磁共振基本知识.ppt

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1、磁共振相关基本知识,魏森,常规序列： T1加权成像（T1WI）：解剖序列 T2加权成像（T2WI）:病变序列 反转序列： 液体反转恢复序列（FLAIR）:压水序列 短时间反转恢复序列（STIR）:压脂序列 功能成像： 弥散加权成像（DWI）:中风序列 灌注加权成像（PWI） 磁敏感加权成像（SWI） 弥散张量成像（DTI） 磁共振波谱（MRS）,3,常规头部MR序列,T1W-信噪比高，灰白质对比强，对解剖结构的显示好 T2W FSE（TSE）-常规T2像,用于一般病变的检出，如梗塞灶、肿瘤等 T2W Flair水抑制技术，显示被CSF高信号掩盖的脑和脊髓的稍高或高信号病 DWI-EPI -是目

2、前惟一能检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法。b值(扩散敏感梯度场参数)一般选择1000 s/mm2。主要用于超急性期缺血性脑梗死的诊断和鉴别诊断,4,几种组织或成分的MR信号特点,水：自由水，如脑脊液、囊肿内囊液，长T1长T2信号 血流：信号较复杂 取决于血流形式、方向、速度、脉冲序列及成像参数等 动脉因其血流速度快，造成流空效应，常显示为无信号，而静脉血流较慢，常显示为高信号。 出血：信号较复杂 其信号演变有一定的规律，主要与出血后时间及MR设备场强高低有关 例如脑内血肿亚急性期，RBC完全溶解，血肿内以正铁血红蛋白为主，在T1WI及T2WI上均表现为高信号,3、脑实质MRI信号异常,

3、黑、白灰度对比：X光片、CT均以密度高低为特征MR图象是以信号高低/强弱为特征 水： 长T1（黑）、长T2（白） 脂肪：短T1（白）、短T2（暗灰） 肌肉：长T1（黑）、短T2（黑） 骨皮质、完全性的钙化： 黑 （无信号） 血 流： 流空信号（黑 ） 大多数肿瘤：长T1、长T2 黑色素瘤：短T1、短T2,大脑基本解剖结构（T1WI）,断层横切面示意图一,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图一图解,1、硬脑膜 2、头皮，皮下组织 3、额上回 4、蛛网膜下腔 5、大脑镰 6、上矢状窦 7、顶上小叶 8、头皮，表皮 9、顶骨 10、骨膜 11、上矢状窦,Zongmiao.2004-11

4、-20,断层示意图二,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图二图解,1、头皮 2、颅盖 3、硬膜 4、中央前回 5、中央沟 6、中央后回 7、蛛网膜下腔 8、边缘沟,9、大脑镰 10、顶上小叶 11、中央后回 12、中央沟 13、中央前回 14、额上沟 15、额上回 16、上矢状窦,Zongmiao.2004-11-20,功能区核磁分布（图二）,绿色：第一体感接受皮质 浅天蓝：第二运动区 紫色：第二体感接受皮质 土黄色：第三运动皮质 蓝色：第一运动皮质 深红色：运动书写中枢,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图三,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图三图

5、解,1、额上沟 2、额中回 3、脑膜中动脉 4、蛛网膜下腔 5、中央沟 6、大脑镰 7、上矢状窦 8、帽状腱膜 9、边缘沟,10、中央后沟 11、中央沟 12、中央后回 13、颞浅动脉 14、中央前回 15、冠状缝 16、额上沟 17、额上回 18、上矢状窦,Zongmiao.2004-11-20,功能区核磁分布（图三）,绿色：第一体感接受皮质 浅天蓝：第二运动区 紫色：第二体感接受皮质 土黄色：第三运动皮质 蓝色：第一运动皮质 深红色：运动书写中枢,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图四,Zongmiao.2004-11-20,),断层示意图四,1、额上沟 2、额中回 3、板障

