醫(yī)學影像中CT與MRI的PK-精選文檔

1、醫(yī)學影像中CT與MRI的“ PK”醫(yī)學影像學是 20 世紀醫(yī)學領域中最活躍、知識更新最快的 學科之一，從20世紀70年代發(fā)展起來的CT成像技術，到20世 紀 80 年代 MRI 應用于醫(yī)學臨床，醫(yī)學影像技術進入了全新的數(shù) 字影像時代， 醫(yī)學影像技術的發(fā)展反映和引導著臨床醫(yī)學在診治 以及隨診方面的進步。 醫(yī)學影像技術的發(fā)展， 在某種意義上代表 著醫(yī)學發(fā)展潮流中的一個熱點趨勢，推動了醫(yī)學的發(fā)展。作為臨床醫(yī)學上廣泛應用的 CT和MRI,不但顯示的信息含 量大，而且又能以最直觀的形式向人們展示人體內部的結構形 態(tài)、成分或臟器的功能。 它們給醫(yī)生提供了直觀、 精確的解剖學、 病理和功能的基礎信息， 為醫(yī)

2、學研究和臨床診斷提供正確可靠的 依據(jù)。但CT與MRI在物理及成像原理、臨床應用上有著較大的 不同，以下就從這兩個方面將 CT與MRI作一番比較，使大家對 它們有比較清楚的認識。1.物理及成像原理的比較CT是計算機斷層攝影技術(Computed Tomography )的簡稱， 其中的C為采用電子計算機技術，T為一種利用X線所作的斷層 攝影，CT是兩種技術相結合的現(xiàn)代攝影技術。與傳統(tǒng) X線檢查 中X線從一個方向射入人體所不同， 英國工程師Housfield在研 究中發(fā)現(xiàn)，如果X線從各個方向通過一個物體， 并且對所有這些 衰減的X線作測量，就有可能得到這個物體內部的信息，以圖像的形式表現(xiàn)。美國的

3、Allan Macleod Cormack 教授用線積分表示 一維函數(shù)的方法應用于放射學， 提供了 CT圖像方面的數(shù)學方法。 在他們的共同努力下，CT得以問世。CT的物理及成像原理是通 過計算機計算出來的一定厚度的被檢組織對X線衰減值的二維分布圖，它將人體內器官或組織某一厚度的層面劃分為無數(shù)個體 素，用每個體素對X線束的吸收系數(shù)來代表它的圖像信息， 并變 換成各組織的CT值，構成平面圖像的像素，有多少個體素反映 平面圖像便有多少個像素， 一定數(shù)目的像素按矩陣排列， 圖像的 構成就確定下來， 并由黑到白以不同的灰度在顯示屏上顯示。 圖 像反映了器官或組織對線的吸收程度， 黑影表示低吸收區(qū) （低密

4、 度區(qū)，如肺部），白影表示高吸收區(qū)（高密度區(qū)，如骨骼）。MRI的物理及成像原理不同于 CT，它的信息載體是測量人體 組織中同類元素的磁共振信號。 物理知識告訴我們， 含有單數(shù)質 子的原子核， 例如人體內廣泛存在的氫質子存在著自旋運動， 帶 正電，產(chǎn)生磁矩，就像一個小磁體。小磁體自旋軸的排列無一定 規(guī)律。但如在均勻的外強磁場中， 則小磁體的自旋軸將按磁場磁 力線的方向重新排列，從而產(chǎn)生核能級分裂（塞曼分裂）。當氫 質子的磁矩與外磁場的方向不同時， 自旋氫質子亦會產(chǎn)生拉莫進 動。在這種狀態(tài)下，用特定頻率的射頻脈沖進行激發(fā)，若射頻脈 沖的頻率與自旋氫質子拉莫進動的頻率相同， 射頻脈沖的能量傳 遞給正

