mri技術(shù)進展及臨床應(yīng)用

1、MRIMRI技術(shù)進展及臨床應(yīng)用技術(shù)進展及臨床應(yīng)用 第二軍醫(yī)大學(xué)第二軍醫(yī)大學(xué) 長海醫(yī)院放射科長海醫(yī)院放射科 陸建平陸建平 MRI技術(shù)進展特點 l硬件和軟件齊頭并進，軟件進步更快，更注重臨床硬件和軟件齊頭并進，軟件進步更快，更注重臨床 實際應(yīng)用。實際應(yīng)用。 l設(shè)備發(fā)展的兩極化明顯，高檔設(shè)備用于臨床研究與設(shè)備發(fā)展的兩極化明顯，高檔設(shè)備用于臨床研究與 功能的開發(fā)，低檔設(shè)備移植高、中檔設(shè)備已開發(fā)較功能的開發(fā)，低檔設(shè)備移植高、中檔設(shè)備已開發(fā)較 成熟的功能和軟件，改善性能指標(biāo)，成熟的功能和軟件，改善性能指標(biāo)，拓寬適用范圍。拓寬適用范圍。 l成像速度越來越快，實時成像逐步應(yīng)用于臨床。成像速度越來越快，實時成像

2、逐步應(yīng)用于臨床。 l解剖成像與功能成像相結(jié)合。解剖成像與功能成像相結(jié)合。 l影像診斷與介入治療設(shè)備相結(jié)合。影像診斷與介入治療設(shè)備相結(jié)合。 MRMR設(shè)備硬件的發(fā)展設(shè)備硬件的發(fā)展 lMRMR設(shè)備硬件的發(fā)展設(shè)備硬件的發(fā)展 開放型磁體設(shè)計和中場超導(dǎo)開放式開放型磁體設(shè)計和中場超導(dǎo)開放式MRMR設(shè)備設(shè)備 l初衷是強調(diào)作介入治療及檢查中的監(jiān)護等性能，實際用初衷是強調(diào)作介入治療及檢查中的監(jiān)護等性能，實際用 于介入治療的機會遠(yuǎn)少于常規(guī)診斷性操作。于介入治療的機會遠(yuǎn)少于常規(guī)診斷性操作。 l性能逐年提高，圖像質(zhì)量、可實施的功能、成像速度等性能逐年提高，圖像質(zhì)量、可實施的功能、成像速度等 性能已可達到較高水平，甚至不

3、排除高場設(shè)備將來向開性能已可達到較高水平，甚至不排除高場設(shè)備將來向開 放型設(shè)計轉(zhuǎn)化的可能性。放型設(shè)計轉(zhuǎn)化的可能性。 l較高的場強、改水平磁場為垂直磁場設(shè)計。梯度場強較高的場強、改水平磁場為垂直磁場設(shè)計。梯度場強 (可達可達15mT/m到到20mT/m)和切換率進一步提高，場均勻和切換率進一步提高，場均勻 性更好，體積和重量更小。性更好，體積和重量更小。 MRMR設(shè)備硬件的發(fā)展設(shè)備硬件的發(fā)展 l專用專用MR設(shè)備設(shè)備 目前目前MR專用機已作為成熟的機型推廣，部分醫(yī)院專用機已作為成熟的機型推廣，部分醫(yī)院 采用搭配添置通用采用搭配添置通用MR機和專用機和專用MR機。機。 MRTT設(shè)備；骨與關(guān)節(jié)專用機傾

4、向為中、低場開設(shè)備；骨與關(guān)節(jié)專用機傾向為中、低場開 放型設(shè)備。放型設(shè)備。 研究應(yīng)用及臨床應(yīng)用研究應(yīng)用及臨床應(yīng)用 MRMR設(shè)備硬件的發(fā)展設(shè)備硬件的發(fā)展 l梯度場強改進梯度場強改進 梯度場強決定切換率及最短梯度場強決定切換率及最短TR、TE、圖像矩陣大、圖像矩陣大 小、成像速度、最小回波間隔等性能參數(shù)。但較小、成像速度、最小回波間隔等性能參數(shù)。但較 高的梯度場會伴有磁體內(nèi)很強的梯度噪音及神經(jīng)高的梯度場會伴有磁體內(nèi)很強的梯度噪音及神經(jīng) 肌肉刺激。肌肉刺激。 l增加梯度場強增加梯度場強：可增加到：可增加到30-40-50mT/m30-40-50mT/m，同時伴有以下，同時伴有以下 不同的技術(shù)措施。不同

