核磁共振技术及其应用进展Word文档下载推荐.docx
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它所需的时间叫弛豫时间。
弛豫时间有2种T1和T2，T1为自旋一点阵或纵向驰豫时间T2，T2为自旋一自旋或横向弛豫时闾。
磁共振最常用的核是氢原子核质子（1H），因为它的信号最强，在人体组织内也广泛存在。
影响磁共振影像因素包括：
（1）质子的密度；
（2）弛豫时间长短；
（3）血液和脑脊液的流动；
（4）11I~磁性物质；
（5）蛋白质。
磁共振影像灰阶特点是，磁共振信号愈强，则亮度愈大，磁共振的信号弱，则亮度也小，从白色、灰色到黑色。
2核磁共振技术的发展
2.1.核磁共振成像术，简称核磁共振、磁共振或核磁，是80年代发展起来的一种全新的影像检查技术。
它的全称是：
核磁共振电子计算机断层扫描术（简称MRl）是利用核磁共振成像技术进行医学诊断的一种新颖的医学影像技术。
核磁共振是一种物理现象，早在1946年就被美国的布劳克和相塞尔等人分别发现，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学等领域，用作研究物质的分子结构。
直到1971年，美国人达曼迪恩才提出，将核磁共振用于医学的诊断，当时，未能被科学界所接受。
然而，仅仅10年的时间，到1981年，就取得了人体全身核磁共振的图像。
使人们长期以来，设想用无损伤的方法，既能取得活体器官和组织的详细诊断图像，又能监测活体器官和组织中的化学成分和反应的梦想终于得以实现。
核磁共振完全不同于传统的X线和CT，它是一种生物磁自旋成像技术，利用人体中的遍布全身的氢原子在外加的强磁场内受到射频脉冲的激发，产生核磁共振现象，经过空间编码技术，用探测器检测并接受以电磁形式放出的核磁共振信号，输入计算机，经过数据处理转换，最后将人体各组织的形态形成图像，以作诊断。
核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高，对比度好，信息量大，特别对软组织层次显示得好。
使医生如同直接看到了人体内部组织那样清晰、明了，大大提高了诊断效率。
避免了许多以往因手术前诊断不明而不得不进行的开颅、开胸、开腹探查及其他的一些探查诊断性手术，使病人避免了不必要的手术痛苦以及探查性手术所带来的副损伤及并发症。
所以它一出现就受到影像工作者和临床医生的欢迎，目前已普遍的应用于临床，对一些疾病的诊断成为必不可少的检查手段。
核磁共振提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，它是一项革命性的影像诊断技术。
因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。
80年代美国政府开始批准核磁共振机的商品化生产，并开始临床应用。
我国从1985年引进第1台核磁共振机至今已有超过1000台在工作，目前医生们越来越认识到它在诊断各种疾病中的重要作用，其使用范围也越来越广泛。
现代MRI已发展到3.0以上，立体三位MRI也已经出现，极大地提高了诊断水平。
2.2.磁共振成像的其他进展
核磁共振分析技术是通过核磁共振谱线特征参数（如谱线宽度、谱线轮廓形状、谱线面积、谱线位置等）的测定来分析物质的分子结构与性质。
它可以不破坏被测样品的内部结构。
是一种完全无损的检测方法。
同时，它具有非常高的分辨本领和精确度，而且可以用于测量的核也比较多，所有这些都优于其它测量方法。
因此，核磁共振技术在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用
3．技术改革
DWI能从分子水平上反映人体各组织水分子的功能变化、可以检测出与组织的含水量改变有关的形态学和生理学的早期改变而脑组织成分均匀．较身体其他部位的运动伪影少．所以DWI技术首先在脑部得到应用然而早期的DWI检查时间长．对运动伪影非常敏感，心跳、呼吸、脉搏等生理运动可对信号产生严重干扰。
使得DWI在体部的临床应用受限。
而屏气扫描被认为是唯一能够避免伪影产生的方法由于屏气采集时间所限．不可避免地牺牲了一部分图像分辨率和SNR：
