MRI成像技术在中枢神经系统中的临床应用幻灯片课件.ppt

1、MRI成像技术在中枢神经系统中的临床应用幻灯片磁振成像不同于磁振成像不同于CT成像成像vX线和线和CT成像的基本原理是成像的基本原理是X线，为密度对比，单一参数。线，为密度对比，单一参数。vMRI是利用原子核的物理现象。磁场。为信号的强弱，多参数成是利用原子核的物理现象。磁场。为信号的强弱，多参数成像。像。vX线有生物电离作用对人体有一定的损害。线有生物电离作用对人体有一定的损害。vMR设备使用的设备使用的RF脉冲为长的电磁波对人体无害，故脉冲为长的电磁波对人体无害，故MRI为无创性为无创性检查。检查。vMRI 可作多方位成像检查，较可作多方位成像检查，较CT方便得多。方便得多。为什么选择氢原

2、子核（为什么选择氢原子核（1H）为人体检测的对象？）为人体检测的对象？v人体磁振图像主要选择氢原子核作为检测对象。原因是：氢的原子人体磁振图像主要选择氢原子核作为检测对象。原因是：氢的原子核中，核中，1H占占99.98%（相对丰度极大），在生物组织中含量极多（每（相对丰度极大），在生物组织中含量极多（每毫升水含毫升水含1H约约1023 个），磁旋比最大（个），磁旋比最大（42.58 MHz / T）因而磁矩最）因而磁矩最大，信号最强。如：大，信号最强。如：2H（氘，为（氘，为1H的同位素，原子核内含一个质子，的同位素，原子核内含一个质子，一个中子）相对丰度为一个中子）相对丰度为0.015%,

3、磁旋比为磁旋比为6.53 MHz / T。v当然进行磁振频谱分析（当然进行磁振频谱分析（MRS）时，尚可采用其它元素原子核（如）时，尚可采用其它元素原子核（如磷等）作为检测对象。磷等）作为检测对象。磁共振成像技术分类磁共振成像技术分类v常规图常规图: 一幅图信号强度直接转变成一幅图信号强度直接转变成图像灰阶图像灰阶v参数图：一组图像信号强度通过运算参数图：一组图像信号强度通过运算得得 出的参数转变成灰阶或伪彩出的参数转变成灰阶或伪彩v波谱波谱: ROI信号强度经付利叶变化得信号强度经付利叶变化得到不同频率的化学物质的相对含量到不同频率的化学物质的相对含量常规加权图像常规加权图像v 调节调节TR

4、、TE、TI或翻转角等脉冲序列参数，就可达到或翻转角等脉冲序列参数，就可达到在图像中突出某一对比度的目的。这样获得的图像称为加在图像中突出某一对比度的目的。这样获得的图像称为加权图像（权图像（weighted image，WI）。常见的加权图像有）。常见的加权图像有T1、T2 加权、质子密度和液体翻转加权图像等。加权、质子密度和液体翻转加权图像等。仪器名称仪器名称系统检查号系统检查号扫描系列号扫描系列号扫描层号扫描层号扫描方位扫描方位显示视野显示视野回波链长度回波链长度右侧右侧90扫描序列扫描序列翻转角度翻转角度重复时间重复时间回波时间回波时间/有效回波有效回波回波数回波数/带宽带宽返转时间返

5、转时间使用线圈名称使用线圈名称视野视野/梯度选择梯度选择扫描层厚扫描层厚/层间距层间距扫描层数扫描层数/扫描时间扫描时间距阵距阵/采集次数采集次数饱和参数饱和参数/顺序采集顺序采集/修正射频脉冲修正射频脉冲医院名称医院名称姓名姓名性别，年龄性别，年龄MRI编编号号检查时间检查时间放大率放大率图像翻转图像翻转图像旋转图像旋转比率尺比率尺频率编码方向频率编码方向窗宽窗宽/窗位窗位 人体组织生理、病理状态的人体组织生理、病理状态的MR信号及产生机制信号及产生机制 v由于由于MRI的信号是多种组织特征参数的可变函数，它所反映的病理、的信号是多种组织特征参数的可变函数，它所反映的病理、生理基础较生理基础

