mri 功能成像新技术

MRIMRI 功能成像新技术功能成像新技术

上海中医药大学附属曙光医院詹松华

磁共振功能成像新技术磁共振功能成像新技术

细胞膜水分子弥散功能－细胞膜水分子弥散功能－ DWIDWI细胞能量代谢的功能－细胞能量代谢的功能－ MR MR SpectroscopySpectroscopy心脏搏动和泵血功能－心脏搏动和泵血功能－ Cine-Cardiac Cine-Cardiac MRIMRI组织血流灌注功能－组织血流灌注功能－ PWIPWI脑细胞思维功能活动－脑细胞思维功能活动－ f MRIf MRI

一、弥散成像一、弥散成像

Diffusion Weighted Diffusion Weighted Imaging, DWIImaging, DWI

DWIDWI 反映水分子的弥散能力反映水分子的弥散能力 ! ! 布朗运动布朗运动

一、弥散成像一、弥散成像 DWIDWI

受限的弥散，质子不易传导磁化和驰豫， T2弛豫减慢， T2*高信号。

DWIDWI 反映水分子的弥散能力反映水分子的弥散能力 !!


DWIDWI 反映组织中细胞内外水分子的弥散能力反映组织中细胞内外水分子的弥散能力 !!

它从分子水平反映了人体组织各个部分（细胞内液、细胞外液）水分子的布朗运动功能变化，可以检出与细胞水肿、组织含水量改变有关的形态学和生理学的早期细胞功能改变。

• 弥散障碍， ADC 值下降， DWI 显示高信号。


缺血后脑细胞水肿，缺血后脑细胞水肿， ADCADC 值明显下降，值明显下降， DWIDWI 高信号高信号 !!

normal


急性脑梗死 DWI

急性脑梗死 ADC Mapping

急性脑梗死， pathology

病例：女性， 71 岁，突发左侧肢体活动障碍

DWI T2WI FLAIR

DWI

ADC

FLAIRT2WIADC

7 小时

40 天

脑梗塞之急性期、慢性期

DTIDTI 显示细胞和纤维束的弥散各向异性显示细胞和纤维束的弥散各向异性 !!


DTIDTI 显示纤维束的立体解剖形态，显示纤维束的立体解剖形态， TractographyTractography


DTIDTI 显示立体显示纤维束的形态和病理改变显示立体显示纤维束的形态和病理改变 !!


DWIDWI 显示肿瘤组织中细胞外液减少所致的弥散系数下降显示肿瘤组织中细胞外液减少所致的弥散系数下降 !!

肿瘤分化越差，肿瘤分化越差， DWIDWI 显示信号越高显示信号越高


DWIDWI 显示肿瘤组织中细胞外液减少所致的弥散系数下降显示肿瘤组织中细胞外液减少所致的弥散系数下降 !!

DW

I

T2

W

I

T1

W

I


DWIDWI 更易显示胰腺癌肿瘤组织的形态更易显示胰腺癌肿瘤组织的形态 !!

三、三、 DWIDWI 在腹部的应用在腹部的应用

DWIDWI 对肿瘤结节病灶非常敏感对肿瘤结节病灶非常敏感 !!


肝脏转移瘤：肝脏转移瘤： DWIDWI 显示了更多的病灶显示了更多的病灶 !!

图像信噪比不高，但是病变显示更好！图像信噪比不高，但是病变显示更好！


DWIDWI 对肿瘤转移的淋巴结非常敏感对肿瘤转移的淋巴结非常敏感 !!

T2WI DWI


19

BA

DC

放疗前

放疗后

DWIDWI 显示肿瘤放疗后的信号变化！显示肿瘤放疗后的信号变化！


DWIBSDWIBS ，加上了背景信号抑制脉冲序列，，加上了背景信号抑制脉冲序列，抑制脂肪信号抑制脂肪信号

DWIBSDWIBS 图像经过立体重建和黑白翻转显示，图像经过立体重建和黑白翻转显示，可以立体显示弥散异常组织的立体影像，也可以立体显示弥散异常组织的立体影像，也称为仿称为仿 PETPET 成像成像


DWIBSDWIBS 类似类似 PETPET 显示肿瘤病灶位置、形态显示肿瘤病灶位置、形态


二、磁共振波谱（二、磁共振波谱（ MRMRSS ））

测量代谢产物，反应组织代谢状态－测量代谢产物，反应组织代谢状态－ MRSMRS

Magnetic Resonance Magnetic Resonance SpectroscopySpectroscopy

四、磁共振波谱分析四、磁共振波谱分析

磁共振波谱分析（磁共振波谱分析（ Magnetic Resonance Magnetic Resonance Spectroscopy, MRSSpectroscopy, MRS ））可以获得人体活组织内可以获得人体活组织内某某些生物化学物质些生物化学物质（如乳酸和三磷酸腺苷）核磁共振（如乳酸和三磷酸腺苷）核磁共振（（ NMRNMR ））波谱信息，并推测其含量变化。是目前唯波谱信息，并推测其含量变化。是目前唯一能无损伤探测活体组织生物化学和代谢特性的方法。一能无损伤探测活体组织生物化学和代谢特性的方法。