5、的技術(shù)措施。 MRMR設(shè)備硬件的發(fā)展設(shè)備硬件的發(fā)展 l梯度場強改進梯度場強改進 雙梯度系統(tǒng)雙梯度系統(tǒng)：在磁體線圈內(nèi)，內(nèi)置較短的梯度線圈，局部：在磁體線圈內(nèi)，內(nèi)置較短的梯度線圈，局部 迭加較高梯度場，切換率可達迭加較高梯度場，切換率可達150150，用于功能性檢查。，用于功能性檢查。 組合表面線圈系統(tǒng)組合表面線圈系統(tǒng)：在頭線圈上附有一組梯度線圈，工作：在頭線圈上附有一組梯度線圈，工作 時形成了與雙梯度系統(tǒng)類似的迭加梯度場，場強可達時形成了與雙梯度系統(tǒng)類似的迭加梯度場，場強可達 60mT/m60mT/m，切換率可達，切換率可達400400，適用于在高場條件下實施功能成，適用于在高場條件下實施功能成

6、 像。像。 多通道多通道+多方向采集和多通道快速成像系統(tǒng)多方向采集和多通道快速成像系統(tǒng)：是提高有效：是提高有效 切換率的一種方式，可使切換率的一種方式，可使30mT/m的梯度場強相當(dāng)于的梯度場強相當(dāng)于 60mT/m者，切換率也可達者，切換率也可達400，使用時無神經(jīng)肌肉刺激。，使用時無神經(jīng)肌肉刺激。 MRMR設(shè)備硬件的發(fā)展設(shè)備硬件的發(fā)展 l磁體降噪設(shè)計磁體降噪設(shè)計：體線圈內(nèi)置真空層及幾種技術(shù)的綜：體線圈內(nèi)置真空層及幾種技術(shù)的綜 合。據(jù)介紹可使噪音水平下降合。據(jù)介紹可使噪音水平下降90%90%。 l線圈的發(fā)展：線圈的發(fā)展：各部分線圈相控陣化，提高信噪比；各部分線圈相控陣化，提高信噪比； 聯(lián)合相控

7、陣線圈用于全身各部位聯(lián)合檢查；新型線聯(lián)合相控陣線圈用于全身各部位聯(lián)合檢查；新型線 圈不斷開發(fā)（如對稱性體線圈）。圈不斷開發(fā)（如對稱性體線圈）。 lMRMR磁體進一步緊湊化：磁體進一步緊湊化：液氦消耗大幅度降低，運行液氦消耗大幅度降低，運行 成本下降。成本下降。 l重建速度進一步增加：重建速度進一步增加：最快可達最快可達120幀幀/s，實時成像，實時成像 成為可能。成為可能。 MR設(shè)備軟件功能的發(fā)展設(shè)備軟件功能的發(fā)展 l功能性功能性MRI(fMRI) 已經(jīng)發(fā)展了數(shù)年的已經(jīng)發(fā)展了數(shù)年的fMRI從廣義上主要包括灌注成從廣義上主要包括灌注成 像、彌散成像和腦皮質(zhì)功能定位。灌注與彌散成像、彌散成像和腦皮

8、質(zhì)功能定位。灌注與彌散成 像較早應(yīng)用于顱腦，近年試用于心臟。近年內(nèi)像較早應(yīng)用于顱腦，近年試用于心臟。近年內(nèi) fMRI的發(fā)展明顯拓寬了原有的概念與應(yīng)用范疇。的發(fā)展明顯拓寬了原有的概念與應(yīng)用范疇。 功能性功能性MRI(fMRI) l神經(jīng)學(xué)功能性神經(jīng)學(xué)功能性MRI顯微水、微血管動力學(xué)、顯微水、微血管動力學(xué)、 血氧血氧/流消耗成像等流消耗成像等 實時實時fMRIfMRI，快速實時顯示。，快速實時顯示。 螺旋螺旋fMRIfMRI，利用在，利用在K-K-空間螺旋采集的技術(shù)得到各空間螺旋采集的技術(shù)得到各 種腦血流灌注的信息，如種腦血流灌注的信息，如rCBUrCBU、rCBFrCBF、rMTTrMTT等。等。