6、较CT广泛，具有更大的灵活性。广泛，具有更大的灵活性。MRI的信号强度与组织的的信号强度与组织的弛豫时间（弛豫时间（T1、T2时间）、氢质子密度、液体（如血液、脑脊液）时间）、氢质子密度、液体（如血液、脑脊液）流动、化学位移、及磁化率有关。流动、化学位移、及磁化率有关。 正常组织正常组织MR信号特点信号特点水、脂肪和骨髓信号、肌肉组织、骨骼组织、气体水、脂肪和骨髓信号、肌肉组织、骨骼组织、气体病理组织的病理组织的MR信号特点信号特点 v水肿水肿v脑水肿分为三种类型：脑水肿分为三种类型：v1）血管源性水肿：为最常见的脑水肿，由于血脑屏障破坏所致，）血管源性水肿：为最常见的脑水肿，由于血脑屏障破坏

7、所致，常见于肿瘤及炎症。常见于肿瘤及炎症。v2）细胞毒性水肿：常由于缺血所致，见于急性脑梗塞。）细胞毒性水肿：常由于缺血所致，见于急性脑梗塞。v3）间质性水肿：发生在脑室（尤其在侧脑室）旁。阻塞性脑积水时）间质性水肿：发生在脑室（尤其在侧脑室）旁。阻塞性脑积水时脑室内高压，造成脑脊液经室管膜向外渗出。脑室内高压，造成脑脊液经室管膜向外渗出。脑白质斑点状及斑片状常见病灶脑白质斑点状及斑片状常见病灶脱髓鞘疾病脱髓鞘疾病-多发性硬化多发性硬化髓鞘形成不良性疾病髓鞘形成不良性疾病-肾上腺脑白质营养不良肾上腺脑白质营养不良中毒引起的脑白质疾病中毒引起的脑白质疾病-药物中毒药物中毒脑血管病脑血管病-脑梗死

8、脑梗死脑炎、脑转移瘤脑炎、脑转移瘤-与上述疾病鉴别与上述疾病鉴别多发性硬化多发性硬化多见年轻人，是一种自体免疫性疾病，女性多于男性多见年轻人，是一种自体免疫性疾病，女性多于男性12M肾上腺脑白质营养不良肾上腺脑白质营养不良A, Axial first echo fast FLAIR image . B, Axial second echo fast FLAIR image (6000/160). C, Axial first echo conventional spin-echo MR image (3000/30). D, Axial second echo conventional spi

9、n-echo MR images (3000/100) of the brain,药物中毒药物中毒COCO中毒中毒天然气中毒天然气中毒脑梗死各种原因致血管闭塞各种原因致血管闭塞低级别星行细胞瘤低级别星行细胞瘤颅内血管炎颅内血管炎v系统性红斑狼疮病史系统性红斑狼疮病史1年，发现面部红斑年，发现面部红斑2月余，言语不清月余，言语不清20余天余天哈晓玲 颅内感染病毒，化脓性细菌，真菌病毒，化脓性细菌，真菌姜丽F25岁 脑囊虫间断抽搐半年 谢谢！脑转移瘤脑转移瘤 v脑转移瘤脑转移瘤(metastasis)(metastasis)的发病率各家报道不一，的发病率各家报道不一，OsbomOsbom等等报道占

10、颅脑肿瘤的报道占颅脑肿瘤的25253333；好发于；好发于4040岁以后的中、老岁以后的中、老年人。年人。v脑转移瘤常为多发病灶，占脑转移瘤常为多发病灶，占6565，好发部位为大脑中动脉，好发部位为大脑中动脉分布区的灰、白质交界处，占分布区的灰、白质交界处，占60608080。其原发癌以肺。其原发癌以肺癌最多见，其次为乳腺癌、肾癌，还可见于胃肠道癌肿、癌最多见，其次为乳腺癌、肾癌，还可见于胃肠道癌肿、甲状腺癌、卵巢癌和前列腺癌等。绝大多数脑转移瘤患者甲状腺癌、卵巢癌和前列腺癌等。绝大多数脑转移瘤患者的临床表现与肿瘤的占位效应有关，主要有头痛、恶心、的临床表现与肿瘤的占位效应有关，主要有头痛、恶