6、静脉 4、中央前沟 5、半卵园中心 6、中央前回 7、中央后回 8、顶枕沟 9、楔前回,10、顶下小叶 11、中央后沟 12、中央后回 13、中央沟 14、中央前回 15、中央前沟 16、额上沟 17、额上回 18、上矢状窦,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图五,Zongmiao.2004-11-20,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图五,1、额上回2、扣带回 3、脑膜中动脉 4、扣带 5、头皮 6、硬膜 7、大脑镰 8、上矢状窦 9、楔前回 10、硬膜 11、角回,12、缘上回 13、颞浅动脉 14、中央后回 15、中央沟 16、中央前回 17、中央前沟 18

7、、额中回 19、半卵园中心 20、额上沟 21、额上回 22、上矢状窦,Zongmiao.2004-11-20,功能区核磁分布图五,绿色：第一体感接受皮质 浅天蓝：第二运动区 紫色：第二体感接受皮质 蓝色：第一运动皮质 土黄色：第三运动皮质 深红色：运动言语区,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图六,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图六,1、大脑前动脉 分支 2、大脑前动脉胼周分支 3、胼胝体额钳 4、额中回 5、尾状核头部 6、丘脑纹状体静脉 7、颞浅静脉 8、颞浅动脉 9、硬膜 10、头皮,22、中央后沟 23、脑膜中动静脉 24、侧脑室体部 25、中央后回

8、26、中央沟 27、中央前回 28、中央前沟 29、额中回 30 、额上沟31、额上回32、扣带回,11、帽状腱膜 12、顶枕沟 13、枕静脉 14、楔前回 15、大脑镰16、楔回 17、胼胝体枕钳 18、角回 19、颞上沟 20、外侧裂 21、缘上回,Zongmiao.2004-11-20,功能区核磁分布图六,绿色：第一体感接受皮质 紫色：第二体感接受皮质 蓝色：第一运动皮质 浅天蓝：第二运动区 土黄色：第三运动皮质 深红色：运动言语区,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图七,Zongmiao.2004-11-20,断层示意图七,1、大脑前动脉胼周分支 2、胼胝体额钳 3、丘脑

9、前核 4、内囊前肢 5、内囊膝部 6、内髓板 7、壳核 8、丘脑腹外侧核 9、岛叶皮质 10、外侧裂 11、髓纹 12、大脑中动脉,13、穹窿伞 14、丘脑枕 15、侧脑室三角区 16、视放射 17、直窦 18、纹状皮质 19、大脑内静脉 20、海马 21、槽 22、脉络丛 23、颞上回 24、颞横回,25、屏状核 26、顶盖 27、中央沟 28、内囊后肢 29、背内侧核 30 、尾状核头部 31、侧脑室额角 32、穹窿33、透明隔34、扣带回35大脑前动脉胼胝体缘 支 36、上矢状窦,Zongmiao.2004-11-20,断层分布图七,绿色：感觉言语区 紫色：第三听觉接受皮质 蓝色：第三视

10、觉接受区 浅天蓝：第二运动区 土黄色：第三运动皮质 深红色：视词中枢,Zongmiao.2004-11-20,7,18,断层分布图八,Zongmiao.2004-11-20,断层分布图八,1、终板 2、额骨 3、侧脑室额角 4、尾状核头部 5、前连合 6、外囊 7、前穿质 8、屏状核 9、黑质 10、颞骨 11、穹窿伞 12、海马 13、大脑后动脉,14、环池 15、小脑幕 16、上丘 17、枕骨 18、中脑水管 19、枕内嵴 20、小脑蚓部 21、小脑半球 22、小脑上动脉 23、海马旁回 24、耳廓 25、颞叶白质 26、侧脑室颞角,27、槽 28、颞中回 29、颞上回 30 、大脑脚 3

11、1、极外囊 32、岛叶皮质 33、壳核 34、后交通动脉 35、内囊前肢 36、动眼神经 37、额叶白质 38、基底动脉 39、大脑前动脉,Zongmiao.2004-11-20,扩散加权成像术 Diffusion Weighted Imaging DWI,【弥散的概念】 弥散又称扩散，是指分子从周围环境的热能中获取运动能量而使分子发生的一连串的、小的、随机的位移现象并相互碰撞，也称分子的热运动或布朗运动。,生物组织内的水分子的扩散分为三大类：细胞外扩散，细胞内扩散，跨膜扩散，且扩散运动受到组织结构、细胞内细胞器和组织大分子的影响。,DWI是建立在MR成像要素之一流动效应上的一种成像方法。在宏