9、 彌散成像，進一步提高設(shè)備可達到的彌散成像，進一步提高設(shè)備可達到的B B值，值，4000-4000- 1000010000，從而獲得更高分辨力的彌散影像，從而獲得更高分辨力的彌散影像 彌散與灌注成像誤匹配成像，利用計算機技術(shù)把彌散與灌注成像誤匹配成像，利用計算機技術(shù)把 兩種影像迭加，通過對比可提高病變顯示率兩種影像迭加，通過對比可提高病變顯示率 功能性功能性MRI(fMRI) l神經(jīng)學(xué)功能性神經(jīng)學(xué)功能性MRI 動脈血質(zhì)子自旋標(biāo)記成像。動脈血質(zhì)子自旋標(biāo)記成像。 抗血管生成因子輔助抗血管生成因子輔助fMRIfMRI。 張力性成像張力性成像(tensor imaging),(tensor imagi

10、ng),通過采集六個不同通過采集六個不同 方向的相位編碼，測定組織張力差別的成像方法方向的相位編碼，測定組織張力差別的成像方法. . 其它其它fMRIfMRI的新技術(shù)，如快速的新技術(shù)，如快速T T1 1FLAIR(+FLAIR(+對比劑注對比劑注 射射) )、FR FSEFR FSE、相位敏感、相位敏感IRIR、快速、快速SETSET2 2、自旋、自旋- -彌散彌散 成像等。成像等。 lDiffusion-weighted EPI demonstrates acute stroke in parietal lobe lSub-acute, chronic lesions appear isoi

11、ntense or hypointense relative to acute lesion lFLAIR + DW-EPI used to differentiate new from old lesions 陳舊區(qū)陳舊區(qū) 細(xì)胞毒性細(xì)胞毒性 水腫區(qū)水腫區(qū) Negative Enhancement Integral (NEI) rCBV 灌注成象研究灌注成象研究 Mean Time to Enhance (MTE, MTT) 新浪潮軟件新浪潮軟件 灌注成象研究灌注成象研究 Patient Status: post surgery and radiotherapy for glioblastom

12、a EPI imaging is added to conventional MR to generate CBV Maps CBV Map can differentiate recurrent tumor from necrotic tissue or edema Edema or Recurrent Tumor? Recurrent tumor not seen on T2 or T1 Recurrent Tumor CBV Map T2T1 新浪潮軟件新浪潮軟件 腦血流灌注診斷術(shù)后腫瘤再發(fā)腦血流灌注診斷術(shù)后腫瘤再發(fā) lSt. Lukes Hospital, Milwaukee, WI,

13、 Breger et al. Diffusion vs. DSC reveals tissue-at-risk NEI圖圖 MTE圖圖 human brain mapping 臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用: 功能區(qū)域定位功能區(qū)域定位 刺激反應(yīng)程度刺激反應(yīng)程度 手術(shù)計劃系統(tǒng)手術(shù)計劃系統(tǒng) 非損傷性治療非損傷性治療 AVM Patient presenting with AVM in middle temporal lobe fMRI of auditory activation performed with EPI imaging Eloquent region involved with auditory

14、reception indentified posterior and superior to AVM - avoided and preserved during subsequent treatment AVM Hospital of the University of Pennsylvania auditory reception fMRI用于手術(shù)計劃系統(tǒng)用于手術(shù)計劃系統(tǒng) 聽覺中樞反射區(qū)聽覺中樞反射區(qū) Provides the capability to obtain the apparent diffusion coefficient of Provides the capabilit

15、y to obtain the apparent diffusion coefficient of underlying tissue and exp (-bunderlying tissue and exp (-b* *ADC) to eliminate/reduce T2-shine ADC) to eliminate/reduce T2-shine through effectsthrough effects ADC Mapping - FuncTool99ADC Mapping - FuncTool99 T1-PostFLAIRADC Relative AnisotropyImage

