核磁共振成像技术（精选8篇）
张英魁
每一次到医院拜访或会议上讲完课总有老师问该如何学习磁共振成像技术？到底应该看哪本书？这些的确是很多磁共振使用者一个共同的困惑。
坦率的说我和大家有着相同的困惑和痛苦。我是纯学临床医学的，当时大学课程里所学习的唯一一门影像课程就是放射诊断学。其中连CT的内容都没有，就更别提磁共振了。毕业后从事放射诊断工作，渐渐的接触到CT和磁共振诊断内容。
相比于其他影像学设备而言磁共振成像技术原理复杂，也更具多学科交叉的属性。由于我们大多数影像科医生在大学阶段渐渐淡化了数学和物理学等的学习，所以这给我们学习磁共振成像技术带来了很大挑战。那么，以我个人的经验看我们到底应不应该学习磁共振成像技术？我们又该怎样学习磁共振成像技术且能学以致用呢？在此，谈一点个人体会。需要提前声明这些绝不是什么经验，仅仅想以此抛砖引玉而已。
Q
1作为读片医生或者磁共振操作者，到底有没有必要学习磁共振技术？
显而易见，答案是肯定的。
磁共振成像技术非常复杂，学习起来耗时耗力，很容易让人望而却步、从而采取消极抵抗策略。但是我要告诉所有有这些想法的老师如果这样做牺牲的一定是自己。大家知道随着磁共振成像设备性能的不断进步和完善，新的技术也层出不穷，然而非常遗憾的是，真正能把这些新技术用起来的医院少之又少。究其原因就是因为使用者因为不了解这些新技术就主观上产生了畏难和恐惧心理。
事实上，要能真正快速理解、掌握新技术，就必须要有扎实的基础知识。我要告诉大家一点：所有的新技术都是在常规序列基础之上衍生出来的，如果我们有夯实的基础，那么面对每一个新技术你只需了解它的革新和变化点即可，而且通过与相关传统技术对比你也更容易感觉和认识到这些新技术的临床优势可能有哪些。这些对于你的临床和科研切入都至关重要。
我常常见到一些从事某项课题研究的医生或研究生，当深入谈及其课题所采用的相关技术时却没有完整或清醒的认识，每一天都懵懵懂懂的在盲目的扫描着。我不理解这样的研究工作乐趣何在？
另一方面，磁共振本身作为一门多序列多参数对比的成像技术，充分利用好其优势不仅可以大大提高病变的检出率也能为诊断和鉴别诊断提供更特异性的信息。
举个栗子：
对于一个怀疑脊髓内病变的患者，如果你在颈椎轴位扫描时还只是墨守成规的扫描了FSE T2加权像，你就很难发现早期脊髓内改变。如果此时你深入了解到梯度回波准T2加权像更有利于显示脊髓内灰质结构，再进一步你还知道在GE磁共振平台的MERGE序列较常规梯度回波序列更敏感，那你就会根据临床需求而加扫MERGE这个序列了。当然这其中的原因很简单就是因为这些脊髓内病变的含水量没有那么丰富，在FSE序列T2加权像一般TE时间很长导致这些髓内病变的高信号衰减掉了，而在梯度回波我们可以在相对短的时间内获取准T2加权的对比，因而更有利于显示脊髓内神经元结构及髓内病变。在这里你的原理知识会让你能更好的解决临床问题。
再比如：对于一个急性车祸损伤而昏迷的患者，如果你只是进行常规扫描而没有加扫磁敏感加权成像（SWAN）,那么就很可能漏诊弥漫性轴索损伤，因为SWAN才能更敏感的检出弥漫性轴索损伤所导致的微出血。诸如此类的例子举不胜举，这方面的教训也是极为深刻的。遗憾的是，由于临床的压力，日常的关注点容易集中在一台磁共振设备一天能做多少个部位，而很少有机会去认真反思和总结一下技术的优化可以帮我们避免哪些漏诊、带来哪些临床收益。也再次证明，理解技术的重要性！
Q
2打消了对于学习技术的必要性和重要性的疑虑，下一步我们聊聊应该如何学习磁共振成像技术。
我相信大多数老师在最初也是雄心勃勃要大干一番学好磁共振成像技术的，而且我相信几乎每个从业者手头都会有好几本书。只不过是“出师未捷身先死，长使英雄泪满襟”罢了。
为什么经常是这样的结局呢？我想更多的原因不是由于磁共振技术太复杂所致，而是由于我们的学习方法出了问题。这里我谈几点个人建议：
1）目标明确、实用为主
我们今天经常讲我们要不忘初心，试问我们学习磁共振成像技术的初心是什么？难道是真的要弄明白氢质子在磁场内是怎么进动的还是要弄明白90度射频脉冲或180度脉冲是如何使磁化矢量翻转下来或重聚的？
我想这些问题自然应该由我们的物理学家们去深思了。对于医技人员而言我们学习磁共振成像技术的真正目的就是要通过这些技术知识让我们能更好的使用磁共振设备，能更好的解决临床问题，这才是我们的目的和初心。牢记这一点我们就会知道我们该从哪个方面下功夫学习磁共振成像技术了。很多老师学习技术之初会被一些概念彻底搞崩溃，特别是很多原理书上又会给出一大堆的公式。其实这些并不是我们学习的重点，我们真正需要学习的是那些能切实用到实际工作中的技术。
2）实事求是、夯实基础
拜访医院过程中常常会被问及很多非常高大上的问题，但当反问他们一些最基本的磁共振成像技术原理时却似乎是一片空白。我个人觉得反倒是这些最基本的甚至看起来不是问题的问题才是最重要的。曾经面试过几个人，当问到拉莫尔方程、化学位移成像或自旋回波序列及梯度回波序列这些问题几乎很少有人能对答如流的。
其实，拉莫尔方程是贯穿整个磁共振成像的灵魂，知道了它就能知道水与脂肪在1.5T和3.0T共振频率相差多少个Hz,知道了这个Hz数我们也就可以计算在1.5T和3.0T磁共振同反相位时间各是多少。尽管我们说复杂的公式我们可以忽略不计，但拉莫尔方程这是理解磁共振成像的基石，如果基石不稳就会站的越高摔得越狠了。谈到自旋回波与梯度回波序列的本质差别，很多工作了多年的从业人员甚至不能给出这两个基本序列的最基本概念，岂不知我们所有的高级序列或成像方案都是建立在这两个基本序列家族之上的。
如果问到自旋回波和梯度回波序列的本质区别回答更是多种多样：有的说是激发脉冲翻转角度不同自旋回波采用90度激发而梯度回波采用小角度激发；有的说是成像速度不同，梯度回波快而自旋回波慢；尽管这些回答都从不同维度上给出了一些描述性的回答，但都不准确。大家观察一下当我们进行BOLD脑功能成像时虽然是梯度回波但翻转角度也可以是90度啊，而有时在自旋回波序列我们的激发脉冲翻转角度也可以小于90度啊。通过这些回答能看出大家在日常学习过程没有通过自己的理解抓住事物的本质。其实我的回答是自旋回波与梯度回波最本质的区别就是要看“回波是怎么形成的”，自旋回波是通过一个射频聚焦脉冲，因而其回波也可以称之为射频回波；而梯度回波则是通过梯度场的极性翻转因而其回波也可以称为场回波。这样的区别就带来了不同的临床特点：射频回波改变的是进动方向但不改变进动频率，因而可以消除空间上有规律变化的磁场不均匀对回波信号的干扰；而梯度回波则是改变进动频率不改变进动方向，因而它不能消除空间上有规律的磁场不均匀对信号的干扰，相反，任何原因导致的磁场不均匀都会加速信号的衰减。如果不了解梯度回波序列的特点就不会真正理解磁敏感加权成像的特点，又如何能想到在什么时候加扫这些技术呢？关于技术学习我比较欣赏这句话：感觉到的东西不一定能够理解它，只有理解了的东西才能更深刻的感觉它。
3）勇于实践、开拓进取
如果我们仅仅去背诵书本上的技术我们一定会觉得枯燥而且抽象，最后的效果也很难理想。譬如在序列学习过程中我特别推荐大家要先多扫描这些序列，先感受一下这些序列图像的特点，感受一下它们在病变诊断中的价值。通过这样的实践我们获得了对这个序列的初步感性认识。随后，我们再去思考和学习该序列的理论知识，这样我们就可能实现对这个序列更深刻的认识和理解。现实情况通常是，我们很多医院在安装了一台新的磁共振设备后却一味的按原来的习惯序列扫描，主观上回避新序列新技术。
我个人认为一台好的磁共振设备首先是一个全新的学习的平台，而不是一个可以坐享其成的平台。在这样的平台上我们通过实践可以学习到原来没有的技术，但这个学习首先从实践开始，首先要建立感性认识。同时我们也要不断阅读一些相关文献从不同维度探讨和学习该技术，这样融会贯通后才能变成我们自己的认识。遗憾的是我们很多人幻想着安装一台新的设备凭借该设备独有的技术就能让自己的临床和科研跨上一个新的台阶。以我个人的体会这样的黄粱美梦醒的越早越好。面对新的技术还有一种不好的现象：我们很多医生不接受新技术，问其原因是看着图像不习惯。其实，习惯的东西未必是对的，所谓习惯只是因为你熟悉了某种属性，你可以不加思考就可以给出判断而已。
