2022-03-09 23:26:12

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MRI也就是磁共振成像,英文全称是:Magnetic Resonance Imaging。在这项技术诞生之初曾被称为核磁共振成像,到了20世纪80年代初,作为医学新技术的NMR成像(NMR Imaging)一词越来越为公众所熟悉。随着大磁体的安装,有人开始担心字母“N”可能会对磁共振成像的发展产生负面影响。另外,“nuclear”一词还容易使医院工作人员对磁共振室产生另一个核医学科的联想。因此,为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点,同时与使用放射性元素的核医学相区别,放射学家和设备制造商均同意把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像(MRI)”。

折叠 编辑本段 技术特点

磁共振成像是断层成像的一种,它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法,这种方法可以重建出人体图像。MRI磁共振成像技术与其它断层成像技术(如CT)有一些共同点,比如它们都可以显示某种物理量(如密度)在空间中的分布;同时也有它自身的特色,磁共振成像可以得到任何方向的断层图像,三维体图像,甚至可以得到空间-波谱分布的四维图像。

像PET和SPECT一样,用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身,也可以说,磁共振成像也是一种发射断层成像。但与PET和SPECT不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。这一点也使磁共振成像技术更加安全。

从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数,如质子密度,自旋-晶格驰豫时间T1,自旋-自旋驰豫时间T2,扩散系数,磁化系数,化学位移等等。对比其它成像技术(如CT 超声 PET等)磁共振成像方式更加多样,成像原理更加复杂,所得到信息也更加丰富。因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。

MRI也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MRI的检查,另外价格比较昂贵。

折叠 编辑本段 工作原理

核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为磁共振成像术(MR)。

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,经过计算机处理转换后在屏幕上显示图像。[1]

成像原理

核磁共振成像原理:原子核带有正电,许多元素的原子核,如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。这样一来,自旋的核同时也以自旋轴和外加磁场的向量方向的夹角绕外加磁场向量旋进,这种旋进叫做拉莫尔旋进,就像旋转的陀螺在地球的重力下的转动。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。这样,自旋核还要在射频方向上旋进,这种叠加的旋进状态叫做章动。在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之能进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2,T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间,T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。

医疗用途

磁共振最常用的核是氢原子核质子(1H),因为它的信号最强,在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括:(a)质子的密度;(b)弛豫时间长短;(c)血液和脑脊液的流动;(d)顺磁性物质(e)蛋白质。

磁共振影像灰阶特点是,磁共振信号愈强,则亮度愈大,磁共振的信号弱,则亮度也小,从白色、灰色到黑色。

各种组织磁共振影像灰阶特点如下:脂肪组织,松质骨呈白色;脑脊髓、骨髓呈白灰色;内脏、肌肉呈灰白色;液体,正常速度流血液呈黑色;骨皮质、气体、含气肺呈黑色。

核磁共振的另一特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易与软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构。

核磁共振(MRI)已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。在对脑脊髓病变诊断时,可作冠状、矢状及横断面像。

折叠 编辑本段 仪器设备医疗特点

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。MRI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。

检查目的:颅脑及脊柱、脊髓病变,五官科疾病,心脏疾病,纵膈肿块,骨关节和肌肉病变,子宫、卵巢、膀胱、前列腺、肝、肾、胰等部位的病变。

优点:1.MRI对人体没有电离辐射损伤;

2.MRI能获得原生三维断面成像而无需重建就可获得多方位的图像;

3.软组织结构显示清晰,对中枢神经系统、膀胱、直肠、子宫、阴道、关节、肌肉等检查优于CT。

4.多序列成像、多种图像类型,为明确病变性质提供更丰富的影像信息。

缺点:

1.和CT一样,MRI也是影像诊断,很多病变单凭MRI仍难以确诊,不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断;

2.对肺部的检查不优于X线或CT检查,对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越,但费用要高昂得多;

3.对胃肠道的病变不如内窥镜检查;

4.对骨折的诊断的敏感性不如CT及X线平片;

5.体内留有金属物品者不宜接受MRI。

6. 危重病人不宜做

7.妊娠3个月内者除非必须,不推荐进行MRI检查

8.带有心脏起搏器者不能进行MRI检查,也不能靠近MRI设备

9.多数MRI设备检查空间较为封闭,部分患者因恐惧不能配合完成检查

10.检查所需时间较长

注意事项

由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场,因此,装有心脏起搏器者,以及血管手术后留有金属夹、金属支架者,或其他的冠状动脉、食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者,绝对严禁作核磁共振检查,否则,由于金属受强大磁场的吸引而移动,将可能产生严重后果以致生命危险。一般在医院的核磁共振检查室门外,都有红色或黄色的醒目标志注明绝对严禁进行核磁共振检查的情况。

身体内有不能除去的其他金属异物,如金属内固定物、人工关节、金属假牙、支架、银夹、弹片等金属存留者,为检查的相对禁忌,必须检查时,应严密观察,以防检查中金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管和重要组织,产生严重后果,如无特殊必要一般不要接受核磁共振检查。有金属避孕环及活动的金属假牙者一定要取出后再进行检查。