此外因屏气扫描层数所限，覆盖大范围的扫描也难以实现随着MR硬件及软件的发展．平面回波成像（echoplanarimaging．EPI）的应用使扫描时间的缩短成为现实．平面回波序列采集速度非常快．可用于DWI中但其SNR比较低，影响了ADC变化轻微的病变的显示随着场强的增加．EPI序列的SNR增加．影像的变形程度和磁敏感伪影也增加．导致了影像的扭曲变形和模糊。
单次激发的半傅立叶EPI技术能在每次的激发中均可完成K空间的数据填充，加快了采集速度，降低了对呼吸运动的敏感性，相对冻结了呼吸运动．达到理想的SNR和分辨率。
为了提高SNR．还有一种新的技术也得到了运用，即并行采集技术其主要利用多组阵列线圈，通过减小线圈的体积和敏感的容积来改善MRI影像的SNR，这样可有效地减少检测到噪声的幅度．多个小的互相重叠的线圈可重叠覆盖一定的容积．当多个线圈的信号叠加时．噪音可显著降低．SNR得到明显改善。
而不同的厂家并行采集技术的名称不同，Philips公司称为敏感性编码技术（sensitivityencodingtechnique。
SENSET）．GE公司称为阵列空间敏感性编码技术（arrayspatialsensitivityencodingtechnique，ASSET），Siemens公司称为整合并行采集技术（integratedparallelacquisitiontechnique．IPAT）等。
SENSET较早应用于MRDWI．此技术就是利用较高的局部梯度磁场．通过多线圈并行采集以增加K空间内采集位置的距离．达到减少K空间采样密度的目的在小视野内通过专门的重建算法．在保持空间分辨率不衰减的情况下达到采集时间的减少并行采集技术由于读出持续时间的减少，磁敏感伪影也减少：
相位编码方向上的带宽增加可使影像的几何学扭曲降低并行成像技术与EPI序列联合应用．可显著减少磁敏感和化学位移伪影．并通过减少相位编码的数目而降低回波链长．从而减少相位编码方向上的伪影11]。
总之并行成像技术与EPI序列联合应用大大缩短了扫描时间．并抑制或减弱了运动伪影．使自由呼吸扫描的体部DWI应用成为现实
4.核磁共振优缺点
1优点
（1）MRI对人体没有损伤；
（2）MRI能获得脑和脊髓的立体图像，不像CT~[I样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位；
（3）能诊断心脏病变，CT因扫描速度慢而难以胜任；
（4）对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优干CT。
2缺点
（1）和CT一样，MRI也是影像诊断，很多病变单凭MRI仍难以确诊，不像内窥镜可同时获得影像和病理2方面的诊断；
（2）对肺部的检查不优于X线或CT检查，对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越，但费用要高昂得多{（3）对胃肠道的病变不如内窥镜检查；
（4）体内留有金属物品者不宜接受MRI。
5.核磁共振全身弥散加权成像技术及其临床应用
5.1功能核磁共振成像在脑中央区肿瘤手术中的应用
手术切除位于脑运动功能区皮层及其附近的病灶一直是神经外科难题，存在“病灶切除和脑运动功能保护”之间的矛盾，如何做到在最好地保存运动功能的情况下，最大限度地切除病灶是目前需要解决的问题。
为了达到上述目的，必须要对运动区皮层进行定位，明确与病变之间的解剖关系，在切除病变时，注意加以保护，减少运动区皮层的损伤。
目前常用的方法，如根据正常运动功能区解剖定位，术中体感诱发电位（somatosensoryevokedpotential，SEP），经颅磁刺激和脑磁图等，要么是侵入性，操作复杂，要么空间分辨率不足，不能很好地解决这一难题，因而需要寻找更好的方法。
近年来，功能磁共振成像（functionalmagneticresonanceimaNng，RI）因其空间分辨力高，操作相对较简单，无损伤，可重复应用而越来越受到神经外科领域的重视l。
本研究对1l例位于脑运动功能区域及其附近病变的肿瘤患者，进行fMRI显示运动功能区皮层，根据成像结果，指导术前规划，以及术中病灶切除范围和程度。