我觉得我们每个人都更愿意呆在自己的舒适区，面对新事物我们也许会茫然会无所适从。更可怕的是我们总是习惯于用批判的眼光来审视新技术，这些似乎给我们拒绝接受新技术找到了非常合理的借口。但是，如果我们一味纵容自己呆在舒适区里，我们就不可能有真正的进步。不客气的说这就是穿着新鞋走老路，在磁共振技术学习中这种态度非常不可取。
4）不断思考、及时总结
在磁共振成像技术学习过程中思考和总结至关重要。我最近给几位热衷于ASL技术的老师发出了邀请，请他们把各自的病例总结一下进行分享，其中就遇到了一些总结病例时常会遇到的问题：有些在整理资料中发现数据不全或缺序列或缺融合定位像；有些则发现原始数据没有备份。
这些问题说明，对于日常工作的思考和总结是需要额外付出时间和精力的，并且这样的付出可以帮我们带来更多的技术精进。
事实上，如果我们能够进行及时的总结，我们就能更好的理解这些新技术在临床诊断和治疗评估中的新的重要价值；也能发现我们数据中缺少那些必要的信息。如果不总结、不思考就不能及时发现问题，走的弯路会更长而且后来也难以补救。所以，在我们学习和工作过程中我们还是要养成不断思考、及时总结的习惯，这样更有利于我们对技术的理解和进一步的开发。
磁共振成像是一门“易学”而难精的技术，所谓“易学”是一种表面现象，以实际扫描为例如果大家满足于熟练，那似乎学习的过程就是时间问题。但事实上真正做到充分理解和灵活应用则需要花费很长的时间，而且是常学常新的。磁共振成像技术的学习过程是漫长的，如果通过我们自身的努力能够把磁共振设备的性能发挥到极致，那一定是一个非常美妙很享受的过程。“不积跬步无以至千里”，磁共振成像技术学习也正是千里之行始于足下。以上所言仅是个人拙见与大家分享，不当之处敬请指正。
1 磁敏感成像的原理与特点
磁敏感加权成像是利用不同组织间磁化率的差异产生图像对比。静脉中的去氧血红蛋白是顺磁性物质, 而含有氧和血红蛋白的动脉以及绝大部分脑实质均属于抗磁性物质, 在特定的磁共振序列 (如重T2*梯度回波序列) 下, 它们之间磁化率的差异将导致明显的信号差异, 使得静脉成为区别于其他组织的明显低信号。另外, 由于磁化率不同, 静脉和其他脑组织在主磁场下形成局部磁场的不同会引起频率的偏移并最终导致失相, 这在相位图上可以得到反映。因此, 相位图能增强静脉和其他组织的信号对比。除了静脉, 磁敏感成像还对含铁血黄素、铁等顺磁性物质拥有高度的敏感性, 它能显示肿瘤内的小出血灶、外伤和卒中后常规磁共振成像不易发现的脑改变等。
2 静脉成像的基本特点
磁敏感成像采用3D梯度回波扫描, 完全速度补偿, 射频脉冲扰相等技术, 具有三维、高分辨率、高信噪比等特点。为显示清晰的静脉血管影像, 还采用了相位蒙片, 邻近层面的最小强度投影重建等图像后处理技术。现有的磁共振成像仪尚不能直接得到磁敏感成像图像, 需要进一步对由T2* 加权梯度回波序列获得的磁敏感成像原始图像进行复杂的后处理。所谓的磁敏感成像原始图像是使用T2* 加权梯度回波序列扫描获得的幅值图像 (Magnitude Image) 和相位图像 (Phase Image) 。常规磁共振成像中所使用的都是幅值图像, 它描述驰豫过程中质子发出的信号强度。相位图像则描述质子在该过程中行经的角度。幅值图像中包含了绝大部分的组织对比信息, 而相位图像则从磁敏感性角度反映组织对比, 特别是磁化率差异较大的组织。这两种图像是在扫描过程中同时获得, 总是成对出现, 并且每一对图像所对应的解剖位置都完全一致。要获得磁敏感成像图像, 需要对原始图像进行以下处理:在复数域中将幅值和相位图像重组;在k空间中滤波消除相位图像中的磁场不均一性伪影;制作相位蒙片并与幅值图像加权获得磁敏感加权图像, 并通过最小密度投影显示连续层面的静脉血管结构。
3 磁敏感成像技术在临床上的应用
磁敏感成像在静脉显影领域和肿瘤检测方面有很大优势。由于PCA和TOF对血流流速和血管走向十分敏感且不能有效区分动静脉, 而磁敏感成像不存在以上诸多限制, 所以其又非常适合做静脉畸形检测。另外, 绝大多数磁敏感改变与出血和血液中铁的不同形式相关, 这解释了磁敏感成像在显示血液代谢产物、铁质沉积等方面也十分敏感的原因。尽管不能分辨出血中的小静脉组织, 但可以通过对比磁敏感成像前后图像分辨出这两种病理结构。此外磁敏感成像对脑血管病、脑外伤、神经变性病等中枢神经系统病变中有较高的临床应用前景和价值。
(1) 外伤出血以及小儿脑损伤与神经性认知。
脑外伤是一种常见的疾病, 许多患者在受损之后都出现过脑血流紊乱。脑外伤很难用传统的模型来定量分析, 而磁敏感成像作为一种很好的成像方式可以被用来监控受损后动物的血氧功能以及血流量的改变。与传统的介入式脑静脉损伤和血流量减少的临床监控手段相比, 磁敏感成像提供了一种新颖安全和非介入式的手段来定量分析血氧含量和CBF的改变, 并实现大脑外伤损害后血管结构的可视化。这对于脑外伤是否导致颅内出血, 评估病情、判断预后和选择治疗方法都有重要意义。
与传统的弥散加权成像相比, 磁敏感成像可以很清楚地呈现氧含量的变化以及其他一些磁敏感源。这是因为由于缓慢的流速或者流速受限, 小血管中的脱氧血红蛋白的含量比其正常值要高, 原本看不见的小血管就可以被清晰的显示。通过磁敏感成像可以看到受损源可能是受损的血管区域。当传统梯度回波成像不能显示任何效应的时候, 磁敏感成像可显示受创处的微出血和水肿。所以可以借助磁敏感成像来了解外伤所引起的病变, 进而了解内在的病情是否有变化。
弥漫性轴索损伤是脑外伤中的一种特殊类型, 是由剪切力引起脑白质的弥漫损伤, 通常伴有多发小出血灶。常规MRI图像显示病灶的效果欠佳, 如果弥漫性轴索损伤伴有出血, 则预后更差。试验表明, 与传统方法在检测带有弥漫神经轴突的出血脑损伤相比, 磁敏感加权成像是一种能发现小出血病灶, 对灰白质交界处的微出血极其敏感且可以同时清晰显示病灶的数目、大小和部位的成像方式。因此可以通过追踪出血病灶的变化来监控因出血而导致昏迷的病人的病情变化。
(2) 脑梗死和出血。
梯度回波成像能发现出血, 但磁敏感成像的效果更好, 它可以找到弥散加权成像不能确诊的发生梗死的部位和受侵犯的血管分布区。之所以能发现受侵犯的血管分布区, 是由于该组织的血氧饱和度下降了, 这提示该区域的血流供应可能在梗死后有所下降。另外一种可能的解释是局部静脉血容量的增加。进一步有关脑梗死的研究将会对灌注加权像与磁敏感成像进行比较, 来获得更多关于局部血流和氧饱和的信息。
通过磁敏感成像, 脑实质内出血可以在发病1小时内被发现, 具有极高敏感性和准确性。微小多发出血是急性卒中溶栓治疗中和治疗后的危险因素之一, 目前是否根据磁敏感成像决定溶栓药物的使用还无定论, 但磁敏感成像对急性卒中血管内溶栓后的出血诊断比CT更可信, 因为后者难以鉴别脑梗死动脉溶栓后颅内对比剂渗出与少量出血, 而磁敏感成像可以将二者区分开来, 从而指导抗凝治疗。
另外, 磁敏感成像对脑静脉血栓的诊断也具有重要价值。尤其磁敏感加权成像显示皮质静脉血栓的敏感度明显高于常规MRI, 而且可以确定静脉性脑梗死伴发的出血。因此磁敏感成像可以帮助医生通过追踪脑出血病灶的演变, 结合波谱成像, 更好的监控外伤导致的昏迷病人, 了解内在的病情是否有变化。
(3) 铁沉积
铁代谢异常在运动障碍性疾病中的作用:正常铁代谢对脑组织的功能活动极为重要, 如铁作为血红蛋白的重要成分参与转运氧, 还参与细胞有氧代谢中ATP 生成的电子传递等。然而, 高浓度的游离铁离子在细胞及细胞周围存在是有害的。动物实验证实直接在大鼠的黑质注射铁剂, 可选择性地损毁其多巴胺能的神经元, 因此说明异常铁代谢在运动障碍性疾病的神经元变性脱失中起重要作用。
特发性帕金森病和多系统萎缩这两种疾患有类似的进行性运动功能障碍的表现, 疾病早期比较容易混淆, 因此早期明确诊断十分重要。尽管这类疾患的病因及发病机制尚不十分清楚, 但是铁代谢异常是其发病机制中一个比较肯定的学说。磁敏感加权成像可反映组织间的磁敏感性差异, 对非血红素铁 (如铁蛋白等) 的显示比现有序列清晰。
