MRI原理及临床应用
【摘要】近年来,核磁共振成像技术发展十分迅速,已日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统,并在世界范围内推广应用。既解决了CT机对人体组织细胞的一定损害性,又解决了可测出机体病变前的微小生理变化。核磁共振成像已成为医学影像诊断中的一个新的分支。
【关键词】核磁共振成像;成像原理;诊断与CT比较
MRI Principle and Clinical Application
CHEN Qing-quan
The Second People’s Hospital of Chongzhou,Chongzhou 611230,China
【Summary】In recent years, the nuclear magnetic resonance becomes to be like a technique development very quick, already the day attain mature perfect.Checked scope to basically overlay each system of whole body, and expand to apply within the scope of world.Since solved CT machine to the certain damage of human body organization cell, and then solved can before testing to find out a machine body a pathological changes of the small physiology change.The nuclear magnetic resonance becomes to be like to have become a new branch within diagnosis: medical science image.
【Key words】MRI;Imaging principle;Diagnosis;With CT comparison
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)近年来,核磁共振成像技术发展十分迅速,已日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统,并在世界范围内推广应用。
目的:为了准确反映其成像基础,避免与核素成像混淆,现改称为磁共振成象。参与MRI 成像的因素较多,信息量大而且不同于现有各种影像学成像,在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。
1 MRI的成像原理
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,用特定频率的射频脉冲进行激发,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,而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间。有两种弛豫时间,一种是自旋-晶格弛豫时间又称纵向弛豫时间反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间,也是90°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T1。另一种是自旋-自旋弛豫时间,又称横向弛豫时间反映横向磁化衰减、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T1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T1是相对固定的,而且它们之间有一定的差别,T2也是如此。这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T1、T
2和自旋核密度(P)等几个参数,其中
2)值,就可
T1与T2尤为重要。因此,获得选定层面中各种组织的T1(或T
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。
2 MRI图像特点
2.1 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T1与T2的长短,而不象CT图象,灰度反映的是组织密度。
2.2 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T1WI或T2WI中均呈黑影,这就是流空效应。这一效应使心腔和血管显影,是CT所不能比拟的。
2.3 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则难于作到直接三维显示,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。
2.4 运动器官成像 采用呼吸和心电图门控成像技术,不仅能改善心脏大血管的MR成像,还可获得其动态图象。
方法:MRI与CT的比较
表1 MRI设备与CT扫描机的性能比较
性能特点 MRI设备 CT扫描机
信息载体 MRI信号穿过组织的X线
采用的电磁波 射频波(无线电波)连续X线
体层方向 任意方向 一般与体轴垂直
数据采集方式 多方向或单方向投影 多方向投影
表2 MRI设备与CT扫描机的临床应用比较
应用范围 MRI设备CT扫描机
软组织对比度高低
脊髓显示 清晰困难
骨皮质病变 不敏感敏感
对比剂类型 顺磁性物质 碘剂
2 结果
MRI设备的优点为:①多参数成像,可提供丰富的诊断信息;②人体氢核含量高,高对比成像;③任意方位体层、三维成像;④不用对比剂,就可进行磁共振血管造影;无骨伪影干扰,后颅凹病变清晰可辨;无电离辐射;可使MRI设备用于介入治疗,建立智能手术室,进行手术导航。MRI设备的缺点为:①扫描速度慢;②易出现运动、流动伪影;③定量诊断困难;④对钙化灶和骨皮质病灶不够敏感;禁忌症多。
3 结论
MRI诊断广泛应用于临床,时间虽短,但已显出它的优越性。
在神经系统应用较为成熟。三维成像和流空效应使病变定位诊断更为准确,并可观察病变与血管的关系。对脑干、幕下区、枕大孔区、脊髓与椎间盘的显示明显优于CT。对脑脱髓鞘疾病、多发性硬化、脑梗塞、脑与脊髓肿瘤、血肿、脊髓先天异常与脊髓空洞症的诊断有较高价值。纵隔在MRI上,脂肪与血管形成良好对比,易于观察纵隔肿瘤及其与血管间的解剖关系。对肺门淋巴结与中心型肺癌的诊断,帮助也较大。
心脏大血管在MRI上因可显示其内腔,所以,心脏大血管的形态学与动力学的研究可在无创伤的检查中完成。对腹部与盆部器官,如肝、肾、膀胱,前列腺和子宫,颈部和乳腺,MRI检查也有相当价值。在恶性肿瘤的早期显示,对血管的侵犯以及肿瘤的分期方面优于CT。骨髓在MRI上表现为高信号区,侵及骨髓的病变,如肿瘤、感染及代谢疾病,MRI上可清楚显示。在显示关节内病变及软组织方面也有其优势。MRI在显示骨骼和胃肠方面受到。MRI还有望于对血流量、生物化学和代谢功能方面进行研究,对恶性肿瘤的早期诊断也带来希望。在完成MR成像的磁场强度范围内,对人体健康不致带来不良影响,所以是一种非损伤性检查。但是,MRI设备昂贵,检查费用高,检查所需时间长,对某些器官和疾病的检查还有限度,因之,需要严格掌握适应证。
如今MRI已经确立了其在影像诊断界的重要地位,并取代了许多传统影像诊断技术。它在中枢神经系统中的应用已成为疾病诊断的金标准;在骨关节、软组织病变的诊断中是举足轻重的手段。特别是近几年来,超高场磁共振在脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查、冠心病诊断、腹部、盆腔等脏器的检查技术得到了飞速发展。
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