MRI技术的动态发展及重要临床应用

drgmscn · 发表于 2009-8-19 09:19:06

文章摘要： MRI对医学影像起着极其重要的作用，在医学影像上的优点与贡献也是大家有目共睹的，，并本着对人无害的原则不断的改进与发展，它的临床应用范围也越来越广，它在医学影像中的地位也越来越重要！它的用途也在不断的改进面向市场面向世界。

Article Abstract: MRI for medical imaging plays a vital role in medical imaging on the merits and contribution is there for all to see, since it is technically have been carried out from generation to generation through the reform of the reform and development has advanced technology, and in the principle of innocent people on continuous improvement and development, its use has been improved for the world market.

核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。

MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。

磁共振成像的优点

各种参数都可以用来成像，多个成像参数能提供丰富的诊断信息，这使得医疗诊断和对人体内代谢和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值变大，而肝癌的T1值更大，作T1加权图像，可区别肝部良性肿瘤与恶性肿瘤；

通过调节磁场可自由选择所需剖面。能得到其它成像技术所不能接近或难以接近部位的图像。对于椎间盘和脊髓，可作矢状面、冠状面、横断面成像，可以看到神经根、脊髓和神经节等。能获得脑和脊髓的立体图像，不像CT（只能获取与人体长轴垂直的剖面图）那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位；

能诊断心脏病变，CT因扫描速度慢而难以胜任；

对软组织有极好的分辨力。对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT；

原则上所有自旋不为零的核元素都可以用以成像，例如氢（1H）、碳（13c）、氮（14N和15N）、磷（31P）等。

一、3.0T设备趋于普及与实用化

2000年RSNA设备展览上作为MR发展热点之一提出的3.0T设备于2001年已可陆续供货。目前在市场上可能提供3.0T设备的厂家有GE、Siemens和Philips。3.0T的磁体有全身通用机（三个厂家均有）及头部专用机（Siemens），全身通用机的磁体一般较长（如 Siemens为2.0m），Philips开发了1.57m长的短磁体型，重量仅 5.5吨。Siemens的头部专用机磁体长度为1.5m。迄今，3.0T设备的信号采集应用的是体线圈，尚无专用的表面线圈。但是以GE公司展出的设备为例，3.0T设备应用体线圈采集的图像已具有极好的信噪比和分辨力，明显优于1.5T设备的图像质量。

二、7.0T的设备已开始研制作为下一代MR设备发展的理念之一。

GE公司已宣布正在研制7.0T的设备。7.0T的磁体已可工业生产，现有的样机梯度场强可实现50mT／m、SR200 63cm ID有效屏蔽和 100mT／m、SR500 38cm ID有效屏蔽的可移动梯度。具有双通道射频系统，可升级为70－300MHZ的8通道系统。8个通道500MHZ的接收系统，可升级为32个通道。目前，对7.0T设备的优、缺点及发展前景与市场趋势尚不能具体评价。

三、开放式磁体的发展趋势

一些公司对“开放式”的概念提出了更新，即短磁体型（紧凑型）设备，如 Philips的1.5T（原 Marconi产品）磁体仅140cm长，另一些不同场强的专用磁体长度也很短，这些磁体若能进一步缩短，则已类似于CT的扫描架的宽度，从实际意义上也当属于“开放型”设备。

四、中场设备的发展趋势

MR设备市场中，常规（非开放式）的0.5T的机型已经退出市场。在 3.0T设备趋于普及的背景下，1.0T的MR设备由于几乎具有1.5T设备的大多数功能及更好的性能／价格比，有望将来取代1.5T的设备与3.0T或更高场强的设备匹配配置。

五、专用MR设备

除上述Siemens公司开发的3.OT头部专用机之外，各公司用于关节、心脏、血管（特别是肢体血管）等部位的专用MR设备已陆续有市售，其中有不少是由其他的较小的公司独立开发的小型专用MR设备。GE公司收购Fiona公司的一种新型立式开放式设备，场强0.6T，可让病人站立成像，或卧位成像，尤有利于一些部位的功能位显示。

六梯度磁场与切换率

梯度磁场与切换率的提升是各家公司、各种类型MR设备在允许的条件范围内不断改进的方向之一。本年度GE公司推出了可实用的双梯度技术，即梯度场与切换率分别由两个梯度线圈决定，小线圈的梯度场／切换率为 40mT／m，150mT／m／ms；大线圈的梯度场／切换率为23mT／m，80mT／m／ms，两个梯度可据视野（FOV）不同自动切换，FOV超过40cm时自动改用大线圈。据GE公司介绍，至2001年末全世界可装机75台。Siemens公司 3.OT设备头部专用机的梯度场／切换率可达68mT／m，180mT／m／ms。

七、SENSE（sensitivity encoding technique）技术普及

SENSE技术又称 ASSET（array Spatial sensitivity encoding technique)，是利用较高的局部梯度磁场，在K-空间增加采样位置的距离, 从而减少K-空间的采样密度，在小视野（FOV）内通过专门的重建算法，在保持空间分辨力不衰减的情况下、使采集时间减少的一种快速成像技术。去年的RSNA上作为一种新的技术推出后，目前各厂家的产品几乎全部采用了此技术（名称有所不同，如 GE公司称为ASSET）。最早应用SENSE技术的Philips公司已将此技术配备了0.23T－3.0T的全部设备，采集速度可达到50层／12－15秒。