由于铁是顺磁性的物质, 并且具有短T1, 因此磁敏感加权成像可以用这种相位的不同来加强图像的T1对比度, 用于区分观察灰质 (灰质铁含量增高) 与脑脊液或白质。近来的研究表明铁的沉积与血管结构相关, 特别是老年病人。这种铁可能是由于在衰老过程中微出血的渐进存在, 导致含铁血黄素沉积而来。另外还有人认为β蛋白周围的铁或其它来源的铁是阿尔茨海默病的早期表现, 从而可以使之应用在阿尔茨海默病的诊断中。
(4) 肿瘤的诊断
对于肿瘤的定性, 部分是依赖于对病灶的血管性行为的, 这可以从血管增生和微出血两个角度来观察。因此提高发现这些改变的能力能够有助于更好的评估肿瘤的性质。又由于静脉血和出血产物的磁敏感性与正常组织不同, 而磁敏感成像恰巧对发现该类物质的敏感性很高, 所以能更好的显示肿瘤边界, 内部结构和发现肿瘤出血。与传统的增强T1加权成像上, 肿瘤常呈一片弥漫增强, 而磁敏感成像则能显示肿瘤内引流静脉。Sehgal等对38例脑内肿瘤进行研究, 结果显示增强T1加权像和磁敏感加权成像对病灶的显示有显著差别, 前者主要显示肿瘤内部结构的坏死, 囊变等成份, 后者所显示的内部结构主要为血液的代谢产物。对比增强前后, 磁敏感加权成像图像能显示常规平扫和增强扫描T1加权像所遗漏的出血和静脉, 还可以提供类似FLAIR的图像对比度, 使脑脊液的信号得到抑制, 有助于显示高信号的水肿发现占位性病变。
(5) 其他方面的应用
磁敏感加权成像在多发性硬化、血管性痴呆和淀粉样脑血管病、出血性中风以及用于区分钙化与静脉方面有较显著作用。
4 结论
磁敏感加权成像技术对局部或内在的磁化效应引起的T2*效应特别敏感, 对静脉系统、出血后的代谢产物以及铁含量的变化具有很高的敏感度, 因此磁敏感成像在脑外伤、血管畸形、脑血管病、脑肿瘤等中枢神经系统病变的诊断中有很高的应用价值。
但磁敏感成像也有一定的局限性, 其一是不能显示动脉血管, 一些非顺磁性的病变也被忽略。其二是几乎所有顺磁性物质在磁敏感加权成像上都有相似信号强度, 如出血的产物:含铁血黄素、高铁血红蛋白等, 虽然通过形态可作大致判断, 但有时仍较难区分。另外为了将磁敏感成像广泛应用于临床, 还需要进一步优化脉冲序列, 提高扫描速度, 信噪比和空间分辨率, 以便更加清晰地显示颅内细小血管, 辨别颅内的细微结构。
参考文献
[1]钱黎俊, 许建荣.磁敏感加权成像的临床应用进展[J], 中国医疗前沿, 2007, 2 (8) :48-49.
关键词：功能磁共振成像技术（fMRI）；运动控制；研究进展
中图分类号：R445.2文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0001－02
近30年来，医学影像学技术飞速发展，特别是功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）等新技术的涌现，将神经机制的活体研究进一步深入化，也为运动控制研究提供了一条新的途径。fMRI以其高分辨成像技术适时反应脑神经活动时的功能变化，藉以了解在生命状态下大脑不同区域的主要功能和疾病时的功能改变。这是目前人们所掌握的唯一无侵入、无创伤、可精确定位人脑高级功能的研究手段［1］。运动的中枢控制机制不仅在神经科学基础研究中，而且在神经病学临床实践中也有重要的意义。它可以揭示特定的运动功能区；可以针对性地评估运动皮质损伤程度且能准确定位病灶，有利于手术治疗和后期恢复性训练的开展；可以了解如何提高运动能力及中枢神经系统损伤与功能关系，研发新的治疗手段［2］。本文对功能磁共振的原理以及其在运动控制研究中的应用进行综述。
1fMRI的基本原理
fMRI是磁共振成像最新应用和发展的一项技术，它的主要方法是基于血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）效应。生物体血液中的氧与血红蛋白结合（氧合血红蛋白）的形式存在。氧合血红蛋白释放氧后形成的脱氧血红蛋白具有顺磁性，可在血管及周边组织中产生局部不均匀磁场。受该局部磁场不均匀性的影响，血管及周边组织中不同水分子的磁共振信号间会发生散相（dephasing），造成所观测到的宏观磁共振信号强度的降低，且脱氧血红蛋白含量越高，信号强度降低的幅度就越大；相反，如果组织中脱氧血红蛋白的含量降低，组织的磁共振信号强度就会上升，这就是BOLD效应的由来。通过测量脑功能活动时脑内血流含氧量变化，观测相应部位神经元活动的变化，故又称为血氧水平依赖功能磁共振成像。BOLD技术由Ogawa等首先提出并验证，实验证实，当人脑在接受感觉刺激或进行活动时，脑部特定区域被激活。通过fMRI的应用，我们已经能够对外界不同的声、光等刺激大脑的功能活动进行实时动态的观察［3～4］。
2运动控制研究的应用进展
2.1功能磁共振与其他技术相结合的应用
随着对运动控制问题阐述水平的迅速提高，所应用的神经成像技术、方法及各种工具的复杂程度也在不断提高。一方面是神经成像技术本身的不断发展，另一方面则是大脑直接刺激与神经成像技术同步记录方法的发展。这些技术的发展为功能磁共振技术的广泛运用提供了前提。目前已经出现了经颅磁刺激－功能磁共振成像同步技术（TMS－fMRI），用来研究大脑回路的功能性和大脑的连通性，证明脑区活动变化的因果性。经颅磁刺激（TMS）的理论基础是短时程的皮层可塑性和长时程的脑内重组，它通过产生感应性电流来激活皮层，从而改变大脑内的生理过程，会影响到头皮脑电图或功能磁共振检测的血液动力学的变化［5］。通过改变TMS的参数可以观测不同的生理和心理效应，能对认知功能和行为表现产生促进或抑制作用。TMS目前被应用于大脑疾病的电磁治疗中和对感觉－运动效应、各种心理学问题的研究中。
这项技术对灵长类动物的研究结果提供了直接的证据，说明额叶眼动区（frontal eye fields，FEF）除了与眼动有关，也是背侧注意网络的一个关键节点［6］。Brandenburg等［7］利用同步TMS－fMRI来检验可能的大脑左、右半球间的远程效应。他们以不同强度的TMS刺激右侧顶叶皮层（parietal cortex，PC），同时给被试的右手腕施以正中神经电刺激（median nerve stimulation），其对应的大脑区域为左侧初级体感皮层（primary somatosensory cortex，SI）。
2.2功能磁共振技术在运动控制研究中的应用进展
Rao等［8］早在1993年对正常人分别采用简单运动、复杂运动、想象复杂运动的不同模式进行研究，粗结果显示简单运动的激活区主要位于对侧初级运动皮质，复杂运动主要位于对侧初级运动皮质、辅助运动区、运动前区皮质想象复杂运动主要激发辅助运动区及运动前区皮质，此结论与传统理论相符。Ullen等［9］进一步研究了在同步、非同步、复合同步运动过程中的大脑皮质激活区，同步协调活动激活右前小脑区和扣带回运动区非同步协调活动激活较广泛，可见额顶颗叶激活，包括辅助运动区、前辅助运动区、双侧顶下小叶、运动前区、颖上回复合同步运动激活区包括同步协调活动激活区，以及小脑后区，认为前辅助运动区和双侧颖上回是复合同步运动的调整节律控制区，而小脑和扣带回运动区和运动前区是手指有序进行运动的控制区。关于眼动力方面，Elie等［10］研究了额部眼动区的解剖学和功能定位，结果显示一个额部眼动区位于额上沟与中央前沟上份基底的交叉部；另一个位于其侧方，靠近中央前回的表面，二者均参与眼动过程。
3功能磁共振技术在运动控制研究中的优势与发展前景
fMRI具有高时间分辨率、高信号保真度、可以无创地多次重复实验，虽然fMRI也有它的局限性——fMRI是对大脑活动的间接测量，因而它无法完全有效地回答有关认知机制的问题。但fMRI不仅能显示脑功能区激活区的部位、大小和范围，而且可直接显示激活区所在确切解剖位置。当然对运动控制的研究是个长期的过程，很多运动控制机理是我们难以想象的。对机体的刺激方法和方式的探索、更高硬件的需求、图象的后处理、可视化都需继续完善。随着影像的硬件与软件的完善，在科研人员的不懈努力下，fMRI将在阐明人脑控制运动方面发挥巨大的作用。
参考文献：
［1］饶恒毅，陈霖.多方式认知功能成像研究进展［J］.生物化学与生物物理进展，2001（6）：806～810.