11、心、呕吐：、共济失调和视乳头水肿等。呕吐：、共济失调和视乳头水肿等。 影像学表现影像学表现 vMRI MRI 多呈长多呈长T1T1长长T2T2信号。病灶呈圆形或类圆形，信号。病灶呈圆形或类圆形，多数为多发病灶，大小不一，瘤内可见囊变、坏死，多数为多发病灶，大小不一，瘤内可见囊变、坏死，钙化罕见。增强后扫描能够显示和发现更多的脑内钙化罕见。增强后扫描能够显示和发现更多的脑内转移灶。绝大多数转移瘤均有不同程度增强，可呈转移灶。绝大多数转移瘤均有不同程度增强，可呈结节样强化或环形强化，结节样强化或环形强化，肺癌脑转移肺癌脑转移（左顶叶）肿瘤组织，（左顶叶）肿瘤组织，瘤细胞胞浆伊红，瘤细胞胞浆伊红，部

12、分区域胞浆空部分区域胞浆空亮，呈弥漫性分亮，呈弥漫性分布，可见核大、布，可见核大、染色深、有异型染色深、有异型的细胞，转移性的细胞，转移性肾透明细胞癌肾透明细胞癌疼痛不适疼痛不适20天，加重天，加重1天天韩晓娜韩晓娜 F 41岁岁 肺癌脑转移肺癌脑转移M 51岁岁 高血压病史高血压病史2年，头晕年，头晕 右侧肢体麻木（肺癌）右侧肢体麻木（肺癌）46F 乳癌脑转移乳癌脑转移邓刚水邓刚水 65M 左颞转移瘤（肺癌）左颞转移瘤（肺癌）转移性乳头状腺癌转移性乳头状腺癌59M,转移瘤（结肠癌）转移瘤（结肠癌）F53岁岁胶质母细胞瘤，颅内转移胶质母细胞瘤，颅内转移磁共振波谱技术的基本概念磁共振波谱技术的基

13、本概念v磁共振波谱磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy)是目前惟一能无创性观察活体组是目前惟一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术，在分子水平反映组织代谢情况。织代谢及生化变化的技术，在分子水平反映组织代谢情况。v化学位移：在相同环境条件（温度、化学位移：在相同环境条件（温度、PH值、均匀外磁场等）下，由于所处分子结值、均匀外磁场等）下，由于所处分子结构不同所致的同一原子核进动频率出现差异的现象，称之，此为构不同所致的同一原子核进动频率出现差异的现象，称之，此为MRS的基础。的基础。180C36.80CTMSvppm：（：（part per milli

14、on百万分之几）不同的静磁场中，化合物之间存在）不同的静磁场中，化合物之间存在频率差别（具有场强依赖型），如频率差别（具有场强依赖型），如1.5T,水和脂肪频率差为水和脂肪频率差为225Hz(63.67MHZ)，3.0T为为450Hz(127.7MHZ)，但以，但以ppm来表示，则化来表示，则化合物之间的频率差是恒定的（无场强依赖型）合物之间的频率差是恒定的（无场强依赖型）v举例：水分子中的氢质子和长链脂肪酸中的氢质子共振频率相差举例：水分子中的氢质子和长链脂肪酸中的氢质子共振频率相差3.5ppm,且在任何场强中均是如此，有助于且在任何场强中均是如此，有助于MRS谱线的显示谱线的显示波谱原始图

15、像波谱原始图像256 CSI Images4.30 ppmCholineCreatineNAA0.49 ppm谱线谱线横坐标：化学位移，代表频率。以横坐标：化学位移，代表频率。以TMS TMS 四甲基硅烷为四甲基硅烷为0 0，水接近，水接近4.84.8纵坐标：信号强度纵坐标：信号强度TMSCr认识谱线认识谱线Lac (0.9,1.4ppm)NAA(2.02 ppm)Glx (2.2-2.4ppm)Cr (3.0ppm)Cho (3.2ppm)mI (3.56,4.06ppm)Lip (0.8-1.3ppm)Ala(1.48ppm)常见代谢产物的共振峰常见代谢产物的共振峰vNAA:N-NAA:N

