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'[临床医学]实用磁共振成像技术 一、MRI脂肪抑制技术（一）MRI检查使用脂肪抑制技术的意义1、脂肪组织的信号特点，有利于病变的检出。2、脂肪组织的信号特点，也可能降低MR图像质量，影响病变的检出。（1）脂肪组织引起的运动伪影；（2）水脂肪界面的化学位移伪影；（3）脂肪组织的存在降低了图像的对比，如肝、骨髓；（4）脂肪组织的存在降低增强扫描的效果。 3、主要意义（1）减少伪影；（2）增加图像的组织对比；（3）增加增强扫描的效果；（4）鉴别病灶内是否含有脂肪。（二）与脂抑制技术相关的脂肪组织特性1、脂抑制技术的机理：（1）脂肪和水的化学位移（2）脂肪与其它组织的纵向弛豫差别。2、化学位移现象：同一磁性原子核如果在不同分子中，即便处于同一均匀的主磁场中，其进动频率也存在差别，这种现象称为~。 2、STIR技术：常用的基于脂肪组织的短T1技术。TI是T1值的69%，场强不同TI不同，1.5TTI=140－175ms；1.0TTI=125－140ms；0.5T85－120ms0.35T75－100ms0.2T60－80ms　1）优点：　（1）场强依赖性低；　（2）磁场均匀度要求较低；　（3）大FOV扫描也能取得较好的脂抑效果。　2）缺点：　（1）信号抑制的选择性较低；　（2）SNR低，TR延长，扫描时间延长；　（3）一般不能用于增强扫描。 3、频率选择反转脉冲脂肪抑制技术：特点是即考虑了脂肪组织的短T1特性，又考虑了脂肪的进动频率。在RF前，对三维容积进行预脉冲激发，带宽窄，中心频率为脂肪的进动频率，仅有脂肪组织被激发，预脉冲略大于90°，因此从反向到零所需时间很短，选择很短的TI（10-20ms）则仅需一次预脉冲激发就能对三维扫描容积内的脂肪组织进行很好的抑制，因此采集时间略有延长，GE称为SPECIAL（Spectralinversionatlipias）。 1）优点：（1）少量增加扫描时间（2）一次激发可完成三维容积内的脂肪抑制；（3）几乎不增加人体对射频能量的吸收。2）缺点：（1）低场强机上不能进行；（2）对磁场均匀度要求高。一般用于三维快速GRE序列，STIR序列采用180°反转脉冲可增加STIRT2WI技术的特异性。4、预饱和带技术：该区域的任何质子的信号都受到抑制，主要用于抑制腹壁运动伪影响。 二、化学位移成像也称同相位/反相位成像，基于化学位移效应，脂肪质子进动频率略低于水质子，进动频率差别是恒定的147HZ/T。（一）原理：钟表效应：激发→水与脂肪中的质子12点相位相聚→关闭RF→相位离散，6点采集到的信号,相当于两种组织信号相减的差值，图像为反相位图，12点同相位。 两种质子相位一致反相位同相位 （二）化学位移成像技术的实现同相位TE=1000ms÷[147HZ/T×场强(T)]，1.5TTE=4.5ms，反相位TE=同相位TE/2=2.2ms，选用双回波。（三）临床应用1、反相位图像的特点：（1）水脂混合组织信号明显衰减；水70%，脂30%。（2）纯脂肪组织的信号没有明显衰减。（3）勾边效应：反相位图上，周围含有脂肪组织的脏器边缘会出现一条黑线，把脏器的轮廓勾画出来 2、临床应用：主要用于腹部脏器（1）肾上腺病变的鉴别诊断，肾上腺腺瘤中常含脂质，反相位图上信号强度明显下降。（2）脂肪肝的诊断与鉴别诊断：对脂肪肝的诊断优于常规MRI。（3）判断肝脏局灶性病灶内是否有脂肪存在。（4）肾癌和肾脏血管平滑肌脂肪瘤的诊断。 