应用SENSE技术最初可使成像时间减半，最新的技术已可使采集时间提高4倍，而且有望提高9倍。。

八 MRI在临床上的应用

（1）低场MRI短反转时间的反转恢复序列在颅脑中的应用

STIR序列的原理 STIR序列是一种脂肪信号被抑制的T2加权序列。它利用FIR序列也称TIR(tuobo inversion recovery)序列或反转恢复快速自旋回波(IR?FSE)序列。FIR脉冲相当于在FSE脉冲序列前使用一个1800脉冲来先行翻转激发。STIR序列成像时，当脂肪组织在1800脉冲后，将进行纵向磁矩恢复过程，由于脂肪组织具有很短的T1值，纵向磁矩恢复较快，当纵向磁矩从负值恢复至零水平时，给予900脉冲和其后的1800脉冲进行图像信号激发和采集，也就是选择TI值正好与脂肪组织纵向磁矩从负值恢复到零水平所需时间，这时脂肪组织就没有信号，达到了选择性抑制脂肪信号的目的。在0.2 T的扫描机中，STIR序列一般TI选择在100 ms左右，ETL和有效TE根据不同的需要进行调整，可以获得与正常组织明显不同的对比度，使病灶得以突出显示

　　．1 脑白质病变脑白质主要由神经纤维构成，而神经纤维分有髓和无髓两种，有髓神经纤维的外周有髓样结构包裹，称之为髓鞘。脑髓鞘化常指脑白质的髓鞘形成，髓鞘是由少突胶质细胞膜沿轴突缠绕而成的一种复合的细胞膜，后者是由双层类脂质构成的，并嵌有数个大分子蛋白质。由于构成髓鞘的主要成分胆固醇、糖脂、磷脂、蛋白质均可使附着在髓鞘内化合物的水分子T1弛豫时间缩短，因此，在T1WI上髓鞘形成的部位呈高信号。随着髓鞘的成熟，胆固醇的含量降低，磷脂增多，最终成熟的髓鞘其脂质由25％的胆固醇、29％的半乳糖脂、46％的磷脂构成。所以随着髓鞘成熟，其内磷脂成分含量增多，故疏水性增加，水分下降，导致T2弛豫下降。正常脑灰质含水量较脑白质多，而含脂质较脑白质少。脑白质病变主要为脱髓鞘病变及髓鞘发育不良，在STIR序列中，脑白质的TI值与脂肪组织接近，因此信号有所下降，而脑灰质因含水多及脑沟内脑脊液的存在，使脑灰质仍呈明显高信号影；另外皮下脂肪层及颅骨板障在STIR像上也被抑制呈低信号，所以脑白质中的病灶更加明显的显示出来，清晰度增加

　2 头皮损伤头皮损伤包括头皮血肿、头皮裂伤及头皮撕脱伤，常规SE序列表现为稍长T1、长T2信号影或等T1、长T2信号影，但因头皮脂肪组织的影响，病灶显示有一定的困难，而STIR序列T2WI像对此病灶显示明显优于常规SE序列T2WI。它可以抑制掉整个头皮的脂肪组织，使长T2病灶明显的显现出来，而不受周围脂肪组织的干扰，提高了病变的诊断率，减少漏诊。

　　3 颅内脂肪瘤颅内脂肪瘤近年来随着CT及MRI的广泛应用报道日渐增多，它好发于中线矢状面附近，其发病机制目前尚不能肯定。现多数学者认为颅内脂肪瘤并非真性肿瘤，亦不是畸胎瘤。全部病灶均具有典型MR信号,与球后或皮下脂肪信号相同,并均无占位效应，表现为颅内短T1长T2异常信号影，STIR序列呈均匀的低信号，该序列为脂肪成分的定性提供了准确可靠的诊断手段，有助于与其他一些在T1及T2加权像上呈高信号的病变相鉴别。

　　4 局限性脂肪抑制的非特异性，与脂肪组织T1值相似的组织或液体均将受抑制，例如黏液组织、血液、高蛋白液体或一定浓度的GD?DTPA或黑色素，相反脂肪浸润区域或含脂肪的肿瘤其T1值与脂肪不同，这些组织的信号可能未受抑制。

（2）低场MRI FLAIR序列在颅脑中的应用

FLAIR序列的原理 FLAIR序列是一种特殊的IR SE序列，由180°、-90°、-180°三个脉冲组成。它利用一个180°反转脉冲，使位于+Z轴上的各组织的纵向磁化矢量反转180°指向-Z轴方向，在此之后的一段时间内（即反转时间TI），各组织的磁化矢量按照各自的T1弛豫时间向+Z轴恢复，选择适当的TI时间，使脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）在+Z轴上的磁化矢量按T1曲线恢复到0时再施加90°RF脉冲，因为人体内其他组织和病灶的T1值明显短于CSF的T1值，当CSF在+Z轴上的磁化矢量达到0时，其他组织和病灶的磁化矢量绝大部分已经恢复到+Z轴上，给予的90°一次激发可以得到多个回波信号以加快数据采集速度，通过选择合适的回波链可以明显缩短扫描时间，减少平均次数也可以明显缩短扫描时间。通过选择合适的等效TE，可以获得不同的组织对比及病灶与正常组织的对比，使病灶得以突出显示。