16、-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志（仅见于神经组织，存在于神经元胞乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志（仅见于神经组织，存在于神经元胞体和轴索中体和轴索中 升高升高: :见于见于CanavanCanavan病、儿童、高渗状态、轴索恢复病、儿童、高渗状态、轴索恢复 降低：几乎任何脑损伤降低：几乎任何脑损伤vCreatineCreatine：脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作为波谱分析时的参照：脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作为波谱分析时的参照物（肝和肾中合成）物（肝和肾中合成） 升高：肝移植、创伤、老年人升高：肝移植、创伤、老年人 降低：肿瘤坏死、缺氧、新生儿降低：肿瘤坏死、缺氧、

17、新生儿NAACrchovCholineCholine：磷脂代谢的成分，细胞膜转换的标记物，反映细胞增值：磷脂代谢的成分，细胞膜转换的标记物，反映细胞增值 升高：肿瘤、创伤、脑炎升高：肿瘤、创伤、脑炎 降低：坏死、脓肿降低：坏死、脓肿vGlutamateGlutamate：主要的氨摄取途径：主要的氨摄取途径 升高：缺血缺氧、肝性脑病、脑膜瘤升高：缺血缺氧、肝性脑病、脑膜瘤 降低降低: :阿茨海默病阿茨海默病 vmImI：胶质细胞的标记物，位于星形细胞中，代表细胞膜稳定性，判断肿：胶质细胞的标记物，位于星形细胞中，代表细胞膜稳定性，判断肿 瘤级别瘤级别vLipidLipid：细胞坏死：细胞坏死 升

18、高：肿瘤、脓肿、梗死升高：肿瘤、脓肿、梗死vLactateLactate：无氧代谢：无氧代谢(TE35(TE35正峰正峰,TE144,TE144负峰）负峰） 升高：升高： 炎症、肿瘤、脓肿、缺血炎症、肿瘤、脓肿、缺血LacTE144波谱定量分析波谱定量分析v绝对定量：绝对定量： 计算代谢产物含量的绝对值计算代谢产物含量的绝对值v半定量：直接测量峰下面积半定量：直接测量峰下面积 v相对定量：代谢产物峰下面积的比值，是最常用的方法（相对定量：代谢产物峰下面积的比值，是最常用的方法（CrCr）。）。 常用波谱序列常用波谱序列vSTEAM序列（stimulated echo acquisitionmo

19、destimulated echo acquisitionmode，激励回波序列）激励回波序列） STEAMSTEAM只只能做单体素能做单体素 。TE=35TE=35，144144。vPRESS 序列（point resolved spectroscopy,point resolved spectroscopy,点解析波谱）点解析波谱）vPRESSPRESS能扫一维、二维、三维。能扫一维、二维、三维。 TE=35TE=35，144144，288288vPRESS 144 PRESS 144 和和 PRESS 288 PRESS 288 可以鉴别乳酸和脂质。乳酸可以鉴别乳酸和脂质。乳酸14414

20、4倒置，倒置，288288正置正置 临床应用临床应用v儿童脑发育儿童脑发育v脑肿瘤脑肿瘤v急慢性脑缺血性改变急慢性脑缺血性改变v癫痫癫痫v早老性痴呆早老性痴呆v代谢性疾病代谢性疾病正常人脑的发育过程正常人脑的发育过程不同部位波谱不同部位波谱M33岁发作性意识不清岁发作性意识不清1次次NAA星形细胞瘤星形细胞瘤F 76岁（左顶叶低密度病灶）岁（左顶叶低密度病灶）M 66岁v病理病理23级级星形细胞瘤星形细胞瘤（间变性）（间变性）间歇性突发性晕厥间歇性突发性晕厥3年年星形细胞瘤星形细胞瘤12级级突发头痛突发头痛M 34岁岁 发作性头痛数年发作性头痛数年星形细胞瘤星形细胞瘤3级级45岁岁 F星形细胞