三、MR扩散加权成像（diffusion-weightedimagingDWI）（一）扩散的基本概念1、扩散：是指分子热能激发而使分子发生一种微观、随机的平移运动并相互碰撞，也称分子的热运动或布朗运动。1）自由扩散运动。2）限制性扩散。DWI是通过检测人体组织中水分子扩散运动受限制的方向和程度等信息，间接反应组织微观结构的变化。 限制性扩散是对称的—各向同性扩散；限制性是不对称的—各向异性扩散。白质纤维束。（二）DWI的原理RF→相位一致，关闭RF→质子失相位，宏观横向磁化矢量衰减；施加梯度场→失相位，致质子宏观磁化矢量衰减，MR信号下降。SE-EPI180°RF两侧各施加一个梯度场，称其为扩散敏感梯度场。失相位分两种情况：（1）无位移的质子：无信号衰减；（2）位移的质子：失相位使信号下降。水分子经历磁场变化越大，则信号衰减越明显，信号衰减越明显，说明其扩散越自由。 DWI通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化，来检测组织中水分子扩散状态（自由度及方向），可间接反应组织微观结构特点及变化。（三）DWI技术要点1、DWI组织信号衰减的影响因素：（1）扩散敏感梯度场的强度：越大，衰减越明显；（2）持续时间：越长，衰减越明显；（3）两个梯度场的间隔时间：越长，越明显；（4）组织中水分子的扩散自由度：越自由，衰减越明显。 2、b值及其对DWI的影响b值：施加的扩散敏感梯度场参数称为b值（扩散敏感系数）。b值越高对水分子运动越敏感。b值增高带来的问题：（1）信号衰减明显，信噪比↓；（2）延长TE，进一步使信噪比↓；（3）梯度脉冲对周围神经的刺激。小b值：（1）SNR高；（2）水分子运动不敏感；（3）其它运动使组织信号衰减。脑组织DWI，b值800-1500S/mm2。 3、DWI的方向性：DWI只能反映扩散敏感梯度场方向上的扩散运动，其它方向上则不能测出。若在多个方向上施加梯度场（6个以上方向），则可对每个体素水分子的扩散各向异性做出较为准确的检测，称为扩散张量成像（diffusiontensorimagingDTI）可以很好的反映白质纤维走向。 4、扩散系数和表观扩散系数：DWI测出的不是真正的扩散系数，因此把检测到的扩散系数称为表观扩散系数（apparentdiffusioncoeffecientADC）。ADC=In（SI低/SI高）/（b高-b低）SI低：低b值信号强度，SI高：高b值信号强度（b值可为零）。In表示自然对数，要计算组织ADC值，至少需要2个以上不同b值。不施加梯度场，获得T2WI；施加，获得DWI，TR无限大，TE50-100ms，单层图像的TA10-100ms。ADC值越高，DWI图信号越低。 （四）单次激发SE-EPI序列 （五）DWI的临床应用1、脑：（1）超、急、亚急性脑梗塞DWI细胞毒性水肿，高信号，较T1、T2早；（2）多发性硬化活动期；（3）肿瘤、血肿、脓肿等。2、其它：肝、肾、乳腺、脊髓、骨髓。3、DTI：白质纤维束。 四、MRI灌注成像（perfusion-weightedimaging，PWI）反应的主要是组织中微观血流动力学信息。方法：（1）对比剂首次通过法；（2）动脉自旋标记法。 （一）对比剂首次通过法PWI的基本原理团注对比剂（Gd-DTPA）后，血流首次通过组织时引起T1或T2*弛豫率发生变化，导致组织信号强度的变化。