MRI技术进展及临床应用.ppt

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。,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。,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,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。,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。,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。,MR设备软件功能的发展,功能性MRI(fMRI)已经发展了数年的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。,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,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(tensorimaging),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)、FRFSE、相位敏感IR、快速SET2、自旋-弥散成像等。,DW-EPI诊断急性脑梗塞,FLAIR,Diffusion-weightedEPIdemonstratesacutestrokeinparietallobeSub-acute,chroniclesionsappearisointenseorhypointenserelativetoacutelesionFLAIR+DW-EPIusedtodifferentiatenewfromoldlesions,DW-EPI,陈旧区,细胞毒性水肿区,NegativeEnhancementIntegral(NEI)rCBV,灌注成象研究,MeanTimetoEnhance(MTE,MTT),新浪潮软件灌注成象研究,PatientStatus:postsurgeryandradiotherapyforglioblastomaEPIimagingisaddedtoconventionalMRtogenerateCBVMapsCBVMapcandifferentiaterecurrenttumorfromnecrotictissueoredema,EdemaorRecurrentTumor?,RecurrenttumornotseenonT2orT1,RecurrentTumor,CBVMap,T2,T1,新浪潮软件脑血流灌注诊断术后肿瘤再发,St.LukesHospital,Milwaukee,WI,Bregeretal.,FLAIRvs.Diffusionrevealsacuteinfarct,Diffusionvs.DSCrevealstissue-at-risk,弥散成像和灌注成像诊断急性脑梗塞,NEI图,MTE图,humanbrainmapping,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,AVM,PatientpresentingwithAVMinmiddletemporallobefMRIofauditoryactivationperformedwithEPIimagingEloquentregioninvolvedwithauditoryreceptionindentifiedposteriorandsuperiortoAVM-avoidedandpreservedduringsubsequenttreatment,AVM,HospitaloftheUniversityofPennsylvania,auditoryreception,fMRI用于手术计划系统听觉中枢反射区,Providesthecapabilitytoobtaintheapparentdiffusioncoefficientofunderlyingtissueandexp(-b*ADC)toeliminate/reduceT2-shinethrougheffects,FLAIR,DWI,exp.ADC,ADCMapping-FuncTool99,DiffusionTensorImagingT2+6diffusiondirectionsanisotropymap-visualizewhitemattertractsTrueisotropicdiffusionimage,Diffusion,TensorImaging,T1-Post,FLAIR,ADC,RelativeAnisotropy,ImageCourtesyofDr.Tsuruda,UniversityofUtah,ClinicalApplicationsofReal-timefMRI,ImageCourtesyofDr.Jackson,Dr.Sawaya,Dr.LeedsMDAndersenCancerCenter,Houston,SurgicalPlanningLeft-handfingertapping,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。,Speed,PerformanceandReliability,DedicatedCardioVascularMR,UltrafastTechniquesTissueCharacterizationCoronaryMyocardialPerfusionDetectionofInfarctTimeresolvedMRangioVesselWallImagingInteractiverealtimeFlowquantification,23,ECG-GatedDoubleIRFSE,AddenbrookesHosp.,Cambridge,UK,MRHighresolutionimageofaorticvalve,CardiacMorphology,AorticvalveimagingECG-gatedblackbloodFSEBlood&fatsuppressedusingDbl/TrplIRHighresolutionimagesofaorticvalve,comparabletoEcho,NHLBI,GEMSEpsteinetal.,Echocardiographyimageofaorticvalve,Themostpowerfulsystemintheindustry,ClinicalMRVentricularFunction/Morphology,LCE-NHLBI,16secbreath-holdFullR-RcoverageHighspatialandtemporalresolution,FASTCINE,AorticDissection,AorticDisease,CambridgeUniversity,BlackbloodFSE,ExcellentSoftTissueContrastforTissueCharacterization,KerckhoffHeartKlinik,Germany,Identificationoffattyinfiltrationintheinfarctedregion,fatsuppressed,T1breathhold,ExcellentMyocardialDefinition,NewtechniqueCleardelineationofmyocardiumHighbloodsignalHalfthescantime,UltrafastImagingoftheCoronaries,2Dbreathhold,3Dbreathhold,3DBreathhold,LeftCoronary,RightCoronary,AorticRoot,LeftCircumflex,LeftCoronaryArteryStenosis,UniversityHospital,Rotterdam,ConventionalAngiography,3DBreathholdMRA,VolumeRendered,KerckhoffHeartKlinik,Germany,ClearVisualizationoftheCoronaries,2DBreathhold:10sec,2DBreathholdTSE,CoronaryMRAngiography,withoutcontrastagent,ERESAImagingCenter,Valencia,Spain,CoronaryMRAngiography,Ultrafast3Dimagingin23seconds,NorthwesternUniversity,Chicago,HighSpeedCoronaryMRA,NorthwesternUniversity,Chicago,Ultrafast3Dimagingin23seconds,MyocardialPerfusionFirstPassDynamicImaging,SubsecondimagingFollowingIVinjectionAbolusofcontrastagentPerfusiondeficitseen,pre-contrast,Dynamicfirst-passperfusion,BreathholdT2pre-contrast,PatientwithSubendocardialInfarct,LesionDetectionandMyocardialPerfusion,Stenosisinabranchvesselofthecircumflexcoronaryartery,MyocardialViabilityfastandrobustdetectionofinfarcts,NorthwesternUniversity,Chicago,WallMotionStudy,ViabilityStudy,RealTimeImaging,InteractivityTrueflexibility,withoutECGtriggering,freebreathing,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。,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。,高分辨率MRA1024ZIP提供比1024采集更短的扫描时间和更小的信噪比损失,3DTOFMRA512,1024ZIP2x,4xThrough-planeZIPImprovesApparentResolution,1024ZIP重建技术-3DTOF/FGRE,Enhanced3DTOF,512x192,thru-planeZIP45/6.9TR/TE,20 x20FOV120SLICES,9:17,imagingvolume,Trackervolume,智能化造影剂全自动跟踪SmartPrep,智能化造影剂自动跟踪SmartPrep,HighResolutionImagingofVesselWall,400micronresolution,3Dvolumerendering,ClevelandClinic,3DPulmonaryMRAngiography,3Dvolumetricimagingin3secondsunbeatableintheindustry!,TimeResolved3DMRAngiography,Visualizescontrastarrivalin3D,followingcontrastinjection,SuperFastScans:4D-Imaging,time,3D+temporalinformation,3DCarotidMRAin9secs,Panoramicarraycoilforextendedcoverage,正常门脉、肠系膜上静脉,FL3d3.15/1.23,FA=25度，1.5mm,64层，230*256，BW=490，TA=16s,MIPSubMIP,门脉高压，静脉曲张,MovingTablePeripheralMRAngiography,SingleInjectionfor3Stations,courtesyofDr.Terwey,Bremen,courtesyofDr.Terwey,Bremen,PeripheralMRA,MR设备软件功能的发展,超极化气体MRI(MRImagingwithhyperpolarizedgas)：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，无氢质子，原无信号)，因此可施行MR肺成像(lungimaging)，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。,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。,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(MRImagingwithprepolariztion)：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。,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。,临床应用,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。,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