［2］于薇等.利手和非利手随意运动的全脑功能磁共振成像［J］.中华放射学杂志，2003（5）：402～405.
［3］陈爱国，席嘉辰，殷恒婵，颜军.功能磁共振成像技术及其在运动心理学研究中的应用［J］.中国运动医学杂志，2011（5）：486～490.
［4］冯占辉，晏勇.大脑功能磁共振成像基础研究进展［J］.中国临床解剖学杂志，2005（1）：106～108.
［5］李凌，程识君，雷旭，尧德中.功能磁共振和脑电神经成像技术与大脑刺激相结合的研究进展［J］.生物化学与生物物理进展，2010（11）：1188～1194.
［6］Moore, T. & Armstrong, K. M. Selective gating of visual signals by microstimulation of frontal cortex. Nature 421, 370～373（2003）.
［7］Blankenburg, F. et al. Interhemispheric effect of parietal TMS on somatosensory response confirmed directly with concurrent TMS－fMRI. The Journal of Neuroscience 28,（2008）.
［8］Garg, R., Cecchi, G. A. & Rao, A. R. Full－brain auto－regressive modeling（FARM）using fMRI. Neuroimage 58, 416～441（2011）.
［9］Ullén, F., Forssberg, H. & Ehrsson, H. H. Neural networks for the coordination of the hands in time. Journal of Neurophysiology 89, 1126～1135（2003）.
［10］Lobel, E. et al. Localization of human frontal eye fields: anatomical and functional findings of functional magnetic resonance imaging and intracerebral electrical stimulation. Journal of neurosurgery 95, 804～815（2001）.
（编辑：王昕敏）
1 材料与方法
1.1临床材料
20例伤者中,男性15例,女性5例,年龄为8-66岁,平均年龄为32岁。打击伤13例，车祸伤5例,高处坠伤2例,全部病例患者为闭合伤。20例进行MRI检查的时间最短的为受伤后1小时,最长者为受伤后3个月。主要临床症状:腰部疼痛17例、肉眼血尿16例、腹部疼痛5例、腹部有包块1例及1例自诉发热。其中同时进行了B超检查的病人有3例,CT检查4例,静脉肾盂造影检查5例。
1.2 MRI检查方法
使用Toshiba 0.5T超导型磁共振成像系统QD体部的正交线圈,患者采取仰卧体位,用FSE序列扫描,扫描参数为TE 120ms,TR 4000ms,SE序列TR 500ms,TE 15ms,层厚度为7至10mm。矩阵256x256,视野(FOV)为35cm*35cm,采集激励3次。全部病例进行冠状位和横轴位扫描,其中4例在以上基础上加做增强扫描,8例加做矢状位扫描,注钆喷酸葡胺15ml。常规扫描范围是从隔顶部位到肾下极部位。
2结果
2.1肾损伤的MRI表现
在20例患者中左肾损伤者12例，右肾损伤8例。根据损伤程度分为3种类型：肾皮质小撕裂伤，此种损伤较为常见,肾皮质中断,MRI表现为肾影变大，肾脏皮髓质边界不清晰,合并包膜下血肿或肾周血肿14例;较大撕裂伤合并尿外渗者2例;③陈旧性肾挫裂伤1例。影像学表征：肾皮质小撕裂伤的肾组织T2Wl呈现高信号,TlWl呈现等或低信号者12例。肾盏肾盂损伤，尿液外渗至肾周间隙而形成尿瘤的病例有2例,MRI信号均匀呈现长Tl和长T2信号。肾包膜下血肿在肾周脂肪与肾外周之间,局部肾皮质呈现弧形和梭形受压，有7例T2Wl呈现高信号，TIWl现呈等信号。2例患者腹膜破裂致使尿液进人腹膜造成炎性包块。其中腹部疼痛半年，腹部包块合并发热者2例,MRI检查显示其右肾存在增大现象,肾下极部分肾髓质和肾皮质均显示不完整,肾周有1cm宽弧状液体的信号,腹部右中位置可见不规则状的软组织包块信号,边缘不清晰。增强扫描显示右肾下极部分有缺,外渗液体的信号和腹部右中位置包块影相连。同一病例可能出现两种及两种以上上述MRI的影像特征。
2.2 典型案例分析
法医临床检验鉴定中,时常有伤病共存情况。如本组伤者张某，男，31岁，与人发生争吵并扭打，中途滚下路旁山坡,当日即赴医院就诊。据病历记载其左肾部位绞痛达3h。血压为16/10kPa。神志清醒,双侧瞳孔等大等圆,对光反射灵敏。腹部平软,左腹有压痛,无反跳痛;左肾区叩击痛。腹部CT显示其左肾形态明显增大,肾盂积水且肾皮质变薄，肾孟内存在多个巨大结石阴影。行左肾实质切开取石术时见左肾下极内侧有一长约3cm裂口,并从中溢出十几颗砂粒状结石,肾周脂肪组织内有淤血，法医据此鉴定为重伤。MRI表现为肾影变大，肾脏皮髓质边界不清晰,合并肾周血肿，小裂伤部位T2Wl呈现高信号,TlWl呈现低信号。张某左肾原患有结石及肾积水，在上述病变基础上再受轻微损伤也可能引起裂伤甚至破裂。因此在法医鉴定时,不应只考虑手术时发现肾裂口及肾切除的后果,还应考虑伤前此肾已患严重疾病,以避免误鉴，就正常肾脏而言,单纯肾裂伤应依据《人体轻伤鉴定标准》(试行)相关条款评定为轻伤。
3 讨论
3.1检查肾损伤的影像学方法评价和选择
法医学鉴定应依据损伤具体情况，采取不同的影像学检查，以确保鉴定结论的正确性。肾损伤病人多是急诊入院，检查首要原则是迅速、安全准确及简便无创;IVU检查是临床上诊断肾损伤的一种方法，但其弊端是受患者肾损伤情况制约，轻度损伤不能清晰显示，重损伤者常不显影，假阴性率非常高，对肾周血肿块及合并损伤常难发现。本组中有5例曾使用IVU方法检查，但只有2例有阳性表现。逆行肾盂造影的优点是能观察并收集系统形态，但却不能观察诊断肾实质和肾功能情况，并且容易引发感染，故现在已很少使用。肾动脉造影方法可明确诊断肾实质和肾血管损伤，但有创伤大、耗时长的缺点，故不能用作常规检查。肾动脉栓塞方法只能作为一种治疗的手段，使用在检查确诊后。B型超声检查简便、快速、无创，显示肾损伤的敏感性也高。但其对肾盏和肾盂的损伤判断较为困难，且观察功能情况上欠缺，致使不易较好分类，对临床上决定是否需要进行手术治疗亦难以提供客观可靠依据。CT检查是肾损伤的一种重要检查方法，可明确快速诊断肾损伤程度、分类及范围，观察肾功能及其他脏器的改变情况，以便及时检查出合并伤，快速、无创是其最大的优点。MRI检查方法虽然成像所耗时间较长，但临床上肾外伤常见的是纯挫伤，MRI可清晰显现损伤部位和肾周血肿范围，准确可靠并可多进行轴位观察。本组1例左肾中极肾挫裂伤患者，首诊使用B超显示左肾占位病变，MRI检查诊断则为左肾中极挫裂伤合并明显血肿。增强扫描血肿无信号增强，但内侧出现少量造影剂外渗情况，问询病史，患者约十天前曾发生骑自行车跌倒状况，人院后采用手术清除血肿及进行肾修补术。
3.2 MRI检查要点
作者：魏晓光
来源：安太医院
近年来计算机技术革命化的进步被融入超声诊断系统，使得三维容积成像的速度在短短的几年时间里得到了极大提高，目前已经发展到能够进行动态的四维成像。
高分辨的二维超声和彩色多普勒超声的技术进步是超声诊断学发展的重要里程碑，尤其是在妇产科的应用，成为无可替代的非侵入性的诊断工具。近年来四维超声技术的发展和进步，为非侵入性的诊断技术又开辟了一个新的领域。