检测对比剂首次流经组织时引起的信号强度变化，计算出组织T1或T2*弛豫率的变化，该变化代表组织中对比剂的浓度变化，浓度变化代表血流动力学变化，通过计算可获得组织相对血流量(rCBV)、血容量(rCBF)和平均通过时间(MTT)。信号强度随时间变化，常用序列为GRE-EPIT2*序列。 1、脑血容积指特定区域脑组织的血容量，通常用ml/100g。2、脑血流量：每单位时间内通过指定区域脑组织的血液体积。ml/100g*min3、平均通过时间：血流通过一个特定区域所需的平均时间。4、团注到达时间：团注对比剂团到达一个指定区域脑组织所需的时间。5、对比剂应用：GD-DTPA从扫描第4-5层起，注射0.1-0.2mmol/kg,3-5s团注完毕。团注方式、速度、用量以及患者全身血容量、心输出量影响血液动力学参数。以正常侧为标准自体同次比较。 （二）临床应用（1）脑组织PWI：缺血性病变、脑肿瘤。（2）心肌灌注：心肌缺血、心肌灌注储备。（3）肾脏血流灌注；（4）肝脏血流灌注等。 五、磁化转移技术（一）原理：施加偏离中心频率1000-1200HZ的饱和脉冲，自由水质子不能被激发，蛋白质分子和结合水质子被激发，获得能量传给自由水，这种能量传递称为磁化转移。RF激发未饱和的自由水，而饱合者不能激发。 磁化转移对比（magentizationtransfercontrast，MTC）：各种组织中均存在自由水与结合水，但程度不同，预脉冲使自由水饱合程度不同，信号不同程度↓，MT造成信号强度衰减程度也不同，由于磁化转移现象造成的对比被称为~。。施加MT后，骨骼肌衰减60%，脑白质衰减40%，灰质30%，血液15%。某些病变，早期自由水变化不大，SET1、T2无明显改变，结合水含量出现差别，MT可发现。 （二）MT技术的临床应用1、TOF-MRA：抑制静止组织信号，但对血流信号抑制少，小血管显示清楚，但扫描时间延长。2、增强扫描：未增强组织信号抑制，增强组织信号衰减不明显，增加对比。 3、磁化转移率的应用：MT与非MT扫描，对同一感兴趣区进行信号强度测量，可计算磁化转移率（MTR）。MTR=（SI-SIMT）/SI，也可通过计算机获得MTR图像。多用于多发性硬化（MS）和阿滋海姆氏病（AD）的研究。 六、功能成像MRI对组织磁化高度敏感的特点被用来研究人脑的功能，特别是大脑各功能区的划分，这就是磁共振功能成像，即fMRI。 1、生理学基础：（1）人脑可划分为许多精细功能区域，能设计各种激发方案分别进行研究。（2）在生理性脑活动与脑血流、脑血流容积和能量代谢之间有着直接联系。fMRI就是通过检测上述神经活动的伴随现象来建立脑功能图像的。磁共振的高时间分辨率和空间分辨率、无电离辐射可对脑的特性进行反复研究。 2、原理：血氧合水平磁共振成像法。在神经元活动时，局部脑组织血流、血流容积及血氧消耗均增加，但增加的比例有明显差异，这种差异使活动区的静脉血氧浓度较周围组织的浓度明显增高，即具有顺磁性的脱氧血红蛋白减少，表现为T2*延长，信号强度增加。 3、序列：EPI将平扫图像与诱发了神经元活动信息的图像相减就得到了所需的fMRI信号。目前研究取得大量成果的主要有视觉、运动、听觉和语言等方面。癫痫、精神病、手术定位等方面为fMRI研究的前沿课题。 左手屈伸运动(简单)左手对指运动(复杂) 第四节磁场生物效应在临床医学中的作用与机理磁场作用于生物体后，在生物体内引起一系列的生物学效应，为临床磁疗提供了理论基础。近年来，随着科学技术的迅猛发展，各类电磁治疗及生物磁场技术在医学临床中的应用越来越广泛。 第四节磁场生物效应在临床医学中的作用与机理目前，国内外用磁场疗法治疗多种疾病已收到良好的效果。