:10 sec2D Breathhold TSE第32页/共73页Coronary MR Angi

19、ographywithout contrast agentERESA Imaging Center,Valencia,Spain第33页/共73页Coronary MR AngiographyUltrafast 3D imaging in 23 seconds Northwestern University,Chicago第34页/共73页High Speed Coronary MRA Northwestern University,ChicagoUltrafast 3D imaging in 23 seconds第35页/共73页 Myocardial Perfusion First Pas

20、s Dynamic ImagingSubsecond imaging Following IV injectionA bolus of contrast agentPerfusion deficit seenpre-contrast第36页/共73页Dynamic first-pass perfusionBreathhold T2pre-contrastPatient with SubendocardialInfarctLesion Detection and Myocardial Perfusion第37页/共73页Stenosis in a branch vesselof the circ

21、umflex coronary arteryMyocardial Viabilityfast and robustdetection of infarctsNorthwestern University,ChicagoWall Motion StudyViability Study第38页/共73页Real Time ImagingInteractivity True flexibilitywithout ECG triggeringfree breathing第39页/共73页磁共振血管成像(MRA)(MRA)对比增强MRA：有钆剂自动密度跟踪软件。此外非钆剂对比剂增强MRA，可对比剂在血管

22、内廓清时间长达2小时。短TE技术，TE时间已从过去2-3ms减少到0.6ms。提高成像与重建速度：可作实时或近于实时成像，做期相精确的动态MRA。大矩阵采集：提高MRA对小血管的分辨能力，使用10242甚至20482矩阵原始影像的采集。第40页/共73页磁共振血管成像(MRA)(MRA)薄层块多层块重叠采集伴伪影抑制技术：消除MOTSA技术的阶梯状轮廓，重建更自然的血管影像。步进MRA：类似DSA步进方式的分段成像并进行拼接，得到完整的下肢血管影像。4D与血管内窥镜显示：关于4D的概念不尽一致，有解释为增加了时间轴；另有解释为在3D的基础上增加了血管透明化的显示技术。血管内窥镜则是在各种MR内

23、窥镜技术中难度较大的技术，尤其是在小的、搏动性的血管。第41页/共73页高分辨率 MRA1024 ZIP 提供比1024采集更短的扫描时间和更小的信噪比损失 n3DTOF MRAu512,1024 ZIPu2x,4x Through-plane ZIPnImproves Apparent Resolution1024 ZIP重建技术-3DTOF/FGRE第42页/共73页Enhanced 3DTOFEnhanced 3DTOF512x192,thru-plane ZIP45/6.9 TR/TE,20 x20 FOV120 SLICES,9:17第43页/共73页imagingvolumeTra

24、ckervolume 智能化智能化造影剂全自动跟踪造影剂全自动跟踪 SmartPrep 跟跟 踪踪 区区 扫扫 描描 区区第44页/共73页智能化造影剂自动跟踪SmartPrep第45页/共73页High Resolution Imaging of Vessel Wall400 micronresolution3D volume renderingCleveland Clinic第46页/共73页33D Pulmonary MR AngiographyD Pulmonary MR Angiography3D volumetric imaging in 3 seconds unbeatable

25、in the industry!第47页/共73页Time Resolved 3D MR AngiographyVisualizes contrast arrival in 3Dfollowing contrast injection第48页/共73页Super Fast Scans:4D-Super Fast Scans:4D-ImagingImagingtime3D+temporal information第49页/共73页33D Carotid MRA in 9 secsD Carotid MRA in 9 secs Panoramic array coil for extended c

26、overage 第50页/共73页正常门脉、肠系膜上静脉FL3d 3.15/1.23,FA=25度，1.5mm,64层，230*256，BW=490，TA=16s,MIP SubMIP第51页/共73页门脉高压，静脉曲张第52页/共73页 Moving TablePeripheral MR AngiographySingle Injection for 3 Stationscourtesy of Dr.Terwey,Bremen第53页/共73页courtesy of Dr.Terwey,BremenPeripheral MRA 第54页/共73页MR设备软件功能的发展超 极 化 气 体 MR

27、I(MR Imaging with hyperpolarized gas)：让 病 人 吸 入 3氦(Helium-3)或 129碘(Iodine-129)可使组织的磁性提高10倍。提高肺部的磁性100倍(因为肺内含空气，无氢质子，原无信号)，因此可施行MR肺成像(lung imaging)，取得了一定的临床效果。正逐步拓宽临床应用范围。使气体能随血流进入脑内而不大幅度衰减，可望应用于脑部疾病等。第55页/共73页MR设备软件功能的发展螺旋MRI：是指利用K-空间行螺旋采集而提高空间分辨力和聚焦速度的MRI方式，主要用于MR血管成像。现在，此采集方式可在检查中实时改变三个轴向的位置和梯度场切换