16、Courtesy of Dr. Tsuruda, University of Utah Clinical Applications of Real-time fMRI Image Courtesy of Dr. Jackson, Dr. Sawaya, Dr. Leeds MD Andersen Cancer Center, Houston Surgical Planning Left-hand finger tapping 功能性功能性MRI(fMRI) l心臟功能性心臟功能性MRI 利用心臟灌注脈沖序列可在極短時間利用心臟灌注脈沖序列可在極短時間(20s)內(nèi)實時內(nèi)實時 顯示一系列心肌灌注信

17、息。顯示一系列心肌灌注信息。 可顯示和計算一系列心臟的形態(tài)學(xué)和功能信息，可顯示和計算一系列心臟的形態(tài)學(xué)和功能信息， 如心壁運動、流速測量、粥樣斑塊特征、左室功如心壁運動、流速測量、粥樣斑塊特征、左室功 能能(全部、局部全部、局部)、動態(tài)心功能、動態(tài)心功能(與靜態(tài)對比與靜態(tài)對比)等。等。 冠狀動脈高分辨率冠狀動脈高分辨率3D螺旋螺旋MRA，可和灌注成像技，可和灌注成像技 術(shù)互相補充。術(shù)互相補充。 Speed, Performance and Reliability Dedicated CardioVascular MR Ultrafast Techniques Tissue Characteri

18、zation Coronary Myocardial Perfusion Detection of Infarct Time resolved MR angio Vessel Wall Imaging Interactive real time Flow quantification 23 ECG-Gated Double IR FSE Addenbrookes Hosp., Cambridge, UK MR High resolution image of aortic valve Cardiac Morphology ECG-gated black blood FSE Blood & fa

19、t suppressed using Dbl/Trpl IR High resolution images of aortic valve, comparable to Echo NHLBI, GEMS Epstein et al. Echocardiography image of aortic valve The most powerful system in the industry Clinical MR Ventricular Function / Morphology LCE-NHLBI 16 sec breath-hold Full R-R coverage High spati

20、al and temporal resolution FASTCINE Aortic Dissection Aortic Disease Excellent Soft Tissue Contrast for Tissue Characterization Kerckhoff Heart Klinik, Germany Identification of fatty infiltration in the infarcted region fat suppressedT1 breathhold Excellent Myocardial Definition lNew technique lCle

21、ar delineation of myocardium lHigh blood signal lHalf the scan time Ultrafast Imaging of the Coronaries 2D breathhold 3D breathhold 3D Breathhold Left Coronary Right Coronary Aortic Root Left Circumflex Left Coronary Artery Stenosis University Hospital, Rotterdam Conventional Angiography3D Breathhol

22、d MRA Volume Rendered Kerckhoff Heart Klinik, Germany Clear Visualization of the Coronaries 2D Breathhold: 10 sec2D Breathhold TSE Coronary MR Angiography without contrast agent ERESA Imaging Center, Valencia, Spain Coronary MR Angiography Ultrafast 3D imaging in 23 seconds Northwestern University,

23、Chicago High Speed Coronary MRA Northwestern University, Chicago Ultrafast 3D imaging in 23 seconds Myocardial Perfusion First Pass Dynamic Imaging lSubsecond imaging lFollowing IV injection lA bolus of contrast agent lPerfusion deficit seen Dynamic first-pass perfusion Breathhold T2 pre-contrast Pa

24、tient with Subendocardial Infarct Lesion Detection and Myocardial Perfusion Stenosis in a branch vessel of the circumflex coronary artery Myocardial Viability fast and robust detection of infarcts Northwestern University, Chicago Wall Motion StudyViability Study Real Time Imaging lInteractivity lTru

25、e flexibility without ECG triggering free breathing 磁共振血管成像磁共振血管成像(MRA)(MRA) l對比增強對比增強MRAMRA：有釓劑自動密度跟蹤軟件。此外非釓有釓劑自動密度跟蹤軟件。此外非釓 劑對比劑增強劑對比劑增強MRAMRA，可對比劑在血管內(nèi)廓清時間長達，可對比劑在血管內(nèi)廓清時間長達 2 2小時。短小時。短TETE技術(shù)，技術(shù)，TETE時間已從過去時間已從過去2-3msms2-3msms。 l提高成像與重建速度提高成像與重建速度：可作實時或近于實時成像，：可作實時或近于實時成像， 做期相精確的動態(tài)做期相精確的動態(tài)MRAMRA。 l大