但在采用磁疗方法中，应对磁场治疗疾病的作用机制比较清楚，选择合适的磁场参数，科学地利用磁场疗法，方可达到最佳效果。下面将对磁疗法在治疗各种疾病中的作用及其作用机理作一介绍。 第四节磁场生物效应在临床医学中的作用与机理一、电磁疗法在各种疾病治疗中的作用二、磁疗法治疗各种疾病的作用机制三、人体接触磁场的安全问题四、新的磁场疗法 一、电磁疗法在各种疾病治疗中的作用1.磁疗的镇痛作用2.磁疗对骨折愈合的促进作用3.磁场对心血管疾病的治疗作用4.磁场对癌瘤的作用5.其他 1.磁疗的镇痛作用磁场疗法具有消炎、消肿及止痛作用。应用磁场控制疼痛有一定效果。磁场常用于神经、肌肉和关节疼痛、痉挛性疼痛以及晚期癌症的疼痛等。 1.磁疗的镇痛作用低频电磁穴位疗法是低频脉冲电流和静磁场复合治疗的一种有效而无副作用、无损伤、无痛苦，操作简便的物理疗法，两者良好的镇痛作用早已被大量临床实践所证实。 1.磁疗的镇痛作用磁场疗法对各种关节炎、皮炎、末梢神经炎及外科损伤等疾病的治疗效果也相当好。对胃痉挛、胆道蛔虫症、肾结石等内脏反射痛的患者，经旋磁或磁感应治疗均可缓解症状。 2.磁疗对骨折愈合的促进作用低频脉冲电磁场、交变电磁场及恒定磁场对骨折愈合都有一定的治疗作用。脉冲电磁场治疗方法由美国矫形科专家Bassett提出并成功地应用于临床治疗。治疗时，将两个线圈置于骨折部位皮肤或石膏上。其主要优点是操作简便、无创伤、适应性广、无并发症及疗效不受其他因素影响。 2.磁疗对骨折愈合的促进作用低频电磁疗法有促进骨再生的代谢过程、促使纤维母细胞和成骨细胞较早出现、消除疼痛、减少功能障碍、增强抗生素的杀菌效力等作用。一定强度的恒定磁场也具有刺激骨痂形成、抗炎和降低凝血作用。 3.磁场对心血管疾病的治疗作用磁场对大鼠血液流变学指标、脑血管病患者离体血液流变学指标的影响研究及临床实验均表明恒定磁场和旋磁场可以改善血液的流变学特性，降低血液粘度，促进血液循环。 3.磁场对心血管疾病的治疗作用采用磁疗法可以治疗血液高粘滞综合征和预防心肌梗塞和脑血栓的形成。有人采用磁感应强度为0.005T，温度为21～41℃的磁热床疗法，患者经磁热床作用后全血粘度、血浆粘度、还原粘度、血沉、红细胞压积等指标均降低。 4.磁场对癌瘤的作用一些研究表明，磁场对肿瘤生长有抑制作用，能延长荷瘤鼠的存活时间。但这些实验只限于动物模型上，尚未进入临床应用。 4.磁场对癌瘤的作用磁场对动物接种瘤及瘤细胞的影响研究结果都表明恒磁场和脉冲磁场对癌瘤细胞有抑制或破坏作用。 4.磁场对癌瘤的作用方法：将磁性颗粒注入肿瘤组织内或注入供给肿瘤血液的动脉内，外加磁场作用，使动脉发生栓塞，造成肿瘤缺血而坏死；用高频电磁场诱导加热，使肿瘤产生凝固性坏死 5.其他临床上已将磁疗法应用于结石症、肠胃疾病、心脏传导异常、近视、面瘫、慢性胰腺炎等多种疾病的治疗中，并取得了一定的效果。 二、磁疗法治疗各种疾病的作用机制磁场对不同生物层次的诸多效应的综合表现是磁疗法治疗各种疾病的作用机制。1.磁场的血液微循环效应2.磁场的经络与神经调节效应3.磁场的免疫学效应4.磁场的细胞生物学效应 1.磁场的血液微循环效应磁场作用可改变血液流变特性，降低血液粘度、促进血液循环。影响血液粘度的主要因素之一是红细胞的聚集性。 1.磁场的血液微循环效应在磁场作用下，带电粒子荷电能力增强，红细胞表面负电荷密度增大，由于同号电荷间的静电斥力增加，促进红细胞聚集性减弱，从而降低血液粘度，血液中其他荷电离子，如钾、钙、钠、氯等，在磁场作用下，荷电能力增强，影响离子移动速度，改善血液流变特性，促进血液循环。 