在许多疾病的发生发展过程中，其代谢变化远较病理在许多疾病的发生发展过程中，其代谢变化远较病理形态改变为早，而形态改变为早，而 MRSMRS 检测代谢变化的敏感性很高，检测代谢变化的敏感性很高，因此常能对疾病做出早期检出。因此常能对疾病做出早期检出。

MRSMRS 测量梗塞灶代谢产物测量梗塞灶代谢产物

脑梗塞时神经原的死亡，导致脑梗塞时神经原的死亡，导致 LacLac （乳酸），（乳酸）， NAANAA（（ NN 乙酰天门冬氨酸），乙酰天门冬氨酸）， CrCr （肌酸），（肌酸）， ChoCho （胆（胆碱化合物）等代谢产物的改变。碱化合物）等代谢产物的改变。

这些改变的测定不仅可以反映脑梗塞的演变过程，这些改变的测定不仅可以反映脑梗塞的演变过程，更可以为治疗提供指导。更可以为治疗提供指导。

多体素多体素 MRSMRS 测量，使得脑梗塞灶内部不同区域的波测量，使得脑梗塞灶内部不同区域的波谱变化研究更细致、更准确，较以往的单体素谱变化研究更细致、更准确，较以往的单体素 MRSMRS更全面、更科学、更实用。更全面、更科学、更实用。

MRSMRS 测量肿瘤组织代谢产物测量肿瘤组织代谢产物

肿瘤组织增殖和死亡的过程中，也会产生代肿瘤组织增殖和死亡的过程中，也会产生代谢产物，如出现乳酸、脂质升高，胆碱也会谢产物，如出现乳酸、脂质升高，胆碱也会增加，增加， MRSMRS 技术为定性和定量诊断提供帮助技术为定性和定量诊断提供帮助

目前主要用于肿瘤和其他病变的鉴别诊断，目前主要用于肿瘤和其他病变的鉴别诊断，可用于肿瘤放疗或介入治疗后的残存肿瘤组可用于肿瘤放疗或介入治疗后的残存肿瘤组织与坏死、纤维化的鉴别。织与坏死、纤维化的鉴别。

女性， 83岁，右侧肢体活动障碍伴意识障碍 3.3h。

Lac图

Cho图

Cr 图 NAA图

天门冬氨酸质子频谱图

胆碱质子频谱图

前列腺癌氢质子频谱分析

乳腺导管癌氢质子频谱分析

三、心脏动态成像三、心脏动态成像 Cine-CardiacCine-Cardiac

反应心脏功能状态反应心脏功能状态 Cine-Cardiac ImagingCine-Cardiac Imaging

MRIMRI 心脏成像心脏成像

显示心脏形态显示心脏形态显示心脏结构的先天性畸形显示心脏结构的先天性畸形显示心肌运动时心肌的功能和泵血功能显示心肌运动时心肌的功能和泵血功能显示冠状动脉形态和血流显示冠状动脉形态和血流显示心肌血液灌注情况显示心肌血液灌注情况

平行于室间隔的心脏长轴位

垂直于室间隔的心脏长轴位

常规轴位心脏黑血影像

四腔位视图

垂直与室间隔的心脏短轴位

黑血成像亮血成像

亮血成像，四强位

垂直与室间隔的心脏短轴位亮血成像

左前降支 MRI 影像右冠状动脉 MRI 影像

心功能分析心室容量分析（舒张期；收缩期）

四、灌注成像四、灌注成像 PWIPWI

反应血流灌注状态－反应血流灌注状态－ PWIPWI

Perfusion Weighted Perfusion Weighted ImagingImaging

造影剂通过组织时，影响（加快）局部造影剂通过组织时，影响（加快）局部T2*T2* 弛豫，呈低信号。弛豫，呈低信号。

研究血液灌注到组织的量及速度，需要注研究血液灌注到组织的量及速度，需要注入造影剂以标识血流改变入造影剂以标识血流改变 ,, 病变组织血流病变组织血流量增加，造影剂浓聚。量增加，造影剂浓聚。

反映注射造影剂后的血流通过动态情况。反映注射造影剂后的血流通过动态情况。血流灌注的影像学显示和量化测量。血流灌注的影像学显示和量化测量。

磁共振灌注成像磁共振灌注成像 (PWI)(PWI)

磁共振灌注成像磁共振灌注成像（（ PWPWII ））

PWIPWI 成像目前主要用于血管性病变和肿瘤性成像目前主要用于血管性病变和肿瘤性病变的诊断。病变的诊断。

较好地反映脑梗塞后血液动力学变化情况的较好地反映脑梗塞后血液动力学变化情况的检查方法，与检查方法，与 DWIDWI 联合使用，在脑梗塞的治联合使用，在脑梗塞的治疗中可望发挥较大作用。疗中可望发挥较大作用。