四维超声技术能够克服二维超声空间显像的不足，成为二维超声技术的重要辅助手段。四维超声的进步体现在能够迅速地对容积图像数据进行储存、处理和动态显示其三维立体图像，并且能够得到多平面的图像，而这一功能以往只有CT和MRI技术才具备。目前四维超声尚不可能完全替代二维超声，但它的确为一些复杂声像结构的判断提供了大量辅助信息，并对某些病变的诊断起到二维超声无法替代的作用。它的应用潜能正随着经验的积累被逐步开发出来。
一、四维超声技术简介
三维超声是将连续不同平面的二维图像进行计算机处理，得到一个重建的有立体感的图形。早期的三维重建一次必须采集大量的二维图像(10～50幅)，并将其存在计算机内，进行脱机重建和联机显示，单次三维检查的图像数据所需的存储空间达数十兆字节，成像需要数小时甚至数天时间。近年来三维超声与高速的计算机技术的联合使其具备了临床实用性。三维表面成像在80年代首次应用于胎儿；90年代初期开始了切面重建和_一个互交平面成像；容积成像则开始干1991年；1994发展了散焦成像；1996年开始了实时超声束跟踪技术，而最新发展的真正的实时三维超声可以称作四维超声(four—dimensional ultrasound)，数据采集和显示的速率与标准的二维超声系统相接近，即每秒15～30帧，被称作高速容积显像(high speed ultrasotlnd v01umetri clmaging，HSUVI)。真正实现实时动态三维成像，将超声技术又提高一个台阶。新景安太医院拥有4台四维彩超，专业的四维彩超检查医生，此技术已经在我院临床使用4年多，有非常丰富的经验。
四维超声成像方法有散焦镜法、计算机辅助成像和实时超声束跟踪技术。
(一)散焦镜方法(defoctJsi rlg lens metriod)也称厚层三维图像，方法简单，费用低。装置仅需在凸阵或线阵探头上套上一个散焦镜。用此方法可以对胎儿进行实时观察，然而胎体紧贴宫壁时图像就会重叠，使胎儿图像辨别困难。
(二)计算机辅助成像 是目前首选的三维成像方法，成像处理过程包括：获取三维扫查数据；建立三维容积数据库；应用三维数据进行三维图像重建。
(三)实时超声束跟踪技术 是三维超声的最新技术，其过程类似于三维计算机技术但可以立即成像。仅仅需要定下感兴趣部位的容积范围就可以住扫查过程中实时显示出三维图像，可以提供连续的宫内胎儿的实时三维图像，例如可以看到胎儿哈欠样张口动作等。
二、四维超声成像方法
四维超声的临床实用性很大程度上取决于操作人员对此技术掌握的熟练程度。只有了解四维超声的基本原理和概念，熟练掌握四维超声诊断仪的操作方法和步骤，才能充分发挥三维超声的最大作用。
(一)四维成像的主要步骤与成像模式 常规四维成像包括以下步骤：
1．自动容积扫查 以三维容积探头进行扫查，获取三维数据。三维数据是通过超声探头扫查平面的移动而获取的大量连续二维断面图。现有的三维探头都配有内置的凸阵或扇形探头，探头内电磁感应器可以感应出每一断层的相对位置和方向。每一断面的二维图像信息连同其空间方位信息都被数字化后输入电脑。实时二维扫查是基础，根据感兴趣区域的空间范围，任意调节断面的角度、扫查深度和扫查角度，确定三维容积箱(volume box)的位置和大小后进行扫查。任扫查时可以根据感兴趣区的回声和运动特征调整扫查速度。对运动的目标可选用快速扫查，但获得的图像空间分辨力低；低速扫查图像分辨力最高，但易受运动影响；正常速度扫查的空间分辨力介于两者之间。
2．三维数据库的建立 探头扫查获得的数据是由许许多多的断面组成的合成数据，作为三维数据库输入电脑，可以通过滤过干扰信息改善数据的质量。三维数据库包含一系列的体积像素，每一体积像素既是灰度值也是亮度值，见图1—2一l。
3．三维图像重建应用三维数据库可以重建出各种图像，包括三维切而重建和立体三维的观察。
(1)切面重建：成像最简单，通过旋转三维数据库可以选定任意一个平而的二维图像，进行多平面图像分析。尽管得到的是断面图，有时对诊断却非常有用，冈为许多平面(例如子宫的冠状面)是二维超声难以观察到的。
(2)容积成像(volLime rendering)：是一种基十体积像素(voxel)的三维数据库的视觉工具。一个像素(pixel)是二维图像的最小的图像信息单位，一个体积像素则是三维容积数据中最小的图像信息单位。在二维的有立体感的图像L的每一个像素都代表着一组三维体积像素，沿着投射线的多个体积像素经过分析处理后
1)表面成像模式：采用此方法能够建立组织结构的表而立体图像。通过旋转三维立体数据库选择感兴趣区域进行成像，非感兴趣区可以去除；采用合适的滤过功能，可以滤过周围低回声，使图像突出，例如去除羊水内的低回声，突出眙儿表面高回声，滤过高时还可以突出胎儿骨骼结构，显示出高回声结构的立体图像；应用图像自动回放的旋转功能，可以从不同角度观察立体图像；另外还可以调节图像的明亮度和对比度，使图像立体感更强。
2)透明成像模式：将实质性的组织结构的所有三维回声数据投射到一个平面上，选择性地显示出高同声或低回声结构的特征。采用这种模式要求感兴趣结构的回声特征较周围组织回声高或低，例如骨骼、血管或囊性结构。此模式能够产生类似x线照片的效果，但与x线照片不同的是，可以通过回放旋转功能从各个角度来观察图像。
3)彩色模式：在扫查中采用多普勒方式，可以进行血管内彩色血流三维重建。三维多普勒能量图不但能够观察组织结构内的血流情况，还可以提供一定容积内血细胞量的间接资料，三维血管成像方法能够跟踪血管走向，区分重叠血管，见图2一l一
10、图2一l一19等。三维彩色直方图是最近开发出来的能够客观定量分析血流的一个新指标，是指单位体积内代表血管化程度的彩色成分的百分比和代表血流量的平均彩色幅度值，它为定量评估生理和病理情况卜的血管生成提供了一个非常重要的手段。
(二)容积成像的步骤与方法 在数秒钟内完成扫查和建立三维数据库后，可以立即进行容积成像操作，也可以把数据储存入仪器内，过后再调出分析。容积成像的基本步骤
(1)确定成像范围：在所扫查的三维容积资料中选定出感兴趣区域(即容积箱)，任容积箱外的结构将不会被成像。
(2)选择成像模式：根据感兴趣区域的回声特征合理选择成像模式，以能够突出病灶特征为原则。
(3)图像的滤过处理：表面成像时利用滤过功能对周围低回声结构进行适当的抑制，以突出表面结构特征。
(4)旋转三维图像：进行图像定位，使立体图像处于最佳显示角度，从而得出最佳三维图像。
(5)立体电影回放：采用电影回放的功能可以从不同角度动态地观察图像，立体感更强。
(6)电子刀的选择：利用电子刀的功能能够去除与感兴趣结构表面无关的立体回声结构，以及不规则的周边，使图像从任何角度上看都更为清晰、重点突出。
三、四维技术的优点
最新四维超声系统在妇产科应用的主要优势在于四维容积扫查方式的进步和四维数据处理方式的进步。
四维成像技术的优点主要有以下几点：
1．能够获得任意平面的图像，并标明其在空间的方向和位置，有利于对图像进行仔细分析，减少主观因素干扰。
2．具有精确的体积计算功能。常规的二维超声只能获取一个组织结构的三个切面，通过三个切面的径线粗略地估测体积，当目标形态不规则时则无法估计。三维超声可处理多平面资料，模拟出组织的形状，利用特定的容积计算公式得出体积大小，使体积的测量更为精确，尤其对不规则形器官或病灶体积的测量更具优越性。新近应用的在体器官计算机辅助分析技术(virtual 0rgan compute卜aidedanalysis，VOCAL)具有自动测最各种形态结构之体积的功能，能够描画和显示任何形态的组织器官外形特征，并计算出其体积，为不规则形结构的体积估计提供了最佳的手段。
3．能够对感兴趣结构重建三维立体图像，使结果直观。清晰的立体图像可以产生以下效果：
