磁共振成像(MRI)介绍

（一）

　　

　　磁共振成像的临床应用是医学影象学中的一场革命，是继CT、B超等影象检查手段后又一新的断层成像方法，与CT相比，MRI具有高组织分辨力、空间分辨力和无硬性伪迹、无放射损伤等优点，同时在不同对比剂的条件下，可测量血管和心脏的血流变化，广泛应用于临床。

　　 核磁共振（Nuclear magnetic resonance, NMR）成像，现称为磁共振成像（Magnetic rexonance imaging, MRI）。从原理的发现到目前临床各种先进成像技术的应用，是基于科学家们对原子结构的不断认识。1924年Pauli发现电子除对原子核绕行外，还可高速自旋，有角动量和磁矩。

　　 1946年美国哈佛大学的Percell及斯坦福大学的Bloch分别独立地发现磁共振现象并接收到核子自旋的电信号，同时将该原理最早用于生物实验，在物理学、化学方面作出了较大的贡献。1952年荣获诺贝尔物理奖。磁共振成像的设想出自Damadian。1971年发现了组织的良、恶性细胞的MR信号有所不同。1972年P. C. Lauterbur用共轭摄影法产生一幅试管的MR图象。1974年作出第一幅动物的肝脏图象。随后MRI技术在此基础上飞速发展，继而广泛地应用于临床。

　　 由于人体内各种不同组织如骨、软骨、软组织和其他器官的水和脂肪等有机物的含量不同，同一组织中正常与病变环境下质子的分布密度不同，其弛豫时间也存在着明显的差异。因此对人体中H原子分布状态进行研究，以组织的二维、三维高分辨力图象加以显示，在医学上具有重要的意义。

磁共振成像(MRI)介绍（二）

基本原理

　　 核子的自旋和磁矩的存在，使其能够在强大的磁场中旋进。Radi测出不同核子的角动量和磁矩。不同核子在同一磁场中其磁矩和角动量各不相同。同一核子在不同场强的磁场中，其振荡频率也不相同。

　　 磁共振是共振现象的一种，是指原子核在进动中吸收外界能量产生的一种能量跃迁现象。这种跃迁只能出现在相邻两个能量级之间。所谓外界能量是指一个激励电磁场（射频磁场），它的磁矢量在某一个平面上旋转，因此，除其旋转频率正好与原子核回转频率相同外，其自旋方向必须和核磁矩相同，原子核才会吸收到能量，这是磁共振现象的必要条件。

　　 磁共振成像技术的发展产生了许多成像技术方法，但总的设计思想是如何用磁场值来标记受检体中共振核子的空间位置。发生共振的频率与它所在的位置的磁场强度成正比。如果能使空间各点的磁场值互不相同，各处的共振频率也就不同，把共振吸收强度的频率分布显示出来，实际就是共振核子的分布，即核磁共振自旋密度图象。但不可能使同一时刻的三维空间中各点具有不同的磁场值，所以需设计突出各特定点信息的方案。

　　 要达到此目的，首先可对观测的对象进行空间编码，把研究对象简化为由nx，ny，nz个小体积（体素）的组成，然后采用依次测量每个体素或由体素排列的线或面的信息量，再根据个体素的编码与空间位置的一一对应关系实现图象重建。由于成像的灵敏度、分辨率、成像时间和信噪比（S/N）等要求不同，产生了多种成像方法，归纳起来可分为两大类：一是投影重建法；二是非投影重建法，包括线扫描成像法和直接傅立叶变换（fourier transform）成像法。

　　 图片说明：
　　 磁共振成像的空间定位
　　 1）矢向梯度磁场：平行于Y轴、梯度磁场自后向前变化，从而明确前后关系；
　　 2）横向梯度磁场：平行于X轴、梯度磁场自右向左变化，从而明确左右关系；
　　 3）轴向梯度磁场：平行于Z轴、梯度磁场自上向下变化，从而明确上下关系。

磁共振成像(MRI)介绍（三）

成像装置

　　 磁共振成像系统是由磁体系统、普仪系统、计算机系统和图象显示系统组成。
　　 磁体系统是由主磁体、梯度线圈、垫补线圈和与主磁场正交的射频线圈组成，是磁共振发生和产生信号的主体部分。

　　 普仪系统是产生磁共振现象并采用磁共振信号的装置，主要由梯度场发生和控制系统、MR信号接收和控制等部分组成。
　　 计算机图象重建系统要求配备大容量计算机和高分辨的模数转换器（analog/difital converter, A/D），以完成数据采集、累加、傅立叶转换、数据处理和图象显示。

优缺点

　　 （一）磁共振成像检查的优点
　　 1、在所有医学影像学手段中，MRI的软组织对比分辨率最高，它可以清楚地分辨肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等软组织；区分较高信号的心内膜、中等信号的心肌和在高信号脂肪衬托下的心外膜以及低信号的心包。