有时,遗留在体内的金属铁离子可能影响图像质量,甚至影响正确诊断。

在进入核磁共振检查室之前,应去除身上带的手机、呼机、磁卡、手表、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属项链、金属耳环、金属纽扣及其他金属饰品或金属物品。否则,检查时可能影响磁场的均匀性,造成图像的干扰,形成伪影,不利于病灶的显示;而且由于强磁场的作用,金属物品可能被吸进核磁共振机,从而对非常昂贵的核磁共振机造成破坏;另外,手机、呼机、磁卡、手表等物品也可能会遭到强磁场的破坏,而造成个人财物不必要的损失。MRI近年来,随着科技的进步与发展,有许多骨科内固定物,特别是脊柱的内固定物,开始用钛合金或钛金属制成。由于钛金属不受磁场的吸引,在磁场中不会移动。因此体内有钛金属内固定物的病人,进行核磁共振检查时是安全的;而且钛金属也不会对核磁共振的图像产生干扰。这对于患有脊柱疾病并且需要接受脊柱内固定手术的病人是非常有价值的。但是钛合金和钛金属制成的内固定物价格昂贵,在一定程度上影响了它的推广应用。

MRI检查适应症

1、神经系统病变:脑梗塞、脑肿瘤、炎症、变性病、先天畸形、外伤等,为应用最早的人体系统,目前积累了丰富的经验,对病变的定位、定性诊断较为准确、及时,可发现早期病变。

2、心血管系统:可用于心脏病心肌病、心包肿瘤、心包积液以及附壁血栓、内膜片的剥离等的诊断。

3、胸部病变:纵隔内的肿物、淋巴结以及胸膜病变等,可以显示肺内团块与较大气管和血管的关系等。

4、腹部器官:肝癌、肝血管瘤肝囊肿的诊断与鉴别诊断,腹内肿块的诊断与鉴别诊断,尤其是腹膜后的病变。

5、盆腔脏器;子宫肌瘤、子宫其它肿瘤、卵巢肿瘤,盆腔内包块的定性定位,直肠、前列腺[2]和膀胱的肿物等。

6、骨与关节:骨内感染、肿瘤、外伤的诊断与病变范围,尤其对一些细微的改变如骨挫伤等有较大价值,关节内软骨、韧带、半月板、滑膜、滑液囊等病变及骨髓病变有较高诊断价值。

7、全身软组织病变:无论来源于神经、血管、淋巴管、肌肉、结缔组织的肿瘤、感染、变性病变等,皆可做出较为准确的定位、定性的诊断。

MRI(Matz's Ruby Interpreter)

标准的Ruby实现,标准的Ruby解释器

折叠 编辑本段 MRI检查缩写

MRA

MR血管成像,分为使用造影剂和不使用造影剂。

MRCP

MR胆管成像,显示肝内外胆管及胆囊,确定有无结石及胆道扩张。

MRU

MR泌尿成像,显示输尿管及膀胱,确定有无尿路扩张及畸形等疾病。

MRM

MR脊髓水成像,磁共振脊髓水能充分显示椎管内脑脊液形态,是判断椎管内外病变性质的新型可靠的检查方法。

缺点不足 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查,另外价格比较昂贵、扫描时间相对较长

折叠 编辑本段 MRI图像的分析与诊断

医学影像学的关键就是了解黑白图像是怎样形成的。常规X线平片易为人们所了解,其黑白图像形成的决定因素是记录在影像接受器上X线量的多少,这又取决于X线通过人体被照射部分的组织厚度、密度和原子序数。这些值越大,X线衰减越多,所形成的影像就白一些。CT也同样,CT值越高,图像越亮(白)。

MRI黑白图像的形成就比较复杂,同一病变在~些MRI图像上表现为黑的,

而在另~些图像上则为白的。视觉上黑白图像不仅取决于组织的固有特性,也取决于成像技术(如所选择的脉冲序列和扫描时间参数)。另外,组织的固有特性还可随MRI扫描仪的场强大小而变化。对这些因素与图像的关系必须了解。

对每一组织来说,其T1;和地弛像时间均影响其信号强度,T;短的组织,信号强度大。信号强度越大,MRI图象就越“亮”或越“白”。也就是说在T1加权像上,T1短的组织表现较“亮”或“白”,反之则“暗”或“黑”。T2较短的组织表示在横向平面上信号消失较快,反之则慢。因此T。长的组织在T2加权图像上表现为“亮”或“白’,反之则“暗”或“黑”。以脑脊液或囊肿内液体为例,其T1是长的,T2也长。因此,在T1加权图像上信号低,而在T2加权图像上则表现为高信号。