在在 DWIDWI 已显示异常的情况下，已显示异常的情况下， PWIPWI 可以反映可以反映脑梗塞后的血供情况，确定有无半影区及有脑梗塞后的血供情况，确定有无半影区及有无血管再通现象，推断侧枝循环的建立等。无血管再通现象，推断侧枝循环的建立等。

磁共振灌注成像磁共振灌注成像（（ PWPWII ））

PWIPWI 成像用于肿瘤性病变时，可以评价肿瘤成像用于肿瘤性病变时，可以评价肿瘤组织的有效血供情况，测量每克组织毛细血组织的有效血供情况，测量每克组织毛细血管再生情况管再生情况 (( 血容量血容量 )) 、高峰时间和血流平、高峰时间和血流平均通过时间等。均通过时间等。

间接反映肿瘤恶性程度和生物学行为。间接反映肿瘤恶性程度和生物学行为。

磁共振灌注成像磁共振灌注成像（（ PWPWII ）） PWIPWI 成像技术主要有成像技术主要有 22 种。种。采用增强后测量组织的采用增强后测量组织的 T1T1 强化情况，反映强化情况，反映组织血液灌注情况，和普通增强成像相仿，组织血液灌注情况，和普通增强成像相仿，只是成像速度提高，成像时间分辨率（序只是成像速度提高，成像时间分辨率（序列）增加，图像增多。列）增加，图像增多。

采用注射造影剂后超快速采用注射造影剂后超快速 T2T2 成像，观测成像，观测 T2T2或或 T2*T2* 信号下降情况。信号下降情况。

MRIMRI 灌注成像：静脉注射对比剂同时对选灌注成像：静脉注射对比剂同时对选定层面行动态扫描，获得每一像素的时间定层面行动态扫描，获得每一像素的时间信号强度曲线信号强度曲线 ((TDCTDC)) 。。

TDCTDC 评价指标：评价指标： ———— 峰值时间峰值时间 ((PTPT)) ，， PTPT 图图。。 ———— 平均通过时间平均通过时间 ((MTTMTT)) ，， MTTMTT 图图。。 ———— 局部脑血容量局部脑血容量 ((rCBVrCBV)) ，， rCBVrCBV 图图。。 ———— 脑血流量脑血流量 ((rCBFrCBF)) ，， rCBFrCBF 图图。。

磁共振灌注成像（磁共振灌注成像（ PWPWII ））

缺血与肿瘤在 PWI上的表现

五、脑功能成像五、脑功能成像 f MRIf MRI

反应脑组织功能活动状态－反应脑组织功能活动状态－ f MRIf MRI

Functional Magnetic Resonance Functional Magnetic Resonance ImagingImaging

•血液中，红细胞内的去氧血红蛋白可以使 T2加快，氧合血红蛋白则可延长 T2或 T2*值•在其他条件不变的情况下，动脉血流增加将使氧合血红蛋白增加，去氧血红蛋白下降，快速 T2成像时局部 MR信号相对增强。（ BOLD, blood oxygenation level dependent, effect ）

脑功能成像 f MRI Functional Magnetic Resonance Imaging


•大脑处于活动状态时，并不是全部脑组织都参与的，某种刺激、或执行某种主动任务，都是某一个区域或几个区域的参与，脑组织活动局限性增加。•局部脑功能活动时，脑组织血流量增加，局部血氧饱和度升高，去氧血红蛋白下降，局部 MR信号增强。•这种变化速度快，信号变化微弱， MRI成像要求高( 快速、减影 ) ，图像后处理是关键。

1.目前采用的 Bold 成像序列多为 GRE-EPI ，实现快速 T2* 成像。

2.Bold 成像还需要特殊和快速的数据处理，主要是活动或刺激前后大量图像资料的对比、减影和合成



1.目前尚处于科研阶段：癫痫、肿瘤与功能区关系、生理或功能缺陷的脑功能定位、特殊功能如成隐机制等研究

2.临床实际应用时，任务设计或刺激形式的选择非常重要，排除干扰、特定的任务或刺激才能观测特定的脑组织功能状态或功能变化

脑功能成像 fMRI

听到某种指令后，分析和产生肢体活动

Right Hand Motor Task

是非题，请写名字、学号和答案是非题，请写名字、学号和答案

11 、、 MRIMRI 对人体没有损伤（）；对人体没有损伤（）；22 、组织的、组织的 T1T1 值越长，值越长， T1T1 加权图像上信号越加权图像上信号越

高，所以水在高，所以水在 T1WIT1WI 上呈高信号（）；上呈高信号（）；33 、、 MRIMRI 弥散加权成像可以较弥散加权成像可以较 CTCT 更易发现早更易发现早

期脑梗塞（）；期脑梗塞（）；44 、、 MRIMRI 只显示解剖形态，对于功能方面检查只显示解剖形态，对于功能方面检查

目前不能做到（）；目前不能做到（）；55 、、 CTCT 具有卓越的软组织密度分辨能力，在这具有卓越的软组织密度分辨能力，在这

方面，方面， MRIMRI 目前还比不上目前还比不上 CTCT （）。（）。

谢谢大家！

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