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1、MRI技术进展及临床应用,1,MRI技术进展及临床应用,第二军医大学长海医院放射科陆建平,MRI技术进展及临床应用,2,MRI技术进展特点,硬件和软件齐头并进，软件进步更快，更注重临床实际应用。设备发展的两极化明显，高档设备用于临床研究与功能的开发，低档设备移植高、中档设备已开发较成熟的功能和软件，改善性能指标，拓宽适用范围。成像速度越来越快，实时成像逐步应用于临床。解剖成像与功能成像相结合。影像诊断与介入治疗设备相结合。,MRI技术进展及临床应用,3,MR设备硬件的发展,MR设备硬件的发展开放型磁体设计和中场超导开放式MR设备初衷是强调作介入治疗及检查中的监护等性能，实际用于介入治疗的机会远
2、少于常规诊断性操作。性能逐年提高，图像质量、可实施的功能、成像速度等性能已可达到较高水平，甚至不排除高场设备将来向开放型设计转化的可能性。较高的场强、改水平磁场为垂直磁场设计。梯度场强(可达15mT/m到20mT/m)和切换率进一步提高，场均匀性更好，体积和重量更小。,MRI技术进展及临床应用,4,MR设备硬件的发展,专用MR设备目前MR专用机已作为成熟的机型推广，部分医院采用搭配添置通用MR机和专用MR机。MR专用机主要有头颅专用机、心脏专用机与骨与关节专用机，头颅与心脏专用机为高场(或超高场)机，如3.0T甚至4.7T设备；骨与关节专用机倾向为中、低场开放型设备。研究应用及临床应用,MRI
3、技术进展及临床应用,5,MR设备硬件的发展,梯度场强改进梯度场强决定切换率及最短TR、TE、图像矩阵大小、成像速度、最小回波间隔等性能参数。但较高的梯度场会伴有磁体内很强的梯度噪音及神经肌肉刺激。增加梯度场强：可增加到30-40-50mT/m，同时伴有以下不同的技术措施。,MRI技术进展及临床应用,6,MR设备硬件的发展,梯度场强改进双梯度系统：在磁体线圈内，内置较短的梯度线圈，局部迭加较高梯度场，切换率可达150，用于功能性检查。组合表面线圈系统：在头线圈上附有一组梯度线圈，工作时形成了与双梯度系统类似的迭加梯度场，场强可达60mT/m，切换率可达400，适用于在高场条件下实施功能成像。多通
4、道+多方向采集和多通道快速成像系统：是提高有效切换率的一种方式，可使30mT/m的梯度场强相当于60mT/m者，切换率也可达400，使用时无神经肌肉刺激。,MRI技术进展及临床应用,7,MR设备硬件的发展,磁体降噪设计：体线圈内置真空层及几种技术的综合。据介绍可使噪音水平下降90%。线圈的发展：各部分线圈相控阵化，提高信噪比；联合相控阵线圈用于全身各部位联合检查；新型线圈不断开发（如对称性体线圈）。MR磁体进一步紧凑化：液氦消耗大幅度降低，运行成本下降。重建速度进一步增加：最快可达120帧/s，实时成像成为可能。,MRI技术进展及临床应用,8,MR设备软件功能的发展,功能性MRI(fMRI)已
5、经发展了数年的fMRI从广义上主要包括灌注成像、弥散成像和脑皮质功能定位。灌注与弥散成像较早应用于颅脑，近年试用于心脏。近年内fMRI的发展明显拓宽了原有的概念与应用范畴。,MRI技术进展及临床应用,9,功能性MRI(fMRI),神经学功能性MRI显微水、微血管动力学、血氧/流消耗成像等实时fMRI，快速实时显示。螺旋fMRI，利用在K-空间螺旋采集的技术得到各种脑血流灌注的信息，如rCBU、rCBF、rMTT等。弥散成像，进一步提高设备可达到的B值，4000-10000，从而获得更高分辨力的弥散影像弥散与灌注成像误匹配成像，利用计算机技术把两种影像迭加，通过对比可提高病变显示率,MRI技术进
6、展及临床应用,10,功能性MRI(fMRI),神经学功能性MRI动脉血质子自旋标记成像。抗血管生成因子辅助fMRI。张力性成像(tensor imaging),通过采集六个不同方向的相位编码，测定组织张力差别的成像方法.其它fMRI的新技术，如快速T1FLAIR(+对比剂注射)、FR FSE、相位敏感IR、快速SET2、自旋-弥散成像等。,MRI技术进展及临床应用,11,DW-EPI诊断急性脑梗塞,FLAIR,Diffusion-weighted EPI demonstrates acute stroke in parietal lobeSub-acute, chronic lesions a
7、ppear isointense or hypointense relative to acute lesionFLAIR + DW-EPI used to differentiate new from old lesions,DW-EPI,陈旧区,细胞毒性水肿区,MRI技术进展及临床应用,12,Negative Enhancement Integral (NEI)rCBV,灌注成象研究,MRI技术进展及临床应用,13,Mean Time to Enhance (MTE, MTT),新浪潮软件灌注成象研究,MRI技术进展及临床应用,14,Patient Status: post surgery