28、率，从而可适于心血管、冠状动脉及活检检查等范畴的应用。第56页/共73页MR设备软件功能的发展超声MRI：MRI与US联合应用的一种方式，最终完成3D显示。预极化MRI(MR Imaging with prepolariztion)：处于设想阶段。该技术今后若能成功将会大为降低MR设备的费用(低场MR获高场设备的信噪比)，此种设备是否能成为现事尚待观察。第57页/共73页MR设备软件功能的发展MRI在胃肠道的应用和CT一样，MRI对于消化管的显示长期以来一直是相对盲区，但目前MRI的一个应用突破是对小肠与结肠病变的显示。结合肠腔内灌注钆剂后使用特殊的序列采集，如3DSPGR与T2加权SSPSE

29、，再配合4D显示、MR内窥镜及多平面重建等技术显示肠壁与肠腔内病变。据报道，大于5mm结肠息肉，MRI的敏感性与特异性均可达到90%以上。第58页/共73页 临床应用临床应用 第59页/共73页MR设备软件功能的发展MRI在腹部应用的进展肝脏成像：对比剂已有三类：A.细胞外对比剂，如Gd-DTPA，有助与显示富血管病变，如原发性肝癌；B.组织特异性对比剂，如氧化铁颗粒，可用于区分肝实质与转移性病变；C.肝胆对比剂，也是组织特异性对比剂，可在T1加权影像上提供长时间的实质强化，有助于鉴别肝脏占位，如腺瘤、局灶性结节样增生及低分化肝细胞癌等。第60页/共73页MR设备软件功能的发展MRI在腹部应用

30、的进展MRMR胆胰管成像(MRCP)(MRCP)：A.识别解剖学变异，如胰腺分裂和囊性胰管损伤；B.证实胆道梗阻的存在，明确阻塞部位和范围和梗阻原因；C.识别恶性病变，如胆管癌(但不能识别壶腹癌)等；D.胰管成像；E.评价功能，如对缩胆囊素的反应；F.术后评价。胰腺：MRI目前可用于识别胰岛细胞癌和小胰管癌，鉴别慢性胰腺炎与胰腺癌等。腹膜：MRI用于腹膜疾病的诊断，高度敏感，但特异性较差。第61页/共73页胆总管下端嵌顿结石第62页/共73页胰头癌FS-Fl2d-T1WI HASTE-T2WI 第63页/共73页胰头癌厚层MRCP 薄层斜冠状MRCP 第64页/共73页胰头癌动脉期门脉期延迟期

31、第65页/共73页MR设备软件功能的发展闪烁MRI：即施行全身MRIMRI扫描，得到类似ECTECT的全身图像，用于筛选或发现多发病灶，目前只有少数厂家有此项介绍。第66页/共73页MR设备软件功能的发展磁共振波谱成像(MRS)显示技术的改进：采样可为多体素采集，也可为单体素采集；应用质子(H+)波谱技术时可采用专门的技术抑制H+自身的信号，可以调整采集时间；应用多核(非H+)波谱技术时可使用P、C、F、Na、Li、He、Xe等核，操作者可以自己选择，并可自己设计线圈，但因信号太弱，目前只能用于1.5T以上的设备。进一步的开发将进行小部位的3D MRS显示，如用于前列腺检查。第67页/共73页

32、MR设备软件功能的发展磁共振波谱成像(MRS)显示信息范畴的拓宽：MRS已可将显示信息的范畴拓展到生物化学信息、代谢性信息、分子生物学乃至基因信息。临床上，某些功能可以应用自动分析，如肿瘤与炎症的鉴别、肿瘤复发的第68页/共73页频 谱PROBE-SI 1500/14424 x 24 14.4 min第69页/共73页频谱频谱Visualization:Viewing of Individual SpectraPROBE-SI 1500/144PROBE-SI 1500/14424 x 24 array 14.4 min24 x 24 array 14.4 minNAACrChoMixChor

33、oidGlxNAACrlac第70页/共73页频 谱Visualization:Spectroscopic ImagingCholine/CreatiCholine/Creatine Ratio Mapne Ratio MapNAA MapNAA Map 胆 碱/肌 酸第71页/共73页频谱成像频谱成像Image generously provided by J.Kurhanewicz,H.Hricak,D.Vigneron,and S.Nelson,UCSF.Color metabolite or Color metabolite or ratio maps ratio maps Improves the Improves the specificity of MRIspecificity of MRI第72页/共73页感谢您的观看！第73页/共73页