12、观图像中反映活体组织水分子的微观运动。MRA观察的是宏观的血流流动现象，而弥散加权成像观察的是微观的水分子流动扩散现象。,二、b值对DWI的影响： DWI技术中把施加的扩散敏感梯度场参数称为b值或称扩散敏感系数。在常用SE-EPI DWI序列中.,b值的选择（表示应用的梯度磁场的时间、幅度、形状） b值越高，扩散的权重越重 b值越高，信号越弱 b值越高，信噪比越差 b值越高，相同TR内可采集的层数越少 因会出现周围神经的刺激症状也限制了太高的b值。 较小的b值可得到的较高信噪比的图像，但对水分子扩散运动的检测不敏感。,因此，b值的选择非常重要， 用小b值进行DWI，在一定程度上反映了局部组织的

13、微循环灌注，但所测得的ADC值稳定性较差，且易受其他生理活动的影响，不能有效反映水分子的弥散运动，用大b值进行DWI，所测得的ADC值受局部组织的微循环灌注影响较小，能较好反映水分子的弥散运动，因此，大b值进行DWI称高弥散加权成像，用小b值进行DWI称低弥散加权成像。b=0时产生无弥散加权的t2wi。,四、扩散系数和表观扩散系数 分子布朗运动的方向是随机的，其在一定方向上的弥散距离与相应弥散时间的平方根之比为一个常数，这个常数称为扩散系数D。表示一个水分子单位时间内随机弥散运动的平均范围，其单位为mm2/s。通过对施加扩散敏感梯度场前后的信号强度检测，在得知b值的情况下，我们可以计算组织的扩

14、散系数，需要指出的是造成组织信号衰减不仅仅是水分子的扩散运动，水分子在扩散敏感梯度场方向上各种形式的运动（或位置移动）还将造成组织信号的衰减，,其影响因素众多，原理尚不明确： 微观因素： 体液流动、细胞的渗透性和温度、毛细血管灌注、细胞内外水的黏滞度、膜通透性的方向 宏观因素： 呼吸、搏动、蠕动等,因此利用DWI上组织信号强度变化检测到的不是真正的扩散系数，它还会受到其他形式水分子运动的影响。我们把检测到的扩散系数称为表观扩散系数（apparent diffusion coeffecient，ADC）。 实际工作中用表观扩散系数(ADC) 来代替真正的扩散系数，前者常明显大于后者。 ADC 值

15、的大小取决于成像物质及其内部分子的空间分布，b值的选择，场强,二、分类： 根据病理形态及发病机理分为四类 。 1、血管源性脑水肿 是最常见的脑水肿。继发于血脑屏障的破坏，因脑血管通透性增加所致。,特点： 水肿以白质为主； 在灰质是细胞容积的增大（细胞内水肿），在白质却是细胞外间隙的扩大； 不论白质或灰质，细胞成分中变化最基础突出的是星形细胞（一种神经胶质细胞，充填于毛细血管和脑神经细胞之间），有明显的胞饮现象；,在病灶区血脑屏障受损，血管通透性增加； 水肿同时组织的水，Na+，Cl含量均增高，血管通透性增高主要发生在毛细血管内皮细胞及内皮细胞的紧密抗体连接部。,常见病： 脑肿瘤（尤其通过是脑转