　　 2、MRI具有任意方向直接切层的能力，而不必变动被检查者的体位，结合不同方向的切层，可全面显示被检查器官或组织的结构，无观察死角。近年开发应用的容积扫描，可行各种平面、曲面或不规则切面的实时重建，很方便地进行解剖结构或病变的立体追踪。

　　 3、MRI属无创伤、无射线检查，避免了X线或放射性核素显像等影像检查由射线所致的损伤。MRI扫描对人体无害。

　　 4、MRI成像参数多，包含信息量大，以应用最广泛的自旋回波（spin echo，SE）为例，此技术可获取三种性质不同的图像：T1加权像、T2加权像和质子密度加权像。目前，MRI已知成像参数达十余种，再加上超过百种的脉冲序列组合，以及许多特殊成像技术的应用，MRI的成像潜力十分巨大，为临床应用提供了广阔的研究领域。

　　 5、MRI具有较高的空间分辨率，尽管一般MRI图像的空间分辨率不及X线平片、X线心血管造影，但优于超声心动图和放射性核素显像，接近DSA和CT的水平。MRI的空间分辨率还将进一步提高。

　　 （二）磁共振成像的缺点
　　 1、MRI设备和检查费较昂贵，这在一定程度上限制了它的普及和应用。

　　 2、早、中期MRI设备扫描时间较长，为其主要缺点。例如，一次心脏扫描需1小时左右，甚至更长时间。近年随着快速成像技术的完善，扫描时间长的问题总算得到解决，回波平面成像（echo plannar imaging，EPI）扫描速度已达20ms一幅图像，不用心电图门控，可行心脏实时动态显示。但目前我国运转的设备，绝大多数还不具备超快速扫描功能，完成一个病人的心脏扫描，耗时30～45min，比CT慢许多。

　　 3、国内MRI设备尚未普及，而普通X线、超声心动图、CT、X线心血管造影等已广为应用，就普及率而言，MRI还远不如上述影像学技术重要。

　　 4、除超低磁场(0.02～0.04T)和近年新开发的开放式（open style）、低场强（≤0.2T）MRI扫描机外，一般MRI机房内不能使用监护和抢救设备，加之MRI对病人体动敏感，易产生伪影，不适于对急诊和危重病人进行检查。

　　 5、个别人进入扫描室可产生幽闭恐惧症（claustrophobia），自诉一种难以名状的恐惧感，常导致检查失败。

　　 6、钙化灶内不含质子，不产生MRI信号，故MRI对钙化不敏感，小钙化灶由于容积效应不能显示，大的钙化灶表现为无信号区亦缺乏特异性。钙化在发现病变和定性诊断上有帮助，对钙化不敏感亦为MRI的缺点之一。

磁共振成像(MRI)介绍（四）

（1）颅脑检查 　　 常用的检查序列有各个断面的自旋回波序列、梯度回波序列和Gd-DTPA增强前后的检查方法。造影剂的使用是MRI神经系统检查中的一个重要的组成部分。它使颅脑和脊髓病变的检出率和诊断正确率大大提高。MRI造影剂在神经系统检查中的主要应用指征有这几个方面：①鉴别肿瘤和水肿组织，显示平扫时无法显示的病灶；②帮助病变的定性诊断；③帮助显示微小病变，如管内听神经瘤、垂体微腺瘤等；④节省检查时间。

　　（2）脊柱与脊髓检查
　　 时间较长。一般采用矢状面和横断面成像，有时也辅以冠状面成像，以鉴别髓内、髓外病变及了解病变侵及的范围，显示病变的全貌。

　　（3）胸部检查
　　 胸部MRI的临床检查主要是应用于肿瘤、纵隔结构和大血管、心脏的检查，但肺内的钙化和纤维化敏感性低，远不如CT。由于检查过程中病人的呼吸运动，空间分辨力明显减低，观察肺纹理的微细结构不如CT清晰。

（4）腹部检查 　　 因MRI独特的可多序列、多方位扫描及组织分辨力高等优点，逐渐得到重视。腹部MRI主要应用于腹腔实质性脏器和腹膜后各脏器及组织结构的检查，MRI图象可很好地显示大血管的流空效应，MRI信号可反映较高的组织特性，成像范围广，常用于腹部疾病诊断和鉴别诊断。 扫描前，病人一般无需特殊准备（包括禁食、肠道清洁等），但也有学者主张应作好肠道清洁的准备工作，如口服适当肠道对比剂等。扫描过程中，病人的配合十分重要，因嘱咐病人保持平静呼吸，体位一般采用仰卧位。

有预置饱和技术的机器，除在感兴趣区上下各设置一轴位预饱和带外，必须时还可经过腹壁设置一冠状位预饱和带；无此技术的机器，可采用腹带加压的办法。总之，要尽可能地减少运动伪影，提高图象质量。

　　（5）盆腔检查
　　 磁共振成像由于具有较高的组织分辨力和无创伤、无辐射的优越性，比较适合盆腔疾病的检查。另外，盆腔的呼吸运动伪影较少，又含有丰富的脂肪组织，图象清晰，除可轴位成像外，还可冠状位、矢状位和斜位成像。