旨在探讨fMRI对运动功能区皮层的显示情况及在神经外科手术中的重要作用，为解决“病灶切除和脑功能保护”这一神经外科难题提供新的思路。
5.2MR全身弥散加权成像技术在颈部淋巴结病变的应用
淋巴结转移是影响恶性肿瘤预后最重要的因素．因此治疗前准确评价淋巴结的情况．对于治疗方案的选择和预后的判断均具有重要的临床意义在背景信号抑制MRDWI上，血管、肌肉、脂肪和大部分组织器官均被抑制呈低信号强度，而淋巴结、扁桃体、外周神经、脾脏、前列腺、睾丸、子宫内膜、卵巢等正常结构及大多数的病变组织均呈高信号强度．这是淋巴结背景信号抑制MRDWI的基础。
由于背景信息被充分抑制．淋巴结表现为低信号背景上的明显高信号结构．因此采用这一技术可以更敏感地显示全身的淋巴结常规MRI图像上部分病变淋巴结可能显示不清或因周围结构的干扰而难以观察．但在背景信号抑制MRDWI上．淋巴结表现为黑色背景上的明显高信号区．可以更敏感地显示但背景信号抑制MRDWI的空间分辨率较低．解剖图像质量不如常规MRI图像．在评价淋巴结时，还应将两者联合应用，以便得到更为丰富的信息。
对颈部淋巴结行背景信号抑制MRDWI研究．发现由于背景信息被充分抑制．淋巴结表现为黑色背景上的明显高信号．使得体积较小的淋巴结也可以被清楚地显示出来．较常规MRI能更敏感地显示淋巴结。
该项研究还测量了淋巴结的ADC：
正常淋巴结的ADC为（0．975±
0．179）×
10-3mm2／s．转移性淋巴结的ADC为（0．744±
0．125）×
10-3mm2／s．两者间的差异有统计学意义（P<
0．01）．转移性淋巴结的ADC明显低于正常淋巴结的ADC这说明背景信号抑制MRDWI能准确和敏感地显示颈部淋巴结．可作为淋巴结MRI的一种新手段．并为正常淋巴结和转移性淋巴结的鉴别提供新的方法
5.3MR全身弥散加权成像技术在骨骼系统病变中的应用
在骨骼系统中。
由于正常红、黄骨髓成分明显不同，前者以造血组织为主，后者以脂肪组织为主，而红、黄骨髓的分布与年龄、性别、不同骨骼及同一骨骼的不同部位有关。
因此，导致体内骨髓具有不同的DWI表现
首先．此次研究发现正常骨骼中椎体信号最高，髂骨、肋骨较低，而四肢骨呈明显低信号这一现象可以用骨骼不同部位骨髓成分的差别来解释。
正常成年人中轴骨（主要是脊柱）内以红骨髓为主，含较多造血细胞．而周围骨．尤其是四肢骨大部分已转变为黄骨髓．内含大量脂肪细胞．因此在使用背景信号抑制MRDWI时．脊柱信号高于周围四肢骨。
此外．不同性别骨骼系统的信号也有明显差别，女性腰椎、骨盆、股骨的SNR显著高于男性关于DWI在骨骼系统中信号的性别差异在国内外均未有相关报道．其原因尚未明确．可能是由于女性骨骼尤其是中轴骨造血细胞及网织细胞较男性丰富．或是骨小梁排列不如男性有序．致水分子弥散受限．这一差异尚需要更大样本、更加深入的研究来证实和解释。
该研究还发现女性腰椎、髂骨SNR与年龄呈显著负相关，而女性股骨，男性腰椎、髂骨及股骨与年龄均无明显线性相关这一现象可能是由于年轻人骨髓内以造血细胞为主．脂肪细胞数量较少．而随着年龄的增长骨髓出现脂肪替代：
此外，随着年龄的增加，骨小梁逐渐稀疏，使水分子弥散自由度增加，这些因素均可能导致使用DWI时信号随着年龄的增加而降低而女性股骨和男性骨骼由于信号过低，其SNR随年龄的变化并不显著。
总体来说．由于骨骼的组成成分和骨髓内大量的脂肪细胞．导致骨骼系统在背景信号抑制MRDWI上呈低信号因此．健康志愿者骨骼系统在DWI较其他脏器呈明显低信号，这一特征为探测骨骼系统病变奠定了良好的基础。
在低信号的背景下．大部分骨骼系统病灶（尤其是肿瘤）由于其T2穿透效应特征，且细胞密度增高致弥散受限而出现明显高信号圈．而正常组织与病变组织在信号上的显著差别使诊断医生能轻易发现病灶同时ADC不同亦可辨别骨的良、恶性病变．如丁庆国等p耐31例共58个病变椎体均做了MRI常规扫描和DWI．良性组20例32个骨折椎体．恶性组8例18个椎体．结核组3例8个椎体，正常对照组31个椎体．b为600s／mm2，分析病变椎体与正常椎体DWI信号特点．并测定ADC，定量分析比较病变组与对照组之间，良、恶性组，恶性组与结核组之间ADC有无统计学差异结果显示良性组、恶性组、结核组及对照组ADC分别为