16、移瘤，恶性胶质瘤），脑脓肿，脑血管意外，脑外伤等病，在脑受压症状方面，脑水肿所起作用比原来的占位病变更大。,2、细胞毒性脑水肿 常与神经细胞，神经胶质细胞和室管膜细胞肿胀合并细胞外间隙减少有关， 机制： 细胞膜Na+迁移过程的障碍，渗透压调节机制的障碍和能量代谢障碍是细胞毒性水肿的机制，Ca+内稳态的失衡也是脑水肿的重要原因，,特点： 无血管损伤，血脑屏障相对完整； 水肿在细胞内，细胞外间隙不扩大； 水肿液不含蛋白质，有血浆超滤液的特点， 常见病： 脑缺血，脑缺氧和中毒性脑病。,血管源性水肿（脑弓形体病）， 中心凝固性坏死DWI呈高信号，ADC值降低,DWI反映的是细胞毒性水肿。T2WI反映的

17、是血管源性水肿。CT反映的是脑组织的坏死和水肿。,4、与PWI联合应用： 超急期脑梗塞的PWI表现 CBF下降 CBV正常或轻度升高，严重时下降 MTT基本正常或延长 TTP延长或消失 比DWI早，范围大，不匹配区半暗带 缺血半暗带缺血后经过有效溶栓治疗，功能尚可恢复的脑组织,PWIDWI，见于5070%的患者，多为较大血管或其分支的阻塞，即使发病超过6小时，溶栓仍有效。 PWI=DWI，见于大面积梗死灶，缺乏侧枝，发病早期即为不可逆损伤。 PWIDWI，可能由于部分或完全性自发性再通。 PWI、DWI正常，可能为TIA。,PWIDWI，存在缺血半暗带，可以溶栓,PWI=DWI，不存在缺血半暗

18、带，不宜溶栓治疗， 否则容易出现出血性脑梗塞,超急性期（6小时）：T1WI等信号，T2WI为高信号。急性期（7小时3天）：完整红细胞内氧合血红蛋白变为去氧血红蛋白，为顺磁性，T1WI为等或稍低信号，T2WI为极低信号。,亚急性期（3天4周）早期：T1WIT2WI为低信号；晚期：T1WI及T2WI全部为高信号。,左基底节区脑出血（亚急性期）,超急性期出血,慢性期（4周）：T1WI和T2WI高信号。囊肿形成：T1WI低信号，T2WI高信号。,桥脑出血（慢性期）,急性和亚急性早期出血,亚急性晚期出血,慢性期出血,【脑脓肿】 位于灰白质交界区或深部白质。 脑脓肿早期: 局部脑炎病灶或化脓前的脑炎 DW

19、I 呈稍高信号，ADC值降低。 脑脓肿形成期： 病灶中心凝固坏，囊液粘稠，水分子扩散运动受限，内含蛋白质大分子，如纤维蛋白原， DWI明显高信号为特征性改变。,具体影像学表现： 中心：DWI高信号，ADC低信号。 壁：DWI、ADC等信号 周围水肿：DWI低信号，ADC高信号。 经过治疗的脓肿腔DWI也可等信号或低信号。 有报道称，脑脓肿ADC值较急性梗塞8小时后的病灶ADC值低50。 对细菌性脑膜炎并发的硬膜下积脓和炎性渗出物有鉴别诊断意义，从而有利于指导临床治疗。,鉴别诊断： 1、与囊性、坏死性肿瘤： 以浆液性的坏死物为主，其粘稠度相对较低，较正常脑组织弥散加快，DWI低信号，ADC值增高

20、。 但当肿瘤中央的坏死含无菌性或凝固性坏死、出血或粘稠的粘液时，也可表现为DWI高信号，ADC值降低,MRS 1.9ppm处可见醋酸盐峰 (Ace)，而Ace峰在脑肿瘤中未见报导；2.4 ppm处可见 琥珀酸盐峰(Suc), Suc是早期描述厌氧菌感染的标记物；其它可见氨基酸共振峰,Brain abscess,磁共振扩散张量成像 (diffusion tensor imaging, DTI),DWI的延伸与发展 测量和量化多方向（6512个）3D水分子扩散的各向异性 彩色扩散张量图、 FA（fractional anisotropy）图和ADC图,临 床 应 用,脑白质及白质束成像（white