8、 and radiotherapy for glioblastoma EPI imaging is added to conventional MR to generate CBV Maps CBV Map can differentiate recurrent tumor from necrotic tissue or edema,Edema orRecurrent Tumor?,Recurrent tumornot seen on T2 or T1,Recurrent Tumor,CBV Map,T2,T1,新浪潮软件脑血流灌注诊断术后肿瘤再发,MRI技术进展及临床应用,15,St. Lu
9、kes Hospital, Milwaukee, WI, Breger et al.,FLAIR vs. Diffusionreveals acute infarct,Diffusion vs. DSCreveals tissue-at-risk,弥散成像和灌注成像诊断急性脑梗塞,NEI图,MTE图,MRI技术进展及临床应用,16,human brain mapping,fMRI,临床应用:功能区域定位刺激反应程度手术计划系统非损伤性治疗,MRI技术进展及临床应用,17,AVM,Patient presenting with AVM in middle temporal lobe fMRI o
10、f auditory activation performed with EPI imaging Eloquent region involved with auditory reception indentified posterior and superior to AVM - avoided and preserved during subsequent treatment,AVM,Hospital of the University of Pennsylvania,auditory reception,fMRI用于手术计划系统听觉中枢反射区,MRI技术进展及临床应用,18,Provid
11、es the capability to obtain the apparent diffusion coefficient of underlying tissue and exp (-b*ADC) to eliminate/reduce T2-shine through effects,FLAIR,DWI,exp. ADC,ADC Mapping - FuncTool99,MRI技术进展及临床应用,19,Diffusion Tensor Imaging T2 + 6 diffusion directions anisotropy map - visualize white matter t
12、racts True isotropic diffusion image,Diffusion,Tensor Imaging,T1-Post,FLAIR,ADC,RelativeAnisotropy,Image Courtesy of Dr. Tsuruda, University of Utah,MRI技术进展及临床应用,20,Clinical Applications of Real-time fMRI,Image Courtesy of Dr. Jackson, Dr. Sawaya, Dr. LeedsMD Andersen Cancer Center, Houston,Surgical
13、 PlanningLeft-handfinger tapping,MRI技术进展及临床应用,21,功能性MRI(fMRI),心脏功能性MRI利用心脏灌注脉冲序列可在极短时间(20s)内实时显示一系列心肌灌注信息。可显示和计算一系列心脏的形态学和功能信息，如心壁运动、流速测量、粥样斑块特征、左室功能(全部、局部)、动态心功能(与静态对比)等。冠状动脉高分辨率3D螺旋MRA，可和灌注成像技术互相补充。,MRI技术进展及临床应用,22,Speed, Performance and Reliability,Dedicated CardioVascular MR,Ultrafast Techniques