26、矩陣采集：大矩陣采集：提高提高MRAMRA對小血管的分辨能力，使用對小血管的分辨能力，使用 102410242 2甚至甚至204820482 2矩陣原始影像的采集。矩陣原始影像的采集。 磁共振血管成像磁共振血管成像(MRA)(MRA) l薄層塊多層塊重疊采集伴偽影抑制技術(shù)薄層塊多層塊重疊采集伴偽影抑制技術(shù)：消除：消除MOTSAMOTSA 技術(shù)的階梯狀輪廓，重建更自然的血管影像。技術(shù)的階梯狀輪廓，重建更自然的血管影像。 l步進步進MRAMRA：類似：類似DSADSA步進方式的分段成像并進行拼接，步進方式的分段成像并進行拼接， 得到完整的下肢血管影像。得到完整的下肢血管影像。 l4D4D與血管內(nèi)窺

27、鏡顯示與血管內(nèi)窺鏡顯示：關(guān)于：關(guān)于4D4D的概念不盡一致，有的概念不盡一致，有 解釋為增加了時間軸；另有解釋為在解釋為增加了時間軸；另有解釋為在3D3D的基礎(chǔ)上增的基礎(chǔ)上增 加了血管透明化的顯示技術(shù)。血管內(nèi)窺鏡則是在各加了血管透明化的顯示技術(shù)。血管內(nèi)窺鏡則是在各 種種MRMR內(nèi)窺鏡技術(shù)中難度較大的技術(shù)，尤其是在小的、內(nèi)窺鏡技術(shù)中難度較大的技術(shù)，尤其是在小的、 搏動性的血管。搏動性的血管。 高分辨率高分辨率 MRAMRA 1024 ZIP 1024 ZIP 提供比提供比10241024采集更短采集更短 的掃描時間和更小的信噪比損失的掃描時間和更小的信噪比損失 n3DTOF MRA3DTOF MR

28、A u512, 1024 ZIP512, 1024 ZIP u2x, 4x Through-2x, 4x Through- plane ZIPplane ZIP nImproves Improves ApparentApparent ResolutionResolution 512x192, thru-plane ZIP 45/6.9 TR/TE, 20 x20 FOV 120 SLICES, 9:17 imaging volume Tracker volume 跟跟 蹤蹤 區(qū)區(qū) 掃掃 描描 區(qū)區(qū) High Resolution Imaging of Vessel Wall 400 micro

29、n resolution 3D volume rendering Cleveland Clinic 3D Pulmonary MR Angiography 3D volumetric imaging in 3 seconds unbeatable in the industry! Time Resolved 3D MR Angiography Visualizes contrast arrival in 3D following contrast injection Super Fast Scans: 4D-Imaging time 3D Carotid MRA in 9 secs Panor

30、amic array coil for extended coverage 正常門脈、腸系膜上靜脈 FL3d 3.15/1.23, FA=25mm, 64層，層，230*256， BW=490，TA=16s, MIP SubMIP 門脈高壓，靜脈曲張 Moving Table Peripheral MR Angiography Single Injection for 3 Stations courtesy of Dr. Terwey, Bremen courtesy of Dr. Terwey, Bremen Peripheral MRA MR設(shè)備軟件功能的發(fā)展設(shè)備軟件功能的發(fā)展 l超極化氣

31、體超極化氣體MRI(MR Imaging with hyperpolarized MRI(MR Imaging with hyperpolarized gas)gas)：讓病人吸入讓病人吸入3 3氦氦(Helium-3)(Helium-3)或或129129碘碘(Iodine-(Iodine- 129)129)可使組織的磁性提高可使組織的磁性提高1010倍。提高肺部的磁性倍。提高肺部的磁性100100 倍倍( (因為肺內(nèi)含空氣，無氫質(zhì)子，原無信號因為肺內(nèi)含空氣，無氫質(zhì)子，原無信號) )，因此，因此 可施行可施行MRMR肺成像肺成像(lung imaging)(lung imaging)，取得了一