　　检查时病人的膀胱要保持中度充盈，既可作为周围器官的解剖标记，也可将盆腔内的肠绊托出，还可使盆腔的运动伪影减少。因为MRI检查时间长，膀胱不宜过度充盈，造成病人不适，影响图象质量。一般检查采用仰卧位，必要时也可采用俯卧位。

　　以婚女性病人的子宫腔内如带有避孕器者，检查中虽无危险性，但易产生较强的伪影，干扰图象质量，应在检查前取出。

　　（6）骨骼肌肉检查
　　 MRI对骨骼、肌肉系统的病变显示较为理想，能提供有关病变与邻近软组织的关系，了解病灶内的坏死和出血情况，并且对确定肿瘤术后有无复发及帮助临床判断肿瘤的放疗、化疗疗效有明显作用。最常用的扫描序列是自旋回波，由此可获得T1加权像、质子密度像和T2加权像。

　　（7）心脏和大血管检查
　　 1）适应症：
　　　 1]心肌病变，包括各型原发性心肌病，急、慢性心肌梗塞及其主要并发症室壁瘤形成，高血压、主动脉瓣病变、肺动脉高压或肺动脉瓣病变等所致的心室肌肥厚及慢性肺原性心脏病等。
　　　 2]各种大血管疾患，包括各种动脉瘤、主动脉夹层、马凡综合症、大动脉炎、主动脉缩窄及褶曲畸形、上下腔静脉狭窄和阻塞，以及各种大血管先天畸形和变异。
　　　 3]心包疾患，包括心包积液、缩窄性心包炎以及心包内占位性病变等。
　　　 4]各种先天性心脏病，特别是复杂畸形。
　　　 5]心脏肿瘤，包括心腔内、心壁内肿瘤及其与心包、纵隔肿瘤的鉴别。
　　　 6]心脏瓣膜病。
　　　 7]心功能测定。

　　2）禁忌症：
　　　 1]置有心脏起搏器的禁忌症。
　　　 2]术后体内置有大块金属植入者，如人工股骨头、胸椎矫形钢板等。
　　　 3]术后体内置有动脉瘤止血夹者。
　　　 4]心力衰竭、不能平卧者。
　　　 5]昏迷躁动、有不自主运动或精神病不能保持静止不动者。
　　　 6]严重心律不齐者。
　　　 7]人工瓣膜置入术后，应用高场强（>=1.0T）扫描机。
　　　 8]疑有眼球内金属异物者。
　　　 9]重症糖尿病胰岛素依赖，用微量泵输入胰岛素者。

磁共振成像(MRI)介绍（五）

常见问题

　　 （1）问题一：进行一次MRI检查通常需要多长时间？

　　 回答：平均需时45分钟左右，但具体的时间长短取决于被检查的部位，不可一概而论。

　　 （2）问题二：如果患有幽闭恐怖症，害怕深入机器内部进行检查该怎么办？

　　 回答：为了拍摄到最清晰的影象，被检查的部位必须对准扫描仪的中央。举个例子，如果你需要对脑部进行MRI检查的话，那么你的脑部就得位于机器的内部；但如果你做的是踝部的检查，你只须把脚放到机器内部就行了，你的头部则不用。目前，已经发明了一种可极大程度缩短检查时间的磁共振显象系统，其扫描功能十分强大，可尽可能地减少你的身体进入机器内部的面积，且影象质量相当好，与旧式的MRI相比，你只须进入一半左右的距离。但如果幽闭恐怖症的症状确实相当厉害，可以向医生反映，医生会提出相应的解决方案，例如服用镇静药等。如果真的需要用药物进行镇静治疗的话，最好有亲友陪同进行检查。

　　 （3）问题三：在检查的过程中，可以不时移动身体吗？

　　 回答：不可以，MRI检查需要得到的是多组连续的影象，每组影象的拍摄需时3～5秒。如果身体不断移动，所拍出的影象将会模糊不清，直接影响了医生看片诊断的准确性。此外，该检查是对准身体某个特定位置的，如果总是挪动身体，将出现对焦错误等情况。

　　 （4）问题四：如果在以前进行的手术中曾将一些金属植入体内，还能够做MRI检查吗？

　　 回答：大部分因手术而将金属植入体内的患者都能进行MRI检查。例如，进行过髋部或膝部移植的患者通常可以手术6周后做MRI检查，其他手术所需的时间可能更短。不过有些装置植入体内后，就不能进行MRI检查了，例如心脏起搏器、泵状设备和神经刺激器等。部分脑部动脉瘤小夹，特别是旧式的，也不可以进入MRI的扫描器中。因此，在决定进行MRI检查后，必须向医生详细交代是否做过移植性手术或因任何意外而有金属留在体内。

　　 （5）问题五：要等多久才会知道结果呢？

　　 回答：医生会在2到3个工作日之内给您一份书面的诊断报告。