(1)对胎儿异常的观察更为细致，对了解病变的全貌优干二维超声检查，例如对胎儿唇裂的诊断等。
(2)对初学超声诊断者，有助于培养空间思维能力和理解图像的能力。
(3)胎儿异常的三维立体成像使母亲及其家属容易理解，避免医务人员解释不清所造成的不便。
4．四维扫查在瞬间完成，获得的容积数据可以全部被储存起来，数据可以在患者离开后随时调出来进行研究分析，评价存储数据，由此带来的优点是：
(1)不必匆忙对疑难病例下定论，可以在充分讨沦后得出更准确的判断。
(2)减少了病人因检查时间长而造成的不适，降低了超声检查时间长对胎儿的可能损害。
来源：本站原创 作者：王骏 发布时间：2007-11-21
数字减影血管造影（DSA）成像技术
南京军区南京总医院医学影像研究所（210002）王骏
DSA的产生及发展
为了研究血管系统的状态，通常在血管内注入对比剂，然后进行X线照相，得到血管造影图像。但图像中的血管影像会与其它各种组织结构的影像重叠在一起，不利于医生阅读。为此，数字减影血管造影（DSA）应运而生，它是二十世纪八十年代继CT产生之后的又一项新的医学成像技术，是计算机与传统X线血管造影相结合的产物。DSA作为一种专门显示血管的技术包含了两部分内涵，一是数字化，二是减影。首先将模拟信号转换为数字信号，以提供给计算机处理。其次，在造影前和造影后对同一部位各照一张相，然后将两张图像相应部分的灰度相减。理论上，如果两帧图像的拍摄条件完全相同，则处理后的图像只剩下造影的血管，其余组织结构的影像将被全部消除。
早在1934年Zides plantes就报告过胶片减影法。随着电视技术的发展出现了电子减影法。二十世纪六十年代Sashin对X线影像的模拟磁盘存储技术作了研究，1970年前在模拟磁盘上储存未经计算机加工处理的视频图像信息，并进行减影的技术已有普遍的采用。1978年Wisconsin大学Kruger领导的一个研究小组最先设计出数字视频影像处理器，从而奠定了数字减影血管造影的基础。在此期间，Arizona大学和Kiel Kinder Klinik的研究者们又各自对数字视频成像程序进行了补充和完善，1980年2月Wisconsin大学已对10例病人进行了数字减影血管造影，Arizona大学也进行了大量的临床应用。1980年3月，在Wisconsin大学和Cleveland Clinic医院安装了数字减影血管造影的商用机。DSA是由美国 的威斯康星大学的Mistretta小组和亚利桑纳大学的Nadelman小组首先研制成功，于1980年11月在芝加哥召开的北美放射学会上公布，在1981年布鲁塞尔召开的国际放射学会上受到推荐。随后许多研究者采用这种数字视频影像处理器，在动物和人体上进行了时间和能量减影的研究。
随着介入放射学的发展，DSA技术构成介入放射学的重要组成部分，是血管性造影和血管性介入治疗不可缺少的工具。DSA技术随着人们对它认识的不断深化，造影方法的不断改进，应用领域的不断扩大，机器性能的不断改善，功能的不断增加，特别是与介入放射学的结合，它的优势愈来愈明显。这种技术不仅为疾病诊断服务，而且为疾病治疗提供了先进的手段，是一种微创的手术，与内科、外科并列为第三大治疗学科，使介入放射学成为临床治疗学科。由于其他影像设备的改进和发展，在血管成像方面与DSA具有互补性，在某些部位还有一定的竞争力，如：CT血管成像(CTA)、MR血管成像(MRA)及其重建，可显示全身的血管。CTA和MRA较DSA检查来说基本无创伤，但是CTA与MRA有一个层面重建成像的问题，DSA在血管成像方面实属金标准。
随着电视技术、影像增强技术、数字技术、光电子技术、微电子、计算机技术、图像处理技术等的发展，数字减影血管造影技术已从过去单一C臂机，发展到步进DSA、双C臂同时立体减影、旋转式DSA的出现，以及平板式DSA等，为介入放射学的发展作出了巨大贡献。目前，DSA正向高度一体化、系统化、程序化、自动化、数字化、网络化、遥控化、简便化发展。图像存储容量大，实时处理快，像质高，操作简便，图像数字式久储不变，X线剂量减少，对病人损害减轻，能对病变作定量分析，多方位采集立体成像，高分辨率数字记录、显示、储存系统，整个DSA成像链的相关部件的性能、参数，自动进行数字闭环式的优化调节，以致选择一个较理想的成像方案。
DSA的评价 随着DSA设备性能的改进、介入放射学的发展，DSA的动脉法，特别是选择性和超选择性DSA动脉的开展，已广泛地应用于全身各部位的血管造影，以及全身各部位经血管性的介入治疗，完全替代了传统的各部位血管造影。DSA与传统的血管造影相比：①图像密度分辨率高，可显示出密度差值为1%的影像。②DSA的血管路径图功能，能作插管的向导，减少手术中的透视次数和检查时间。③图像系列的摄制、储存、处理和传递都采用数字形式，便于图像的各种处理、光盘储存、图像远程传输与会诊。④能消除造影血管以外的结构，图像清晰且分辨率高。⑤能作动态研究，如：确定心脏功能参数(射血分数、体积变化等)，研究对比剂在血管内的流动情况，从而确定器官的相对流量、灌注时间和血管限流等。⑥具有多种后处理功能，对图像进行各种处理、测量和计算，有效地增强诊断信息。⑦造影图像能长期存盘、反复观察，且无信息损失。⑧DSA对微量碘信息敏感性高，造影剂用量少、浓度低，而图像质量高。⑨心脏冠脉DSA成像速度快、时间分辨率高、单位时间内可获得较多的画面。
DSA的缺陷在于：①静脉DSA空间分辨率低，对于2mm的血管难以辨认。②DSA外周静脉法造影剂用量大、浓度高、循环时间长，对比剂被血液稀释、成像质量较差。③静脉DSA血管相互重叠，影响诊断。④检查中有赖于病人的配合，容易出现运动性伪影。⑤DSA对病人有一定的创伤，中心静脉法偶尔引起心律失常。⑥DSA视野小，较长的部位需要多次系列曝光才能完成。⑦对冠状动脉、脑动脉及二维平面上相互重叠的动脉，需要多方位的曝光系列才能显示该血管全貌。⑧放射辐射剂量大。
但是，静脉DSA的弊端已被动脉DSA所克服；图像空间分辨率低，噪声大，通过增加像素量、扩大矩阵，图像的加权、积分和滤波等处理来解决；视野小，一个部位需要多次曝光，通过改进影像增强器的输入野，采用遥控造影剂跟踪技术，步进式的曝光摄影来解决；运动部位成像及运动性伪影的产生，可通过改进高压发生器，使用超短脉冲快速曝光加以改善；大剂量的X辐射，采用数字技术脉冲方波曝光，X线剂量接近减少一半；成像部位的血管重叠，可采用旋转式血管造影，可获得多角度、非重叠的立体影像；步进式数字减影血管造影，一次注药观察全程血管，缩小检查时间、减少对比剂用量、降低放射剂量；造影剂示踪技术可使采集图像随造影剂的流动方向和速度进行；心电触发脉冲式和超脉冲式DSA，对运动部位清晰成像有独到之处。
两个同心的、多方向的C臂组成的双向构型、安有微机处理机管理，并有机械安全开关避免碰撞。快速调整和设置复合角度，以数字显示于屏上，侧臂可快速止动并置于检查区域旁，两支撑臂活动范围大。C臂位置程序化，可轻易调出。自动定位和自动记忆投射角度，按一下操作键即可完成双向投射位，两臂由电动驱动，计算机控制，常规检查的角度，编成号码序，需要时仅按一下操作键即可，也可以将现在定位的位置加以记忆，以便下次投射角度重现和迅速定位。自动寻找解剖部位的投射角，以便得到最佳视野。自动还原，按一个操作键野，即可全部复位，两臂在复合角度投射后，使其复位只按一键即可到机臂的原始状态。采用全电动3轴旋转功能，进行复合斜位的定位，使增强器更易接近患者，自由调C臂的旋转速度。DSA检查前病人的准备
为防止病人将灰尘带进DSA机房，不污染手术空间，病人在DSA检查前应更换衣服和鞋子。为解决病人的思想顾虑和紧张情绪，在DSA检查前应向病人做好解释工作。为防止异物产生伪影，在检查前请病人或帮助病人除掉检查部位的饰物和异物。在进行胸、腹部DSA检查前，应做好病人的呼吸训练工作，以减少由于病人呼吸而产生的移动伪影，以确保检查的准确性。病人应在检查前4小时禁食。对昏迷和不合作的病人，可适当给予镇静剂，特殊情况下应给予麻醉剂。