14、 Tissue Characterization Coronary Myocardial Perfusion Detection of Infarct Time resolved MR angio Vessel Wall Imaging Interactive real time Flow quantification,MRI技术进展及临床应用,23,ECG-Gated Double IR FSE,Addenbrookes Hosp., Cambridge, UK,MRI技术进展及临床应用,24,MR High resolution image of aortic valve,Cardiac
15、Morphology,Aortic valve imagingECG-gated black blood FSEBlood & fat suppressed using Dbl/Trpl IRHigh resolution images of aortic valve, comparable to Echo,NHLBI,GEMSEpstein et al.,Echocardiography image of aortic valve,MRI技术进展及临床应用,25,The most powerful system in the industry,MRI技术进展及临床应用,26,Clin
16、ical MR Ventricular Function / Morphology,LCE-NHLBI,16 sec breath-hold Full R-R coverage High spatial and temporal resolution,FASTCINE,MRI技术进展及临床应用,27,Aortic Dissection,Aortic Disease,Cambridge University,Black blood FSE,MRI技术进展及临床应用,28,Excellent Soft Tissue Contrast for Tissue Characterization,Kerc
17、khoff Heart Klinik, Germany,Identification of fatty infiltration in the infarcted region,fat suppressed,T1 breathhold,MRI技术进展及临床应用,29,Excellent Myocardial Definition,New techniqueClear delineation of myocardiumHigh blood signalHalf the scan time,MRI技术进展及临床应用,30,Ultrafast Imaging of the Coronaries,2D
18、 breathhold,3D breathhold,MRI技术进展及临床应用,31,3D Breathhold,Left Coronary,Right Coronary,Aortic Root,Left Circumflex,MRI技术进展及临床应用,32,Left Coronary Artery Stenosis,University Hospital, Rotterdam,Conventional Angiography,3D Breathhold MRA,Volume Rendered,MRI技术进展及临床应用,33,Kerckhoff Heart Klinik, Germany,Cle
19、ar Visualization of the Coronaries,2D Breathhold: 10 sec,2D Breathhold TSE,MRI技术进展及临床应用,34,Coronary MR Angiography,without contrast agent,ERESA Imaging Center, Valencia, Spain,MRI技术进展及临床应用,35,Coronary MR Angiography,Ultrafast 3D imaging in 23 seconds,Northwestern University, Chicago,MRI技术进展及临床应用,36,
20、High Speed Coronary MRA,Northwestern University, Chicago,Ultrafast 3D imaging in 23 seconds,MRI技术进展及临床应用,37,Myocardial Perfusion First Pass Dynamic Imaging,Subsecond imaging Following IV injectionA bolus of contrast agentPerfusion deficit seen,pre-contrast,MRI技术进展及临床应用,38,Dynamic first-pass perfusio