21、 matter tractography） 脑白质的发育研究 脑白质解剖研究 脑白质病、精神分裂症 脑病变（如肿瘤）与白质束的关系 病程监测、疗效和预后评估 弥漫性轴索损伤,脑白质束成像(DTI和DTT),R,DTI in Glioma on MAGNETOM Trio,Normal Fiber,Lesion,Tractography of Tumor (WIP),Stereoscopic Fused Views,MR灌注成像 (perfusion weighted imaging, PWI),功能成像 方法：DSC-PWI、 ASL-PWI 静脉注射Gd-DTPA+MR快速采集（EPI） 团

22、注对比剂后，动态测量对比剂首次通过受检组织时引起组织内磁共振信号强度的变化，获得组织微血管分布及血流灌注的血流动力学信息,动脉血质子自旋标记PWI(ASL-PWI),首先在成像层面供血动脉的流入侧施加反转脉冲，使血中的质子磁化矢量发生反转，经过一定反转恢复时间（Inversion Time，TI）的延迟，当标记的血液流入成像层面时成像，从而得到标记后的图像，然后在其他参数都相同的情况下不施加反转脉冲再对相同层面成像，得到未标记的图像；用标记前后的图像相减即可得到灌注图像 根据采用的TI不同，可显示自大动脉至毛细血管水平的灌注情况 获得rCBF图,PWI 测量指标,rCBV： 局部血容量（reg

23、ional cerebral blood volume）兴趣区内脑组织的血容量高血容量为红色，低血容量为蓝色或黑色 rCBF：局部血流量（regional cerebral blood flow）单位时间内通过兴趣区脑组织的血流体积高血容量为红色，低血容量为蓝色或黑色 MTT： 平均通过时间（mean transit time）血流通过兴趣区脑组织所需的平均时间MTT延长表现为绿色 TTP： 达峰时间（time to peak）静脉注射对比剂团达到兴趣区组织所用的时间TTP延长表现为红色rCBF= rCBV/MTT,PWI的应用,脑梗死的早期诊断 区分肿瘤组织与非肿瘤组织 提供肿瘤良恶性的信息

24、 脑肿瘤的鉴别诊断 放射性坏死与肿瘤复发的鉴别 指导脑组织穿刺活检的位置,脑梗死：灌注不足,男，34岁 肢体无力2小时。 DWI和ADC图示右侧MCA分布区梗死灶； MRA示右侧MCA闭塞,DSC-rCBF,DSC-rCBV,DSC- rMTT,ASL-CBF,脑梗死：灌注不足,磁敏感加权成像 Susceptibility Weighted Imaging SWI,SWI在CNS的临床应用,血管源性病变,CNS,肿瘤性病变,钙化性疾病,神经退行性疾病,颅脑外伤性疾病,其他疾病,血管源性病变,血管源性病变 海绵状血管瘤 动静脉畸形 Sturge-Weber综合征 毛细血管扩张症 淀粉样脑血管病（

25、CAA） 高血压脑出血 脑梗死及出血,血管源性病变,7岁，多发出血和未出血的海绵状血管瘤,血管源性病变,桥脑海绵状血管瘤,血管源性病变,面部和躯体多发葡萄酒痣病人,血管源性病变,左侧顶枕叶动静脉畸形,血管源性病变,左侧小脑静脉畸形,左侧基底节静脉畸形,血管源性病变,左侧大脑半球静脉发育畸形,血管源性病变,双侧大脑半球静脉发育畸形,39岁，女性，偏头痛 双侧大脑半球深部髓静脉汇入室管膜下静脉,血管源性病变,放射性毛细血管扩张症,血管源性病变,血管性痴呆和淀粉样脑血管病CAA,血管源性病变,淀粉样脑血管病CAA,血管源性病变,淀粉样脑血管病CAA,血管源性病变,桥脑海绵状血管瘤,血管源性病变,高血