1.磁场的血液微循环效应磁场还作为一种物理因素，刺激末梢感受器，影响神经功能，可以反射性地引起血管扩张，血流加快。磁场作用下，提高新陈代谢而产生热，热可以刺激微血管，使血管扩张，血流加快。 1.磁场的血液微循环效应微循环与磁场治疗作用有密切的关系，磁场的消炎、消肿、止痛作用，微循环的参与是不可缺少的，通过改善微循环，促进渗出物的吸收与消散，降低组织间的张力，解除对神经末梢的机械压迫，而使肿胀减轻或消除，消除炎症，缓解疼痛。 1.磁场的血液微循环效应通过微循环的改善，有利于局部组织营养的加强，促进上皮与组织细胞的生长，加速组织的愈合。通过磁场作用，微循环改善后，血管平滑肌紧张度下降，血管扩张，外周阻力降低，有利于血压下降。磁场对血液流变特性的改善，可以治疗血液高粘滞综合征，预防心肌梗塞和脑血栓的形成。 2.磁场的经络与神经调节效应经络是运动气血、联络脏腑肢节、沟通上下内外的通路。经络又是电磁传导的通道。利用电磁刺激人体电磁场的敏感点──穴位，可以引起穴位局部的能量变化和电子活动，将电磁场能量转化成人体内气能量，疏通经络，调整机能。 2.磁场的经络与神经调节效应如电磁穴位疗法可通过经络穴位调整神经机能，使神经感觉冲动传导抑制，痛阈升高、交感神经兴奋性降低，从而达到良好的解疼和镇痛作用。 3.磁场的免疫学效应实验证明，磁场具有激活免疫机制、抗炎和抑制肿瘤生长作用。 3.磁场的免疫学效应目前，越来越多的研究表明，各种细胞因子在抗炎症、抗病毒及抗肿瘤反应中起着重要作用。磁场促进或抑制体内细胞因子的产生，调节免疫细胞活性，从而发挥作用。细胞因子是由淋巴细胞、单核细胞及其他细胞产生的包括白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子及多种细胞生长因子在内的近百种免疫功能调节物质。 4.磁场的细胞生物学效应大量的研究表明，电磁场可使细胞形态、DNA、RNA、蛋白质合成、跨膜转运、酶活性以及生物遗传等产生显著变化。 4.磁场的细胞生物学效应一些蛋白质和酶含有过渡族的金属离子，这些离子所在部位又常常是酶的活动中心。电磁场通过对这些离子的作用影响酶活性，进而影响这些酶参与的新陈代谢反应。 4.磁场的细胞生物学效应生物膜对Na+，K+,Ca2+离子的主动和被动输运不仅是细胞兴奋的基础，也是进行一些重要新陈代谢和能量转换过程的条件。电磁场对生物膜的离子转运能力的影响会导致一些生化和生理过程的变化，从而影响与生物电活动相关的各种过程。 4.磁场的细胞生物学效应电磁场促进组织修复的病理学基础是刺激细胞增殖。多数实验表明，低频电磁场会促进细胞增殖。其机制可能是，电磁场作用于胞膜受体，引起胞内CAMP水平改变，继而触发一系列磷酸化生物信号放大反应，而调控细胞增殖。 小结以上磁场效应在各种疾病治疗中起到直接或间接治疗作用。磁场疗法取得一定的效果可能是这些效应或更多效应的综合作用结果，这些不同层次的诸多效应是相互联系，相辅相成的，很少是其中一种效应作用的结果。因此，在采用磁场疗法时，要考虑到多种因素影响，选择合适的物理参数，取得最好的疗效。 三、人体接触磁场的安全问题随着科学技术和生产的发展，人们接触磁场的机会日益增多，强度也越来越大。例如磁性材料的生产，磁仪器的生产和使用，在强电流下工作，以及加速器、超导磁铁等的使用，都属强磁场的范畴。现就直流电、低频交流电和恒定或低频旋转磁场，讨论对人体生理功能的影响。 