DSA检查中的病人防护
1 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析180例疑有下肢动脉病变的患者行自动移床3D CE-MRA检查。其中,男108例,女79例,最大年龄92岁,最小年龄44岁,平均年龄65.8岁。所有病例按预约检查时间分为两组,第一组自2007年1月~2008年6月采用透视触发法,共90例;第二组自2008年7月~2010年1月采用反椭圆中心法,共90例。
1.2 方法
1.2.1 扫描用设备
使用GE Signa EXCITEⅡ1.5T磁共振扫描仪和Spectris Solaris高压注射器。对比剂:马根维显(Gd-DTPA,德国先灵公司),总量45m L,透视触发法分两次连续注射。首先以2.5m L/s的速率经肘前静脉注射25m L,再以0.5m L/s的速度注射剩余20m L对比剂,随之以0.5m L/s的速度注射20m L生理盐水冲洗血管。而反椭圆中心法要首先以2.5m L/s的速率经肘前静脉注射2m L对比剂和20m L生理盐水,以测试对比剂到达腹主动脉下段的时间,其余注射计划同透视触发法。
1.2.2 序列和参数
采用4通道peripheral vascular线圈,vascular TOF SPGR序列;FOV:44cm×44cm;矩阵:288×192;TR/TE(4.1/minimum),其余参数见表1。
注:/之前为透视触发法所用扫描参数,/之后为反椭圆中心填充法所用扫描参数。
1.2.3 扫描步骤
在扫描前先让受检者熟悉检查过程、呼吸指令及屏气指令,训练患者行相同呼吸幅度呼气末屏气,仰卧位,足先进。自动移床双下肢动脉3D CE-MRA分为3段采集数据,上段包括髂动脉、腹主动脉等,中下段分别为大腿动脉和小腿动脉。上段扫描时需要病人憋气配合,以减少伪影。首先对3段血管进行定位扫描,采集蒙片,以便后期进行减影使用,然后以预设方案进行团注对比剂,并启动增强扫描序列,每段均需在增强后扫描两次,以行对比。
对各时相减影图像进行3D最大强度投影重建,由两名高年资医生对图像进行分析,其不知病史及分组情况,以动脉期图像为主要评价图像。首先根据动脉显示清晰程度进行评分,分为1~4分。1分:动脉显示模糊,无法诊断;2分:动脉显示较清晰,有较多静脉污染;3分:动脉显示清晰,较少静脉污染;4分:动脉显示非常清晰,无静脉污染。
2 结果
所有病例均顺利完成检查,共显示了2880支动脉段(100%显示率)。两种方法对各段动脉评分比较结果,见表2。对腘动脉、胫前动脉及胫后动脉进行统计学分析,对于反椭圆中心填充法腘动脉、胫前动脉及胫后动脉全部达到3或4分,其中,4分所占比例分别为76.1%、77.2%及73.9%,平均得分分别为3.8分、3.8分及3.7分,而对于透视触发法腘动脉、胫前动脉及胫后动脉平均得分分别为2.0分、2.1分及2.0分。
注:/之前为透视触发法所得结果,/之后为反椭圆中心填充法所得结果。
3 讨论
非对比增强磁共振血管成像包括时间飞跃法和相位对比法等,是利用流动相关增强和血液流动所导致的相位变化进行成像。其中,2D TOF-MRA是外周动脉成像中应用最广泛的非对比增强磁共振血管成像序列,被认为是非对比增强MRA技术中显示腘动脉以下血管的最佳方法,然而由于饱和效应和湍流诱发的血流信号下降,容易导致血管分支显示不佳。临床应用时,2D TOF-MRA还有图像扫描时间长、运动伪影显著、扫描范围有限、空间分辨率低、图像信噪比差等一系列缺点,限制了其在体部血管的临床应用价值,故近来文献认为其诊断价值有限,仅可用于对狭窄可能性的提示[3,5]。
3D CE-MRA是通过经静脉团注顺磁性对比剂,使血液的T1值缩短到100ms左右,这远低于脂肪组织的T1值,然后使用短TR和较大翻转角的超快速三维容积采集技术有效的抑制背景组织的信号,从而达到血管信号高而周围组织信号明显受抑制的良好对比。3D CE-MRA结合自动移床技术对腹主动脉远端至小腿动脉血管病变显示具有较高的诊断价值,与DSA在诊断下肢血管基本病变趋于一致,对下肢血管病变诊断的敏感性和特异性已达到90%以上[1,2,6,7,8,12]。但是,目前3D CE-MRA也存在一些不足,如对小腿段细小动脉的显示不如DSA,对静脉血管延迟扫描时间的判定及图像的显示不能令人满意,对静脉性疾病的诊断受到限制。其原因有:
(1)小腿3条主要动脉直径约为1~3mm,发生阻塞性疾病时,小腿血管直径更加细小,不易显示。
(2)当进行小腿段数据采集时,由于静脉显影产生“静脉污染”,影响观察。
(3)使用体线圈采集,信噪比较低[1,7]。
根据MR傅立叶图像数据K-空间分布特征,知道K-空间中心部分的数据决定图像的对比度,故当靶血管内对比剂浓度达到高峰时采集的数据正好填充于K-空间的中心时,就可以获得最高的信噪比及对比噪声比,提高成像质量,还可以降低对比剂的剂量。所以,正确处理对比剂注射时间与扫描开始时间的关系显得尤其重要,是最基本的技术要求[8]。双下肢动脉3D CE-MRA主要有两种:(1)减影技术,如测试对比剂团法(test bolus);(2)透视触发及自动触发法。在行双下肢3D CE-MRA检查时,第一组自2007年1月~2008年6月采用透视触发法,共90例,但是该方法暴露出一些问题,如扫描时间长,操作比较复杂。由2D实时监测软件切换至3D容积采集时,一些年老患者屏气配合不佳导致上段图像呼吸伪影较重,特别是由于静脉污染导致小腿段动脉显示不佳等。故2008年7月起,将参数做出适当调整。
文献报道在使用测试对比剂团法时,上段扫描时K-空间填充多采用循序填充法[8,9],扫描延迟时间计算公式为:
D=TV-A+TI/2-TA/2
TV-A为对比剂从穿刺静脉到达目标血管的时间,TI为对比剂注射时间,TA为扫描序列的扫描时间。笔者在使用测试对比剂团法时进行3D CE-MRA双下肢动脉成像时,上段扫描采用反椭圆中心填充法,即在进行上段数据采集时,最后1/9时间里采集的数据全部填充到K-空间的中心区域(Ky=0附近),使用该方法时扫描延迟时间计算公式为:
D=(TV-A+3s)-TA
该方法既可以保证腹主动脉远端及髂动脉内对比剂浓度达到较高峰值时采集的数据填充在k-空间的中心区域,以增强血管与周围组织的对比度,又可以使从开始注射对比剂到启动中下段扫描的时间较透视触发法减少12s左右(图1),从而有效减少了中下段静脉污染问题。中下段采用椭圆中心填充方式,即在进行数据采集时,最先1/9时间里采集的数据全部填充到K-空间的中心区域,这也减少了中下段静脉回流污染的几率。另外,与透视触发相比,使用测试对比剂团法,更易获得较好的患者憋气配合,从而有效地减少上段图像由于屏气不佳所致呼吸运动伪影。
图1中,1a所示血管内对比剂浓度曲线,A1B1之间的时间为TV-A(即从开始注射对比剂到对比剂到达腹主动脉时所需时间);B1C1之间为以2.5m L/s注射对比剂时动脉内对比剂峰值持续时间。1b所示反椭圆中心填充法成像序列对上段血管的数据采集流程,箭头所示为下达憋气指令所需时间(约需4s)。A2为上段启动扫描序列的时刻,阴影部分所示为序列最后1/9时间内采集的数据填充到K-空间的中心,即Ky=0的相位编码线附近。1c所示为透视触发法成像序列对上段血管的数据采集流程,该序列在注射对比剂之前即启动1个2D实时监测软件,直至监测层面确定。然后开始注射对比剂,探测对比剂到达目标血管后,下达憋气指令,系统4s后自动切入到1个3D容积采集序列,阴影部分所示为序列最先1/9时间内采集的数据填充到K-空间的中心。与透视触发法相比,反椭圆中心填充法从开始注射对比剂到启动中下段扫描的所需时间可减少12s左右,即:
