MRI成像技术的进展及临床应用
磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)是基于核磁共振现象的成像技术, 20世纪70年代被引入到医学领域并用于人体成像。30多年的时间里,MRI得到迅速开展,硬件设备和成像技术不断更新。主磁场、梯度系统、射频系统功能的改良,多通道、多采集单元、并行采集等技术的应用,使MRI设备整体水平明显提升,成像速度明显加快。近几年,超高场MRI在脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查、冠心病诊断、腹部等脏器的检查得到了广泛应用[1]。
1 磁共振血管成像
磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)是一种无创性血管成像技术,利用血管内血液流动或经外周血管注入磁共振比照剂显示血管结构,还可提供血流方向、流速、流量等信息,已经成为常规检查技术。MRA技术主要有时间飞跃法( time offligh,t TOF)、相位比照法(phase contras,t PC)和比照增强MRA(CE-MRA)。TOF法是临床上应用最广泛的MRA方法,该技术基于血流的流入增强效应,常用形式有2D TOFMRA和3D TOFMRA。2D
TOFMRA采用较短的重复时间(repetition time, TR)和较大的反转角,背景组织信号抑制较好,有利于静脉慢血流的显示,多用于颈部动脉和下肢血管的检查。3D TOFMRA空间分辨率更高,流动失相位相对较轻,受湍流的影响相对较小,多用于脑部动脉的检查[2]。PCMRA是利用流动所致的宏观横向磁化矢量的相位变化来抑制背景、突出血流信号的一种方法,包括2D
PCMRA、3D PCMRA和电影(cine) MRA。与TOFMRA比拟,PCMRA在临床应用相对较少,主要用于静脉性病变的检查和心脏及大血管血流分析。CE-MRA是经外周静脉团注比照剂Gd-DTPA后,利用比照剂使血液的T1值明显缩短,然后利用超快速且权重很重的T1WI序列(3D fastTOF SPGE,反转角>45°)进行成像。CE-MRA对于血管腔的显示比其他MRA技术更可靠,出现血管狭窄的假象明显减少,血管狭窄程度的反映比拟真实,一次注射比照剂可完成动脉和静脉的显示。
头颅磁共振波谱成像（MRS）基础与临床
磁共振波谱（magnetic resonance spectrum,MRS）是最典型的分子成像技术之一，能够观察活体组织代谢和生化变化。
波谱成像的基础— 化学位移现象
在相同的磁场环境下，处于不同化学环境中的同一种原子核，由于 受到原子核周围不同电子云的磁屏蔽作用，而具有不同的共振频率。波谱分析就是利用化学位移研究分子结构 。
常用的原子核有：1H MRS主要检测胆碱、肌酸、脂肪、氨基酸、乳酸等代谢物质；31P MRS主要用于能量代谢研究。
原子核的共振动频率与外加磁场强度有很规律的关系，化学位移如果以外加磁场运行频率的百万分之比数（PPM）值来表示，同一原子核在不同的外加磁场下其化学位移PPM值相同，不同的化合物可以根据其在频谱线频率轴上的共振峰的不同加以区别。
氢质子波谱
注：上图纵轴代表物 质的含量，横轴代表 物质共振时的位置，单位为ppm(百万分之几）
常见代谢产物的意义及共振峰位置
1、NAA: N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志，仅存在神经元内，如其他出现异常，其峰值往往下降。 第一大主峰位于：2.02ppm
2、Creatine:Cr肌酸，肌酸和磷酸肌酸的总和，脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作 为波谱分析时的参照物。第二大主峰位于：3.05ppm
3、Choline:Cho胆碱，细胞磷脂代谢成分之一，细胞膜合成的标志，肿瘤细胞中其细胞代谢活跃，其峰值往往升高。 位于：3.20ppm
4、Lipid:Lip脂质，细胞坏死提示物。 位于：0.9-1.3ppm
5、Lactate:Lac乳酸，两个共振峰组成，TE=144时，双峰向上，TE=288时，双峰向下，正常细胞有氧代谢，检测不到。缺氧时可出现，是无氧代谢的标志。 位于：1.33-1.35ppm
6、Glutamate: Glx谷氨酰氨 ， 脑组织缺血缺氧及肝性脑病 时增加 位于：2.1-2.4ppm
磁共振波谱（1H-MRS）临床技术应用