5、在進動中的低能級的氫質子， 使其躍遷至高能級而發(fā)生磁 共振現(xiàn)象。 停止發(fā)射射頻脈沖， 則被激發(fā)的氫質子把所吸收的能量以電磁波的形式逐步釋放出來（即 MRI 信號），其相位和能級 都恢復到激發(fā)前的狀態(tài)。 這一恢復過程稱為弛豫過程， 而恢復到 原來平衡狀態(tài)所需的時間則稱之為弛豫時間。 它分為兩類： 一種 是自旋 - 晶格弛豫時間（縱向弛豫時間），反映自旋核把吸收的 能傳給周圍晶格所需要的時間，也是 90?吧淦德齔邇庵首佑勺菹 虼嘔 ?轉到橫向磁化之后再恢復到縱向磁化激發(fā)前狀態(tài)所需時 間，稱T1。另一種是自旋-自旋弛豫時間（橫向弛豫時間），反 映橫向磁化衰減、喪失的過程，也即是橫向磁化所維持的時間，

6、 稱 T2。 T2 衰減是由共振氫質子之間相互磁化作用所引起，與T1不同， 它引起相位的變化。 人體不同器官的正常組織與病理組織 的T1是相對固定的，而且它們之間有一定的差別，T2也是如此。 這種組織間弛豫時間上的差別，是 MRI的成像基礎。（類似 CT 中的組織間吸收系數(shù) CT值）但MRI不像CT只有一個參數(shù)（即吸 收系數(shù)），而是有 T1、T2 和自旋核密度等幾個參數(shù)，其中 T1 與 T2尤為重要。因此，獲得選定層面中各種組織的 T1 （或T2）值， 就可獲得該層面中包括各種組織影像的圖像。MRI的成像方法與CT相似。把檢查層面分成一定數(shù)量的體 素，用接收器收集信息，數(shù)字化后輸入計算機處理，

7、獲得每個體 素的T1值（或T2值），進行空間編碼。用轉換器將每個 T值轉 為模擬灰度，而重建圖像。2. 臨床應用的比較在臨床醫(yī)學上， 不同的影像技術對疾病的檢查各有所重， 應 根據(jù)不同的疾病癥狀采取相應的一種或多種影像檢查來進行確 診，以指導臨床治療。因此對 CT與MRI的臨床應用進行比較， 有著現(xiàn)實意義。例如臨床上對頸椎病的影像學檢查及診斷， CT 對頸椎體周圍的軟組織及椎間盤有很好的顯示； MRI則對椎間盤 及脊髓組織有更直觀清晰的顯像，有利于更早發(fā)現(xiàn)及診斷頸椎 病。肺 癌 是 最常見的惡性腫瘤，又是首位癌癥致死病因。流 行病學分析表明，早期手術切除腫瘤是唯一最有效的治療方法。 隨著 CT

8、、M RI 等多種新型影像技術的出現(xiàn)和快速發(fā)展，為臨床 早期確診肺癌提供了更直接，快捷，準確的方法，大大提高了早 期肺癌的診斷率。臨床實踐證明，在肺癌的發(fā)展、定性、定位和 腫瘤分期等方面，CT均是X線診斷技術的重要補充。特別是高 分辨 CT( high-resolution CT， HRCT )和螺旋 CT( spiral CT ，SCT)。HRCT采用橫斷掃描對腫瘤大小、病變累及部位及范圍能 做出正確判斷，特別是對于肺尖、心后緣、脊柱旁、食管窩等隱 匿部位病灶的顯示具有無可比擬的優(yōu)點。HRCT篩檢可準確顯示直徑在5mm勺早期肺癌。采用薄層CT掃描技術可解決常規(guī)CT篩 檢存在的假陰性和假陽性的

9、問題。12 mm層厚可顯著降低容積效應的影響。 在引導肺穿細胞學活檢方面， 由于該技術局部解剖 結構清晰，定位準確，能有效避免局部誤傷，大大提高了肺癌細 胞活檢的準確性和成功率。 SCT技術在一次屏氣內(1520 s)可 完成全肺掃描，包括快速連續(xù)數(shù)據(jù)采集，110 mm層厚回顧重建， 消除呼吸運動偽影， 減少心臟搏動對鄰近結構的影響， 有利于發(fā) 現(xiàn)小病灶。其優(yōu)點是可以對外周型肺癌在發(fā)生轉移前進行診斷， 同時減低CT輻射對病人的損傷。被 SCT檢出的肺癌100%可以手 術切除。在MRI增強掃描對早期肺癌診斷的應用中，采用MRI高磁場超導系統(tǒng)、低磁場開放系統(tǒng)、快速成像和氣體成像的方法，具有 在任意