T=(TA-3)s+下达憋气指令时间≈(11-3)s+4s=12s
文献报道,对比剂注射速度多为0.3~1m L/s,Ho KY[4]等人认为0.3m L/s是最佳注射速度,但是较慢的注射速度会产生一些不利影响。由IA[Gd]=(IR/CO)×[Gd]Inj式,可以知道动脉内钆类对比剂浓度与对比剂注射速度成正比关系,其中,IA[Gd]为动脉内钆类对比剂浓度,IR为对比剂注射速度,CO为心输出量,[Gd]Inj为注射的钆类对比剂的浓度。再由1/T1=1/1200ms+R1×IA[Gd]式,又可知道动脉内血液的T1值与动脉内钆类对比剂浓度成正比关系,其中,R1为钆类螯合物的驰豫率。也就是说血管信号强度的大小依赖于血管内对比剂的浓度,所以较慢的注射速度必然会降低血管内对比剂的浓度,从而导致血管与周围背景组织之间的对比度降低,特别是对小腿段细小动脉的显示形成问题。笔者在行此检查时将对比剂注射速度分为两组顺序进行。首先以2.5m L/s的速度迅速注射25m L对比剂,以保证腹主动脉及其主要分支内有较高的对比剂浓度,从而大大地提高其动脉期信号强度。再以0.5m L/s的速度注射18m L对比剂,保证在进行较长扫描时间内,动脉内持续含有较高浓度的对比剂,以保证中下段动脉图像质量。最后以0.5m L/s的速度注射20m L生理盐水,将残留在高压注射器及静脉内的对比剂迅速推进至动脉系统。数据采集完成后再采用减影技术,即将增强后的原始数据减去增强前的原始数据,此方法又可以大大提高血管与周围背景组织之间的对比度[2,6,11]。
为了进一步提高时间分辨率,笔者还采用了矩形FOV及部分k空间技术[4,9],这些都大大减少了成像时间。使用反椭圆中心法时,上、中段各需11s,下段15s,加上两次移床(每次4s),完成1次扫描约需45s。而使用透视触发法时,上、中段各需16s,下段36s,加上两次移床(每次4s),完成1次扫描约需76s。当使用反椭圆中心法时,从开始注射对比剂到启动中下段扫描的时间较透视触发法又可减少12s。与透视触发法相比,反椭圆中心法在启动下段采集的时间提前了20s左右,所得到的下段动脉图像更少出现静脉污染问题。笔者所进行的90例检查中,极少出现静脉污染,所有下段图像质量均达到3~4分(图2)。
图2中,(a)示该患者右髂外动脉闭塞(三角箭头),行血管搭桥(短直箭头)术后,右胫后动脉动脉瘤(长直箭头);另外,由于该患者左腿无法伸直,导致图像拼接不佳。(b)示患者双侧小腿段多支动脉硬化闭塞。(c)示双侧胫前动脉狭窄。(d)示左胫前动脉狭窄闭塞,左下肢动脉侧枝循环形成,左大隐静脉显影提前。
除上述外,对比剂的剂量、对比剂的温度、血液流速、血液蛋白载量、对比剂的给药方法和对比剂的注射速度等也是影响3D CE-MRA影像诊断影像质量的关键因素。与DSA、CTA相比,3D CE-MRA具有速度快、创伤较小、无电离辐射和对比剂毒副作用低等优点。Gd-DTPA的半致死量为20mmol/kg左右,按0.2mmol/kg使用计量计算,其安全系数(半致死量/有效剂量)高达100,而含碘造影剂的安全系数仅8~10mmol/kg[1,12,13]。另外,研究也存在一些问题,如没有对同一患者在短期内使用两种检查方法进行对比等。
尽管传统的血管造影至今仍旧是诊断下肢血管疾病的“金标准”,但是3D CE-MRA是一种更为安全、高效、简便的血管检查技术,特别是反椭圆中心法3D CE-MRA可以更加清晰地显示大腿和小腿段动脉且减少静脉污染,在筛选、诊断和复查下肢动脉疾病方面具有广泛的临床应用价值。
摘要：目的 优化双下肢动脉3D CE-MRA扫描参数,以清晰显示各段动脉。方法 对180例疑有双下肢动脉病变的患者,随机分为两组,行双下肢动脉自动移床3D CE-MRA检查。一组使用透视触发方法,另一组使用反椭圆中心填充法,然后进行最大信号强度投影重建和多层面重建。结果 所有病例均顺利完成检查,共显示了2880支动脉段(100%显示率)。反椭圆中心填充法对腘动脉、胫前动脉及胫后动脉显示全部达到3或4分,平均得分分别为3.8分、3.8分及3.7分;透视触发法腘动脉、胫前动脉及胫后动脉平均得分分别为2.0分、2.1分及2.0分。结论 反椭圆中心填充法三维对比增强磁共振血管成像技术,可以显著缩短从开始注射对比剂到启动小腿段扫描时间,能清楚显示小腿段动脉及其分支,对诊断下肢动脉病变有重要作用。
关键词 TIA 脑血栓 弥散成像序列
资料与方法
病例选择：病例为三级医院门、急诊超早期脑梗死首次发作的患者44例。其中男27例，女17例，平均年龄为62.45岁。均经头颅CT检查排除了脑出血或者其他疾病，发病在6小时以内。
检查设备：采用安科OPEN MARK 3000型0.3T磁共振扫描仪。常规磁共振扫描包括：T1W1(TR=300ms,TE=16ms), T2W1(TR=5000ms,TE=102ms),矩阵192×512,FOV256 cm2。FOV256cm2,DWI采用SE回波序列的平面回波成像TR=300ms,TE=119ms,矩阵60×256，FOV256 cm2，分别在层面选择、相位编码和频率编码方向上加弥散敏感梯度场。
图象分析：常规磁共振T2W1像超早期正常，DWI表现为高信号的为阳性，等信号为阴性。
临床评价：采用1996年中华医学会脑血管病分类标准，判断脑血栓和短暂性脑缺血发作（TIA）。观察时间为24小时。
结 果
结果见表。
观察24小时DWI阳性的患者，出现脑血栓为21例，有6例阳性结果但也在24小时内恢复，表现为TIA。DWI阴性有2例表现为脑血栓，其他为TIA。
经过统计学分析脑血栓患者与TIA患者在超早期的DWI表现有显著差异P＜0.05，在24小时以内判断TIA或者脑血栓形成DWI阳性和DWI阴性结果有显著性差异。
讨 论
MR弥散加权成像（DWI）是近年来出现的MR功能成像序列之一，是唯一反映出水分子弥散特性的MR成像方法。目前超急性脑梗死（发病6小时以内）的诊断、治疗正在处于发展当中。应用DWI技术诊断超早期脑梗已经得到广泛的公认。DWI可以早期发现病灶，但是对于TIA和脑血栓形成的时间观念我们有24小时的界限，而在24小时以内TIA和脑血栓形成？我们缺乏有效的标准，也缺乏临床的量化指标，TIA溶栓治疗价值如何判断?
DWI异常高信号提示弥散异常可能出于细胞内外水分分配比例变化所引起，超早期脑组织细胞膜离子泵就会发生功能障碍，导致细胞毒性水肿，细胞外水向细胞内移［2］，故梗死形成和短暂性脑缺血发作在细胞水平的表现不一致，出现了DWI阳性和DWI阴性的差异性。Schlaug等定义缺血半暗带是围绕弥散核心的组织，它具有血流灌注减少的特征，其变化是动态的，但是其确切的病理生理基础目前尚不清楚。我们临床目的是保护半暗带，早期溶栓治疗，促进脑功能的恢复［１］。Baird曾论证过MRI扫描脑组织缺血损伤较早期DWI扫描缺血损伤有显著扩大。他们是针对DWI阳性的，要结合时间和DWI的变化，随着时间的推移，DWI的体积和阳性率应该明显增加。我们临床很难掌握的标准就是TIA和脑梗死，灌注成像在超早期脑梗死以及半暗带的判断方面结合DWI有意义，但是我们应用DWI判断TIA或者脑梗死也是一种有意义的方法。通过我们临床观察，在超早期我们利用很短的时间给患者做DWI可以分析判断是不是TIA或者脑血栓形成，有一定的临床指导意义。对于我们现今在做的溶栓治疗制定相对的参考指标,我们可以对6小时以内的溶栓时间提出宽限。我们也可以在医疗保护方面提供证据。但是我们临床观察例数少，还需要继续积累资料，理论需要进一步的完善、加强。
参考文献
1 韩鸿宾，谢敬霞.MR扩散成像在脑梗死早期诊断中的应用.中华放射学杂志，1998,32（6）:384~386