来源：本站原创 作者：荣伟良 发布时间：2012-07-13
在过去的10年里MRS技术及软件逐渐的发展并完善起来，MRS是一种无创性的检查方法，可以提供脑的代谢信息[1、2]，在显示组织的生化特征方面优于传统磁共振成像，由于代谢异常通常早于结构的变化，MRS还可以检测到常规MRI不能显示的异常。但在工作中只有选择了合适的MR硬件设备、扫描技术及后处理方法，MRS才能获得准确的结果。本文的目的旨在探讨MRS的基本技术及影响因素对MRS的影响。
一、材料与方法
1.临床资料：本组40例病例，为2007年7月至2008年6月期间在南京医科大学附属常州二院对已确诊或怀疑颅脑病变进行脑MRS成像的患者。男，25例，女，15例，年龄30～76岁，平均59岁。
2.MRS成像方法：应用Philips 1.5T磁共振扫描仪。定位方法：点分辨波谱成像（point resolved spectroscopy,PRESS）；MRS 采用单体素波谱采集(SVS )或二维波谱化学位移成像(CSI)。SVS 采用 PRESS 序列:TR = 2000ms, TE
=136ms。体素大小为 2cm ×2cm ×2cm～1cm ×1cm ×1cm。扫描时间: 4: 56ms。CSI:TR = 1500ms、TE =136ms，FOV =250，VOI=50 ×50 ×20～50 ×60 ×30。
单体素波谱采样体素定位尽量避开脑脊液，颅骨及液化坏死区。将体素置于感兴趣区中央部分。取患者正常对侧相应部位为对照组。二维波谱采集体素设置除尽量遵循上述原则外，体素应包括实性瘤体部分瘤周水肿区及正常组织。波谱处理：将得出原始波谱进行高斯、指数倍增（Gauss multiply、exponential
multiply），零填充(Zero fill)，傅立叶变换(Fourier transformation ),频率位移较正（frequency correction），相位校正(phasecorrection)，基线校正（baseline correction）。对各峰进行单峰分析，记录各代谢物的峰值、峰下面积、计算比值，包括 N - 乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱复合物(Cho)、肌酸（Cr）、乳酸(Lac) 、脂质峰(Lip)、肌醇(mI)、NAA/Cr、Cho/Cr比值等。
磁共振技术
1•磁共振简介
磁共振指的是自旋磁共振(spinmagneticresonance)现象。它是指磁矩不为零的原子或原子核在稳恒磁场作用下对电磁辐射能的共振吸收现象，其意义上较广，包含有核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)、电子顺磁共振(electronparamagneticresonance,EPR)或称电子自旋共振(electronspinresonance,ESR)。用于医学检查的主要是磁共振共像(MagneticResonanceImaging，MRI)。
磁共振是在固体微观量子理论和无线电微波电子学技术发展的基础上被发现的。1945年首先在顺磁性Mn盐的水溶液中观测到顺磁共振，第二年，又分别用吸收和感应的方法发现了石蜡和水中质子的核磁共振；用波导谐振腔方法发现了Fe、Co和Ni薄片的铁磁共振。1950年在室温附近观测到固体Cr2O3的反铁磁共振。1953年在半导体硅和锗中观测到电子和空穴的回旋共振。1953年和1955年先后从理论上预言和实验上观测到亚铁磁共振。随后又发现了磁有序系统中高次模式的静磁型共振(1957)和自旋波共振(1958)。1956年开始研究两种磁共振耦合的磁双共振现象。这些磁共振被发现后，便在物理、化学、生物等基础学科和微波技术、量子电子学等新技术中得到了广泛的应用。
2•电子顺磁共振
电子顺磁共振(ElectronParamagneticResonance简称EPR)，或称电子自旋共振(ElectronSpinResonance简称ESR)。它主要研究化合物或矿物中不成对电子状态，用于定性和定量检测物质原子或分子中所含的不成对电子，并探索其周围环境的结构特性。
2.1电子顺磁共振的发展史
EPR现象首先是由前苏联物理学家E.K.扎沃伊斯基于1945年从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类发现的。物理学家最初用这种技术研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。