21、n,Breathhold T2pre-contrast,Patient with SubendocardialInfarct,Lesion Detection and Myocardial Perfusion,MRI技术进展及临床应用,39,Stenosis in a branch vesselof the circumflex coronary artery,Myocardial Viabilityfast and robustdetection of infarcts,Northwestern University, Chicago,Wall Motion Study,Viability
22、Study,MRI技术进展及临床应用,40,Real Time Imaging,Interactivity True flexibility,without ECG triggering,free breathing,MRI技术进展及临床应用,41,磁共振血管成像(MRA),对比增强MRA：有钆剂自动密度跟踪软件。此外非钆剂对比剂增强MRA，可对比剂在血管内廓清时间长达2小时。短TE技术，TE时间已从过去2-3ms减少到0.6ms。提高成像与重建速度：可作实时或近于实时成像，做期相精确的动态MRA。大矩阵采集：提高MRA对小血管的分辨能力，使用10242甚至20482矩阵原始影像的采集。,MR
23、I技术进展及临床应用,42,磁共振血管成像(MRA),薄层块多层块重叠采集伴伪影抑制技术：消除MOTSA技术的阶梯状轮廓，重建更自然的血管影像。步进MRA：类似DSA步进方式的分段成像并进行拼接，得到完整的下肢血管影像。4D与血管内窥镜显示：关于4D的概念不尽一致，有解释为增加了时间轴；另有解释为在3D的基础上增加了血管透明化的显示技术。血管内窥镜则是在各种MR内窥镜技术中难度较大的技术，尤其是在小的、搏动性的血管。,MRI技术进展及临床应用,43,高分辨率 MRA1024 ZIP 提供比1024采集更短的扫描时间和更小的信噪比损失,3DTOF MRA512, 1024 ZIP2x, 4x T
24、hrough-plane ZIPImproves Apparent Resolution,1024 ZIP重建技术 - 3DTOF/FGRE,MRI技术进展及临床应用,44,Enhanced 3DTOF,512x192, thru-plane ZIP45/6.9 TR/TE, 20 x20 FOV120 SLICES, 9:17,MRI技术进展及临床应用,45,imagingvolume,Trackervolume,智能化造影剂全自动跟踪 SmartPrep,MRI技术进展及临床应用,46,智能化造影剂自动跟踪SmartPrep,MRI技术进展及临床应用,47,High Resolution
25、Imaging of Vessel Wall,400 micronresolution,3D volume rendering,Cleveland Clinic,MRI技术进展及临床应用,48,3D Pulmonary MR Angiography,3D volumetric imaging in 3 seconds unbeatable in the industry!,MRI技术进展及临床应用,49,Time Resolved 3D MR Angiography,Visualizes contrast arrival in 3D,following contrast injection,M
26、RI技术进展及临床应用,50,Super Fast Scans: 4D-Imaging,time,3D + temporal information,MRI技术进展及临床应用,51,3D Carotid MRA in 9 secs,Panoramic array coil for extended coverage,MRI技术进展及临床应用,52,正常门脉、肠系膜上静脉,FL3d 3.15/1.23, FA=25度，1.5mm, 64层，230*256， BW=490，TA=16s, MIP SubMIP,MRI技术进展及临床应用,53,门脉高压，静脉曲张,MRI技术进展及临床应用,54,Mo
27、ving TablePeripheral MR Angiography,Single Injection for 3 Stations,courtesy of Dr. Terwey, Bremen,MRI技术进展及临床应用,55,courtesy of Dr. Terwey, Bremen,Peripheral MRA,MRI技术进展及临床应用,56,MR设备软件功能的发展,超极化气体MRI(MR Imaging with hyperpolarized gas)：让病人吸入3氦(Helium-3)或129碘(Iodine-129)可使组织的磁性提高10倍。提高肺部的磁性100倍(因为肺内含空气