10、方向上多切片、 多參數(shù)和多核素成像、 空間三維數(shù)據(jù)采集 以及結構和功能成像等優(yōu)點， 為臨床肺癌早期診斷、 癌瘤分期及 治療愈后評價等提供更多、 更準確的診斷信息。由于增強MRI提 高了圖像信噪比和對比噪聲比，對肺門腫塊、肺尖腫瘤浸潤、縱 隔心包腫瘤淋巴轉移以及腫瘤周圍大血管等情況，MRI比CT在腫瘤發(fā)展階段和彌散程度可提供更多信息。增強MRI在判斷腫瘤 縱隔淋巴轉移方面的最大價值是提高肺血管和被腫瘤累及血管 的顯示程度， 較好顯示腫瘤與肺血管之間的空間關系。 對于鑒別 原發(fā)癌灶與繼發(fā)性改變， 如區(qū)別腫瘤與支氣管阻塞性病變， 增強 MRI對阻塞性肺病變的信號強度明顯高于腫瘤，可將85%的肺門腫塊

11、與阻塞性肺病變區(qū)分開，如果采用動態(tài)延遲掃描可提高至 89%。目前 增 強 MRI 已廣泛用于評估肺癌經(jīng)各種治療后的變化。 在判斷肺癌化學栓塞療效方面， 動態(tài)增強MRI較其它方法有更大 的價值。 科學家對肺癌病人放、 化療前后腫瘤組織與糖代謝關系 定量測定發(fā)現(xiàn)：增強MRI對活體癌組織強化明顯， 而壞死或纖維 化組織則無強化或僅表現(xiàn)為輕度強化， 因而易于臨床發(fā)現(xiàn)復發(fā)或 殘留癌組織。增強 MRI與增強CT在肺癌診斷中比較，后者是通 過病變增強程度或 CT值變化來區(qū)分良性腫瘤和腫瘤血供情況， 但特異性低于前者。增強MRI以其多層面、多序列成像和信號強 化特征比CT更能準確反映肺癌特征，特別對胸壁和縱隔

12、浸潤程 度，增強MRI比增強CT更優(yōu)越。灌注成像是指血流從動脈向毛細血管網(wǎng)灌注然后匯入到靜 脈的過程， 當對比劑在短時間內高濃度通過某一區(qū)域的毛細血管 網(wǎng)時，其濃度的變化基本上可以代表血流通過的情況。MR灌注成像方法是在常規(guī)動態(tài)增強檢查的基礎上結合快速掃描技術 EPI 而建立起來的動態(tài) MRI技術。當對比劑流過期間，主要存在于血 管內，血管外極少，血管內外梯度最大，信號的變化受擴散因素 的影響很小， 故能反映組織血液灌注的情況， 間接反映組織的微 血管分布情況。 EPI 快速掃描技術是在一個強的預備脈沖后施加 一系列快速振蕩內的梯度脈沖鏈， 同時采集信號， 可以在保證一 定的時間分辨率的前提下

13、同時進行多層掃描， 達到真正意義上的 動態(tài)MF灌注成像。在掃描儀上對灌注圖像進行分析，腫瘤組織 單位時間內通過的對比劑越多， 即灌注量越大， 信號變化就越多； 反之亦然。常規(guī)MRI可以冠狀面、矢狀面及橫斷面成像，對軟組織的組 織成分敏感度及特異度高于 CT。但MSCT多層螺旋CT）灌注成像 速度快，技術操作簡單，MSC與MF灌注成像可以并駕齊驅，但 從機器的提供、 技術簡便和經(jīng)濟各方面考慮， 前者比后者更具實 用性。MSCT灌注成像只能對腫瘤部分進行灌注（機器掃描范圍 為10mm，而MRI可以對腫瘤整體進行灌注。但由于部分軟組 織腫瘤的組織成分產(chǎn)生的密度或信號影像上缺乏特異性， 難以確 定其組織生物學行為和類型。MSC及MR灌注成像可以提供比傳 統(tǒng)圖像更為準確的腫瘤血供信息， 對軟組織腫瘤良惡性鑒別有很 大幫助，但須結合傳統(tǒng)的影像學形態(tài)特征進行綜合分析。CT與MRI在醫(yī)學臨床應用上的比較還有寰樞關節(jié)不全脫位（包括寰齒關節(jié)脫位和寰樞外側關節(jié)脫位） 、