（1．44±
0．41）×
10mm2／s、（0．94±
0．17）X10mm％、
（0．98±
O．13）×
100mm2／s、（0．42±
0．16）×
100mm2／s。
病变组ADC均显著高于对照组（尸<
0．001）．良组明显高于恶性组（尸<
0．01），恶性组与结核组差异无统计学意义（P>
0．05）。
以恶性组95％可信区间上界1．02×
10-3mm2／s定为良恶性椎体骨折ADC界值．诊断敏感度72．2％．特异度90．6％．该研究说明DWI对脊椎良恶性骨折具有重要的鉴别诊断价值．可作为常规MRI检查的重要补充手段
5．4MR全身弥散加权成像技术在腹部肝内占位病变的应用
在以往研究中．曾经有学者利用ADC鉴别肝内局灶性病变．如MotekiT等阿及IchikawaT等嘴ADC用于鉴别肝血管瘤与肝细胞癌．指出肝血管瘤ADC高于肝细胞癌：
也有学者更进一步对肝内局灶病变的ADC进行排序．即肝囊肿的ADC最高．依次为海绵状血管瘤及肝实质性肿瘤，最近通过对肝内各种占位病变ADC的比较，得出：
①肝内良恶性病变的比较．以1．6×
10-3mm2／s为标准判断病变性质的敏感度和特异度均>
90％．故可以以此对肝内病变的性质做出粗略的判断，即若病变ADC>
1．6X10-3mm％．则其为良性病变的可能性比较大．而ADC<
1．6×
10-3mmz／s时。
病变为恶性的可能性较大：
②肝内病变ADC排序．肝囊肿的ADC最大。
基本可以认为若病变的ADC在3．0×
10。
。
mm2／s以上．则其为囊肿的可能性比较大；
其次为肝血管瘤及实质性肿瘤（包括转移瘤及原发性肝癌），这与前人所测得的结果相吻合．基本可以通过ADC鉴别肝囊肿及其他病变：
③肝血管瘤及转移瘤、原发性肝癌的ADC比较，通过对上述3种病变ADC的测量、发现肝转移瘤的ADC波动较大．这可能与其组织起源不同有关；
肝血管瘤、转移瘤及原发性肝癌的ADC之间有一定程度的交叉．尤其是后两者之间的重叠程度较大．为了进一步鉴别上述病变，该研究进一步比较了各病变ADC病变／ADC肝比值得出血管瘤、转移瘤及原发性肝癌与肝脏的比值依次递增．这可能与原发性肝癌多在肝硬化基础上发生．而血管瘤及肝转移瘤则多发生于正常肝实质有关。
这一结果或许可以成为鉴别肝内实质性病变的一种新的方法。
此外．STIR—EPI良好的背景压制效果使MIP三维重建的优势得以最大程度地发挥．病变周围组织信号被压制后．病变部位得以清楚显示．利于对肿瘤分期并判断预后。
综上所述。
背景信号抑制MRDWI在腹部肝脏占位病变的诊断方面有较高的临床应用价值
6未来展望
人脑是如何思维的，一直是个谜。
而且是科学家们关注的重要课题。
而利用MRI的脑功能成像则有助于我们在活体和整体水平上研究人的思维。
其中，关于盲童的手能否代替眼睛的研究，是一个很好的样本。
正常人能见到蓝天碧水，然后在大脑里构成图像，形成意境，而从未见过世界的盲童，用手也能摸文字。
文字告诉他大干世界，盲童是否也能“看”到呢?
专家通过功能性MRI，扫描正常人和盲童的大脑，发现盲童也会像正常人一样，在大脑的视皮质部有很好的激活区。
由此可以初步得出结论，盲童通过认知教育，手是可以代替眼睛“看”到外面世界的。
快速扫描技术的研究与应用。
将使经典MRI成像方法扫描病人的时间由几分钟、十几分钟缩短至几毫秒，使因器官运动对图像造成的影响忽略不计：
MRI血流成像，利用流空效应使MRI图像上把血管的形态鲜明地呈现出来，使测量血管中血液的流向和流速成为可能；
MRI波谱分析可利用高磁场实现人体局部组织的波谱分析技术，从而增加帮助诊断的信息；
脑功能成像，利用高磁场共振成像研究脑的功能及其发生机制是脑科学中最重要的课题。
有理由相信，MRI将发展成为思维阅读器。
从20世纪中叶至今，信息技术和生命科学是发展最活跃的两个领域。
专家相信，作为这两者结合物的MRI技术．将继续向微观和功能检查上发展，对揭示生命的奥秘将发挥更大的作用。
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