1 皮层下及脑白质内病变包括缺血性、外伤性脑梗死、脑挫裂伤，甚至脑内占位性病变。常规MR T2WI因脑脊液呈高信号，由其产生的部分容积效应及流动伪影，使脑室周围深部白质、大脑皮质的小病灶及脑脊液腔内的病变不易显示。应用较长TE使灰白质信号均下降，背景变暗，因此病变在暗色背景下显示清晰。FLAIR显示颅脑中邻近脑沟、脑室旁、脑室及脑池内等部位病变的边界、大小、范围及内部结构优于T2加权像。有文献表明，对肿瘤性病变，FLAIR序列显示瘤体与水肿的界限更清晰。

2 蛛网膜下腔病变常见的蛛网膜下腔病变包括蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）、脑膜炎及囊肿性病变等。由于常规SE序列对此区域病变的敏感度和（或）特异度不高，很易漏诊或误诊。FLAIR序列则可弥补其不足，对蛛网膜下腔

（3）MRI在脊柱转移瘤的应用优势

MRI在脊柱肿瘤诊断中的优势在25例行CT检查，其中19例诊断为转移肿瘤，诊断率76.0％；6例误诊，CT诊断为退行性变和骨质疏松。在检出的19例中，全部为多椎体病变，且椎体骨质破坏较多，大多有椎旁软组织肿块。做CR检查34例，诊断转移瘤的12例，诊断符合率仅为35.3％；误诊病例中，4例诊断未见异常，有9例诊断退行性变，2例诊断为骨质疏松，5例诊断为压缩性骨折，2例诊断为慢性炎症。在CR正确诊断病例中，椎体受累程度都较重，受累椎体较多。在4例诊断未见异常病例中，椎体形态未见异常，椎间隙和椎旁软组织未见异常，MRI检查显示椎体内的小斑片异常信号，CR无法显示。一般认为椎体转移病变存在两个阶段，即早期的代谢改变和后期的形态结构改变阶段，MRI均可充分显示，CT、CR只能显示形态结构改变阶段，而对早期的代谢阶段无法显示。在CT、CR诊断的转移瘤病例中，病变累及椎体都较重，对于椎体内无骨质吸收破坏，椎旁软组织未见异常的病例中，要CT、CR做出诊断是困难的，MRI能显示较小病灶的转移瘤信号，所以临床怀疑脊柱转移或有肿瘤病史、腰背痛的患

（4）垂体腺瘤术前MRI检查的运用价值

使用德国西门子1.5T Magnetom Symphony超导磁共振仪。采用头线圈SE序列，45例都做平扫＋增强扫描，行矢状、冠状和横断面T1WI(TR/TE 450～500ms/20～25ms)和T2WI(TR/TE 2000～4000ms/90～120ms)；层厚3mm～5mm，一次激励；矩阵256×256；FOV 23×23cm。增强造影剂为Gd-DTPA,剂量0.1mmol/kg，静脉注射后立即扫描。

MRI表现：45例肿瘤表现为圆形或椭圆形，可见分叶状，边界清楚。32例肿瘤突破鞍隔向鞍上生长，其中15例出现“束腰或葫芦”征，占46.7％，21例视交叉受累，占65.9％（图1），7例下丘脑及第三脑室下部受压，有3例造成梗阻性脑积水；26例向下破坏鞍底进入蝶窦；17例向一侧或两侧侵犯鞍旁和海绵窦，推压或包裹颈内动脉，占37.8％。

肿瘤在T1WI呈等或稍低信号，T2WI呈等或略高信号，囊变坏死部分呈T1WI更低信号、T2WI更高信号,出血者T1WI、T2WI均呈高信号，钙化为无信号。增强后实质部分明显强化，囊变、坏死、出血和钙化部分不强化。

1 磁共振成像(MRI)介绍

http://www.fx120.net/JBZT/ZHONGL-/jjazl/200501181105321544.htm

2 PET、CT与MRI成像原理及其特点的比较

http://www.ahpetct.cn/Article_Show.asp?ArticleID=36

3关于CT和MRI 在心脏中合理应用的建议

http://www.39kf.com/focus/lc/csyx/2007-07-10-390015.shtml

4 磁共振成像（MRI）技术的优势

http://www.mih365.com/html/yiyingkepu/jichupian/20071129/551.html

5 胃癌的MRI初步临床应用

http://journal.shouxi.net/html/qikan/yykxzh/zhyyzz/2003737/lcyx/20070617132611155_16647.html:

6 低场强MRI的动态增强扫描在乳腺肿块诊断中的应用探讨