32、定的臨，取得了一定的臨 床效果。正逐步拓寬臨床應(yīng)用范圍。使氣體能隨血床效果。正逐步拓寬臨床應(yīng)用范圍。使氣體能隨血 流進入腦內(nèi)而不大幅度衰減，可望應(yīng)用于腦部疾病流進入腦內(nèi)而不大幅度衰減，可望應(yīng)用于腦部疾病 等。等。 MR設(shè)備軟件功能的發(fā)展設(shè)備軟件功能的發(fā)展 l螺旋螺旋MRIMRI：是指利用是指利用K-空間行螺旋采集而提高空間分空間行螺旋采集而提高空間分 辨力和聚焦速度的辨力和聚焦速度的MRI方式，主要用于方式，主要用于MR血管成像。血管成像。 現(xiàn)在，此采集方式可在檢查中實時改變?nèi)齻€軸向的現(xiàn)在，此采集方式可在檢查中實時改變?nèi)齻€軸向的 位置和梯度場切換率，從而可適于心血管、冠狀動位置和梯度場切換率，

33、從而可適于心血管、冠狀動 脈及活檢檢查等范疇的應(yīng)用脈及活檢檢查等范疇的應(yīng)用。 MR設(shè)備軟件功能的發(fā)展設(shè)備軟件功能的發(fā)展 l超聲超聲MRIMRI：MRIMRI與與USUS聯(lián)合應(yīng)用的一種方式，最終完成聯(lián)合應(yīng)用的一種方式，最終完成 3D3D顯示。顯示。 l預(yù)極化預(yù)極化MRI(MR Imaging with prepolariztion)MRI(MR Imaging with prepolariztion)： 處于設(shè)想階段。該技術(shù)今后若能成功將會大為降低處于設(shè)想階段。該技術(shù)今后若能成功將會大為降低 MR設(shè)備的費用設(shè)備的費用(低場低場MR獲高場設(shè)備的信噪比獲高場設(shè)備的信噪比)，此種，此種 設(shè)備是否能成為

34、現(xiàn)事尚待觀察。設(shè)備是否能成為現(xiàn)事尚待觀察。 MR設(shè)備軟件功能的發(fā)展設(shè)備軟件功能的發(fā)展 lMRIMRI在胃腸道的應(yīng)用在胃腸道的應(yīng)用 和和CT一樣，一樣，MRI對于消化管的顯示長期以來一直對于消化管的顯示長期以來一直 是相對盲區(qū)，但目前是相對盲區(qū)，但目前MRI的一個應(yīng)用突破是對小的一個應(yīng)用突破是對小 腸與結(jié)腸病變的顯示。結(jié)合腸腔內(nèi)灌注釓劑后使腸與結(jié)腸病變的顯示。結(jié)合腸腔內(nèi)灌注釓劑后使 用特殊的序列采集，如用特殊的序列采集，如3DSPGR與與T2加權(quán)加權(quán)SSPSE， 再配合再配合4D顯示、顯示、MR內(nèi)窺鏡及多平面重建等技術(shù)內(nèi)窺鏡及多平面重建等技術(shù) 顯示腸壁與腸腔內(nèi)病變。據(jù)報道，大于顯示腸壁與腸腔內(nèi)病變。據(jù)報道，大于5mm結(jié)腸結(jié)腸 息肉，息肉，MRI的敏感性與特異性均可達到的敏感性與特異性均可達到90%以上。以上。 臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 MR設(shè)備軟件功能的發(fā)展設(shè)備軟件功能的發(fā)展 lMRIMRI在腹部應(yīng)用的進展在腹部應(yīng)用的進展 肝臟成像肝臟成像：對比劑已有三類：A.細(xì)胞外對比劑細(xì)胞外對比劑， 如Gd-DTPA，有助與顯示富血管病變，如原發(fā)性肝 癌；B.組織特異性對比劑組織特異性對比劑，如氧化鐵顆粒，可用 于區(qū)分肝實質(zhì)與轉(zhuǎn)移性病變；C.肝膽對比劑肝膽對比劑，也 是組織特異性對比劑，可在T1加權(quán)影像上提供長 時間的實質(zhì)強化，有助于鑒別肝臟占位，如