26、压脑出血灶,血管源性病变,皮层静脉梗塞,血管源性病变,DWI,SWI,Acute basal ganglia infarct,血管源性病变,血管源性病变,MIP SWI vs. CT 左侧基底节区梗死,肿瘤性病变,肿瘤性病变 SWI可以显示肿瘤的边界、静脉、出血及钙化等,肿瘤性病变,右侧脑室肿瘤静脉分布和出血灶,颅脑外伤性疾病,颅脑外伤性疾病 弥漫性轴索损伤（DAI） 外伤性脑出血及梗死,颅脑外伤性疾病,弥漫性轴索损伤DAI,颅脑外伤性疾病,弥漫性轴索损伤DAI,颅脑外伤性疾病,弥漫性轴索损伤DAI,颅脑外伤性疾病,外伤后右侧基底节区及脑室内出血,颅脑外伤性疾病,GRE Image vs. S

27、WI postprocessing,颅脑外伤性疾病,外伤性脑梗死,神经退行性疾病,神经退行性疾病 以脑内铁质沉积增多为特征 Alzheimers disease Parkinsons disease 多发性硬化（MS）,神经退行性疾病,Alzheimer病 中央前回皮层、齿状核铁质含量增高,神经退行性疾病,SWI minIP vs. SWI phase image中央前回皮层的矿物质沉积增多,神经退行性疾病,Parkinsons disease黑质铁质含量增高,神经退行性疾病,多发性硬化 有些病灶与静脉相连，有些病灶有铁质沉积,神经退行性疾病,2006-10-10 2008-03-25 多发性

28、硬化,神经退行性疾病,正常对照,MS 病灶数量较少,MS 病灶数量较多,钙化性疾病,钙化性疾病,双侧苍白球钙化,钙化性疾病,肿瘤钙化斑,钙化性疾病,少突胶质细胞瘤钙化斑,其他疾病,白血病脑内出血灶,其他疾病,肝豆状核变性,MR波谱 （magnetic resonance spectroscopy，MRS）,MR波谱和MR波谱成像,MR波谱 （magnetic resonance spectroscopy，MRS） MR波谱成像 （magnetic resonance spectroscopic imaging，MRSI） 单体素MRS、多体素MRS H质子波谱，非氢质子波谱 需1.5T MR机

29、,1H-MRS检查常见代谢物,NAA： N-乙酰天门冬氨酸，N-acetylaspartic acid神经元的标志物，位于2.02ppm，是MRS最高峰，NAA下降代表神经元的减少和缺失 或功能下降 Cho： 胆碱，choline位于3.22ppm，肿瘤细胞增殖的指标评价脑肿瘤的重要共振峰 Cr： 肌酸，creatine位于3.03ppm，含量比较稳定，常用作对照值，来衡量 其它代谢物的含量 Lac： 乳酸，lactic acid位于1.32ppm，是无氧糖酵解的产物呈特征性的双峰 Lip： 脂质，lipid位于0.8-1.30ppm，是细胞膜的降解产物，与坏死有关,正常脑1H -MRS显示的

30、最高波峰为NAA，相对较低的Cho，Cr31P MRS也广泛应用，研究组织代谢和生化改变，目前临床多用于骨骼肌肉和心肌疾病,MRS和MRSI的临床应用,确定正常组织和病变组织内代谢产物，反映局部代谢功能 多器官、多病变的代谢研究和临床应用,鉴别胶质瘤的良恶性 区别脑内、脑外肿瘤 肿瘤与非肿瘤性疾病的鉴别 脑肿瘤坏死与脑脓肿的鉴别 原发脑肿瘤与转移瘤的鉴别 肿瘤复发与放射性坏死的鉴别 评估肿瘤范围、进展及治疗效果 提示肿瘤组织类型,MRS在脑肿瘤中的应用,M/40Y INFARCTION,M/22Y meningioma,Meningioma,Malignant glioma,M/63Y Lymphoma,3D Choline/Creatine Map,脑干黑色素瘤,Whats this? 白质脱髓鞘？还是？,脑梗死在FLAIR序列上可以是类似白质脱髓鞘的信号所以要结合T1、T2、FLAIR、DWI序列 OR T2、FLAIR、DWI、ADC,脑白质疏松=脑白质脱髓鞘=脑白质病=脑白质高信号,脑梗死48小时后,弥漫性轴索损伤,