Tl加权图像,也就是选择的脉冲序列,在组织对比上有突出不同组织间T1差别的作用。即在自旋回波序列(SE)中选用短 TR、短 TE(如 TR/TE—500ms/20ms);反转恢复序列(IR)中选用TR/TI/TE—2000ms/500ms/20ms或梯度回波序列中的反转角(FA)大, TE短,如 TR/TE/FA—ID0ms/10ms/75”。

T2加权图像,也就是所选用的脉冲序列,在组织对比上有突出不同组织间T2差别的作用。 SE序列中用长TR,长TE,如TR/TE—2500ms/80ms以及在梯度回波序列中,FA小(FA<20o),TE长均可产生T2加权图像。

了解组织本身固有特性参数(如质子密度,T1、T2和流动)对信号的影响,又了解不同脉冲序列的应用意义,尽可能增加组织间对比,那么就可以大大增强影像诊断的有效性,病变就可以更为清晰地显示出来。

T1短的组织有脂肪、缓慢流动的血液、血栓,含蛋白质高的囊肿液体、顺磁性物质、正血红蛋白。T1长的组织有脑脊液。

T2短的组织有顺磁性离子,去氧血红蛋白。T2长的组织有脑脊液、合液囊肿、神经胶质增生、脑梗塞、慢性血肿。

很多病理改变伴有游离水的增加、T1、T2弛豫时间与之有正相关的关系,即随水含量的增加而延长,信号随之变化。这样就很容易区分正常的和病理的组织(见下图)。

折叠 编辑本段 核磁共振技术的历史

1930年代,物理学家伊西多·拉比发现在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列,而施加无线电波之后,原子核的自旋方向发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。由于这项研究,拉比于1944年获得了诺贝尔物理学奖

1946年两位美国科学家布洛赫和珀塞尔发现,将具有奇数个核子(包括质子和中子)的原子核置于磁场中,再施加以特定频率的射频场,就会发生原子核吸收射频场能量的现象,这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1950年度诺贝尔物理学奖。

人们在发现核磁共振现象之后很快就产生了实际用途,化学家利用分子结构对氢原子周围磁场产生的影响,发展出了核磁共振谱,用于解析分子结构,随着时间的推移,核磁共振谱技术不断发展,从最初的一维氢谱发展到13C谱、二维核磁共振谱等高级谱图,核磁共振技术解析分子结构的能力也越来越强,进入1990年代以后,人们甚至发展出了依靠核磁共振信息确定蛋白质分子三级结构的技术,使得溶液相蛋白质分子结构的精确测定成为可能。

另一方面,医学家们发现水分子中的氢原子可以产生核磁共振现象,利用这一现象可以获取人体内水分子分布的信息,从而精确绘制人体内部结构,在这一理论基础上1969年,纽约州立大学南部医学中心的医学博士达马迪安通过测核磁共振的弛豫时间成功的将小鼠的癌细胞与正常组织细胞区分开来,在达马迪安新技术的启发下纽约州立大学石溪分校的物理学家保罗·劳特伯尔于1973年开发出了基于核磁共振现象的成像技术(MRI),并且应用他的设备成功地绘制出了一个活体蛤蜊的内部结构图像。劳特伯尔之后,MRI技术日趋成熟,应用范围日益广泛,成为一项常规的医学检测手段,广泛应用于帕金森氏症、多发性硬化症等脑部与脊椎病变以及癌症的治疗和诊断。2003年,保罗·劳特伯尔和英国诺丁汉大学教授彼得·曼斯菲尔因为他们在核磁共振成像技术方面的贡献获得了当年度的诺贝尔生理学或医学奖。

MRI造影剂

MRI造影剂是能缩短组织在外磁场作用下的共振时间、增大对比信号的差异、提高成像对比度和清晰度的一类诊断试剂。它能有效改变生物体内组织中局部的水质子弛豫速率,缩短水分子中质子的弛豫时间,准确地检测出正常组织与患病部位之间的差异,从而最终显示生物体内各器官或组织的功能状态。

MRI造影剂分类

按照作用原理来分,MRI造影剂可以分为纵向弛豫造影剂 (T1制剂)和横向弛豫造影剂(T2制剂)。T1制剂是通过水分子中的氢核和顺磁性金属离子直接作用来缩短T1,从而增强信号,图像较亮;T2制剂是通过对外部局部磁性环境的不均匀性进行干扰,使邻近氢质子在弛豫中很快产生相(diphase)来缩短T2,从而减弱信号,图像较暗。

按磁性构成来分,MRI造影剂可以分为顺磁性、铁磁性和超顺磁性三大类。临床中常用的钆类造影剂就属于顺磁造影剂。

临床上的MRI造影剂的

目前已有六种小分子的钆配合物造影剂应用于临床上,分别为:(NMG )2[Gd(DTPA)H2O)]( Magnevist),Gd(DTPA-BMA)( Omniscan),(NMG)[Gd(DOTA)(H2O)](Dotarem), Gd(HP-DO3A)(Prohance), (NMG)2[Gd(BOPTA)(H2O)](MultiHance),Gd(DO3A-butrol)(H2O) (Gadovist)

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