28、，无氢质子，原无信号)，因此可施行MR肺成像(lung imaging)，取得了一定的临床效果。正逐步拓宽临床应用范围。使气体能随血流进入脑内而不大幅度衰减，可望应用于脑部疾病等。,MRI技术进展及临床应用,57,MR设备软件功能的发展,螺旋MRI：是指利用K-空间行螺旋采集而提高空间分辨力和聚焦速度的MRI方式，主要用于MR血管成像。现在，此采集方式可在检查中实时改变三个轴向的位置和梯度场切换率，从而可适于心血管、冠状动脉及活检检查等范畴的应用。,MRI技术进展及临床应用,58,MR设备软件功能的发展,超声MRI：MRI与US联合应用的一种方式，最终完成3D显示。预极化MRI(MR Imag
29、ing with prepolariztion)： 处于设想阶段。该技术今后若能成功将会大为降低MR设备的费用(低场MR获高场设备的信噪比)，此种设备是否能成为现事尚待观察。,MRI技术进展及临床应用,59,MR设备软件功能的发展,MRI在胃肠道的应用和CT一样，MRI对于消化管的显示长期以来一直是相对盲区，但目前MRI的一个应用突破是对小肠与结肠病变的显示。结合肠腔内灌注钆剂后使用特殊的序列采集，如3DSPGR与T2加权SSPSE，再配合4D显示、MR内窥镜及多平面重建等技术显示肠壁与肠腔内病变。据报道，大于5mm结肠息肉，MRI的敏感性与特异性均可达到90%以上。,MRI技术进展及临床应用
30、,60,临床应用,MRI技术进展及临床应用,61,MR设备软件功能的发展,MRI在腹部应用的进展肝脏成像：对比剂已有三类：A.细胞外对比剂，如Gd-DTPA，有助与显示富血管病变，如原发性肝癌；B.组织特异性对比剂，如氧化铁颗粒，可用于区分肝实质与转移性病变；C.肝胆对比剂，也是组织特异性对比剂，可在T1加权影像上提供长时间的实质强化，有助于鉴别肝脏占位，如腺瘤、局灶性结节样增生及低分化肝细胞癌等。,MRI技术进展及临床应用,62,MR设备软件功能的发展,MRI在腹部应用的进展MR胆胰管成像(MRCP)：A.识别解剖学变异，如胰腺分裂和囊性胰管损伤；B.证实胆道梗阻的存在，明确阻塞部位和范围和
31、梗阻原因；C.识别恶性病变，如胆管癌(但不能识别壶腹癌)等；D.胰管成像；E.评价功能，如对缩胆囊素的反应；F.术后评价。胰腺：MRI目前可用于识别胰岛细胞癌和小胰管癌，鉴别慢性胰腺炎与胰腺癌等。腹膜：MRI用于腹膜疾病的诊断，高度敏感，但特异性较差。,MRI技术进展及临床应用,63,胆总管下端嵌顿结石,MRI技术进展及临床应用,64,胰头癌,FS-Fl2d-T1WI,HASTE-T2WI,MRI技术进展及临床应用,65,胰头癌,厚层MRCP,薄层斜冠状MRCP,MRI技术进展及临床应用,66,胰头癌,动脉期,门脉期,延迟期,MRI技术进展及临床应用,67,MR设备软件功能的发展,闪烁MRI：
32、即施行全身MRI扫描，得到类似ECT的全身图像，用于筛选或发现多发病灶，目前只有少数厂家有此项介绍。,MRI技术进展及临床应用,68,MR设备软件功能的发展,磁共振波谱成像(MRS)显示技术的改进：采样可为多体素采集，也可为单体素采集；应用质子(H+)波谱技术时可采用专门的技术抑制H+自身的信号，可以调整采集时间；应用多核(非H+)波谱技术时可使用P、C、F、Na、Li、He、Xe等核，操作者可以自己选择，并可自己设计线圈，但因信号太弱，目前只能用于1.5T以上的设备。进一步的开发将进行小部位的3D MRS显示，如用于前列腺检查。,MRI技术进展及临床应用,69,MR设备软件功能的发展,磁共振
33、波谱成像(MRS)显示信息范畴的拓宽：MRS已可将显示信息的范畴拓展到生物化学信息、代谢性信息、分子生物学乃至基因信息。临床上，某些功能可以应用自动分析，如肿瘤与炎症的鉴别、肿瘤复发的,MRI技术进展及临床应用,70,频 谱,PROBE-SI 1500/14424 x 24 14.4 min,MRI技术进展及临床应用,71,频谱Visualization: Viewing of Individual Spectra,PROBE-SI 1500/14424 x 24 array 14.4 min,NAA,Cr,Cho,Mix,Choroid,Glx,NAA,Cr,lac,MRI技术进展及临床应用,72,频 谱Visualization: Spectroscopic Imaging,Choline/Creatine Ratio Map,NAA Map,胆 碱/ 肌 酸,MRI技术进展及临床应用,73,频谱成像,Image generously provided by J. Kurhanewicz, H. Hricak,D. Vigneron, and S. Nelson, UCSF.,Color metabolite or ratio maps Improves the specificity of MRI,