21、瘤星形细胞瘤3级级M38岁岁 头痛头晕头痛头晕胶质母细胞瘤胶质母细胞瘤F 7岁阵发性头痛岁阵发性头痛2周，加重周，加重3天伴呕吐天伴呕吐胶质母细胞瘤。免疫组化：胶质母细胞瘤。免疫组化：GFAP部分区域（）、部分区域（）、S-100灶性（）、灶性（）、Vimtin（）、（）、EMA（）（）M12岁岁 头晕走路不稳头晕走路不稳髓母细胞瘤髓母细胞瘤M 50岁，头痛，恶心岁，头痛，恶心手术和病理证实手术和病理证实脑脓肿脑脓肿AlaF40岁岁 头痛头痛脑膜瘤脑膜瘤GLXF32岁头痛，头晕岁头痛，头晕2年余，双下肢无力年余，双下肢无力2月余月余GLX脑膜瘤脑膜瘤M 43岁岁脑膜瘤脑膜瘤M72岁，头痛头晕岁

22、，头痛头晕脑膜瘤脑膜瘤M 30岁双眼视力下降岁双眼视力下降1月，头痛月，头痛1周周室管膜瘤室管膜瘤M43岁岁转移瘤转移瘤F 58岁岁Lip乳腺癌脑转移乳腺癌脑转移M37岁岁 头痛头晕头痛头晕1212B细胞性淋巴瘤细胞性淋巴瘤F54岁岁 头痛头晕头痛头晕B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤F55岁岁 外伤后头痛三天，加重外伤后头痛三天，加重胆脂瘤胆脂瘤M52岁，星形细胞瘤术后岁，星形细胞瘤术后星形细胞瘤术后、放疗后星形细胞瘤术后、放疗后胶质瘤放疗后复发区及对照区波峰比值（胶质瘤放疗后复发区及对照区波峰比值（xs）NAA/CrNAA/Cr+ChoCho/Cr胶质瘤复发区1.218+0.230.684+0.261

23、.476+0.33对照区1.54+0.171.05+0.191.21 0.17胶质瘤放疗后放射性脑损伤区及对照区波峰比值胶质瘤放疗后放射性脑损伤区及对照区波峰比值（xs）NAA/CrNAA/Cr+ChoCho/Cr放射性脑损伤中央区0.630.220.270.130.60.23胶质瘤复发区1.270.270.460.141.030.13对照区1.510.161.020.171.190.15胶质瘤放疗后病变区及对照区出现的胶质瘤放疗后病变区及对照区出现的Lac及及LipLac峰Lip峰胶质瘤复发区153放射性脑损伤中央区05放射性脑损伤边缘区80对照区00核磁共振的基本物理现象核磁共振的基本物理

24、现象v原子核为质子和中子构成。元素的原子核的质子或中子为奇数者，原子核为质子和中子构成。元素的原子核的质子或中子为奇数者，（如（如: 1 H1 、，、， 13Li7 , 13C6 ， 19F 9 ， 23Na 11 ， 31P15 ， 39K19 ）。）。有自旋特性（又称进动，有自旋特性（又称进动，precession ）产生自旋磁矩（即有一定的）产生自旋磁矩（即有一定的磁场强度和方向），类似细小的磁棒（故亦称磁偶极子）。磁场强度和方向），类似细小的磁棒（故亦称磁偶极子）。v在正常情况下，磁偶极子呈不规则排列，磁矩相互抵消，不显示磁在正常情况下，磁偶极子呈不规则排列，磁矩相互抵消，不显示磁性。

25、把它们置于均匀性的强磁场性。把它们置于均匀性的强磁场B0内，约半数的磁偶极子顺向磁场内，约半数的磁偶极子顺向磁场排列，少数的磁偶极子呈逆向排列，前者属低能量级，后者为属高排列，少数的磁偶极子呈逆向排列，前者属低能量级，后者为属高能量级。二者数量相差仅百万分之几，决定了净纵向磁化强度。不能量级。二者数量相差仅百万分之几，决定了净纵向磁化强度。不同元素的原子核在此强磁场内旋进的相位角和频率各不相同，旋进同元素的原子核在此强磁场内旋进的相位角和频率各不相同，旋进频率取决于外磁场的强度和该原子核自身的磁旋比。频率取决于外磁场的强度和该原子核自身的磁旋比。 vwL = R x BvwL称为称为Larmor频率；频率；B为外磁场强度为外磁场强度(Tesla); R为磁旋比（兆赫为磁旋比（兆赫 / T）。可依据）。可依据Larmor频率数值来识别不同元素的原子核。频率数值来识别不同元素的原子核。