强磁场对人体生理状态的影响患植物神经系统失调(多数是暂时性的)；中枢神经机能衰退、激素失调，脑电波多发慢波和棘波且频率偏低，表现反应迟钝；头昏、记忆力减退、失眠、情绪欠佳、易疲劳等白血病发病率显著高于其他人 人体接触恒定磁场的安全标准问题由于对磁场生物效应的研究尚不够充分，而且磁场不象放射线对人体作用后效果那样明确和显著，所以目前尚无公认的安全标准。国内外已有一些研究机构和学者根据各国的实际情况，提出一些安全标准的建议，制定了一些相关的标准。 四、新的磁场疗法磁场治疗一些疾病，是指用不同类型的磁场作用于患处和穴位，以达到治疗目的。所用的磁场类型有:永磁片贴敷，旋转磁场，电磁场和综合应用等。 四、新的磁场疗法目前国内外用磁场治疗疾病已收到一定的或良好的效果。其中有些应用具有重复性的确切疗效，有些仍难以得出确切的结论。特别是国内应用磁场作用于不同穴位的实验性治疗，已得到迅速推广。 四、新的磁场疗法磁示踪法为了研究药物和毒物在人体中的趋向和代谢过程，可以用适当的方式把磁粉附着在药物上，然后通过测量人体有关部位的磁化率和剩磁场，能显示药物在体内各部分的分布，以了解药物作用效果和动力学过程。 四、新的磁场疗法磁靶向药物对于一些疑难病症的治疗，例如肿瘤和心脑血管疾病，所用化学药物往往有很强的副作用和毒性，造成对人体正常组织、细胞功能的破坏。采用磁靶向药物，可以使药物浓度浓集于病变部位发挥治疗作用，从而使用药量小、最大限度的减小副作用。 四、新的磁场疗法方法用一定方法使磁粉与药物相结合，然后用皮下或静脉注射，把药物－磁粉混合物注入人体内，在病患处外加一定磁场，即可把药物浓集并存留于病患部位。目前，国内外已对治疗肿瘤的磁靶向药物进行了较多的研究，并已开始了溶栓磁靶向药物的研究。 四、新的磁场疗法血液磁极化治疗学（Blood-MagnetTheroaphy）方法：将患者身上150-180ml的血液通过诱导、磁极化、补磁、导磁四步系统程序和积累、治疗、巩固三个周期对患者自身血液进行有序化、年轻化、净化技术处理，达到临床治疗多种疾病的目的。 四、新的磁场疗法血磁医学是我国沈阳血磁医院院长张兴东副教授创立和发明的，其特点和优势在于以患者自身血液为媒体，以病从血治为原则。研究和实践表明在治疗内科的心脑血管病、免疫系统病、代谢系统病、神经系统瘤、抢救各种急慢性中毒和外科创伤愈合，抗休克、抗感染、预防输血后肝黄等，血磁医疗均显示出显著的效果；在治疗吸毒和改善血站供血质量及老年病预防保健等领域的研究，更是前景灿烂。 四、新的磁场疗法血磁治疗的基本原理抽出的血液经过磁共振射频激发，离子氧活化及反电子自旋共振极化后，增强了红血球的稳定性，加快了血红蛋白的氧合过程，从而提高了动脉血中的氧分压和对组织的供氧能力。射频可直接作用于细菌和病毒的核酸蛋白质，使DNA有所改变，从而起到杀灭细菌和病毒的作用。少量经过处理的血液输体内以后，起到了强大的催化剂作用，通过人体的不断循环，使体内全部血液都具有加速氧化过程，改善微循环过程和供氧能力，降低血液粘稠度及血中过氧化脂水平，以增强机体免疫功能。 小结磁场疗法有如下一些优点：使用器械比较简单，易于制造，价格较低，操作简便，易于掌握；治疗时病人无痛苦，易于接收等。 小结磁场疗法注意的问题：不同磁场类型、不同磁场强度、梯度、频率和作用时间等条件的差异，产生的效果不同，甚至有相反的结果。必须在严格科学的动物实验和临床实验的基础上，制定出严格的治疗方案对治疗效果必须有科学的依据，找出明确的检验指标磁场不能包治百病，滥用的结果会造成混乱对磁场产生的副作用必须重视和认真研究'