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专家介绍

核磁共振

关键词:核磁共振

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核磁共振-临床诊断

与1901年获得诺贝尔物理学奖的普通X射线或1979年获得诺贝尔医学奖的计算机层析成像(computerized tomography, CT)相比,磁共振成像的最大优点是它是目前少有的对人体没有任何伤害的安全、快速、准确的临床诊断方法。如今全球每年至少有6000万病例利用核磁共振成像技术进行检查。具体说来有以下几点:

对人体没有游离辐射损伤;

各种参数都可以用来成像,多个成像参数能提供丰富的诊断信息,这使得医疗诊断和对人体内代谢和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值变大,而肝癌的T1值更大,作T1加权图像,可区别肝部良性肿瘤与恶性肿瘤;

通过调节磁场可自由选择所需剖面。能得到其它成像技术所不能接近或难以接近部位的图像。对于椎间盘和脊髓,可作矢状面、冠状面、横断面成像,可以看到神经根、脊髓和神经节等。能获得脑和脊髓的立体图像,不像CT(只能获取与人体长轴垂直的剖面图)那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位;

能诊断心脏病变,CT因扫描速度慢而难以胜任;

对软组织有极好的分辨力。对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT;

原则上所有自旋不为零的核元素都可以用以成像,例如氢(1H)、碳(13C)、氮(14N和15N)、磷(31P)等。

核磁共振-临床意义

适应症:

神经系统的病变包括肿瘤、梗塞、出血、变性、先天畸形、感染等几乎成为确诊的手段。特别是脊髓脊椎的病变如脊椎的肿瘤、萎缩、变性、外伤椎间盘病变,成为首选的检查方法。

心脏大血管的病变;肺内纵膈的病变。

腹部盆腔脏器的检查;胆道系统、泌尿系统等明显优于CT。

对关节软组织病变;对骨髓、骨的无菌性坏死十分敏感,病变的发现早于X线和CT。

磁共振最常用的核是氢原子核质子(1H),因为它的信号最强,在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括:(a)质子的密度;(b)弛豫时间长短;(c)血液和脑脊液的流动;(d)顺磁性物质(e)蛋白质。磁共振影像灰阶特点是,磁共振信号愈强,则亮度愈大,磁共振的信号弱,则亮度也小,从白色、灰色到黑色。各种组织磁共振影像灰阶特点如下;脂肪组织,松质骨呈白色;脑脊髓、骨髓呈白灰色;内脏、肌肉呈灰白色;液体,正常速度流血液呈黑色;骨皮质、气体、含气肺呈黑色。

颅脑及脊柱、脊髓病变,五官科疾病,心脏疾病,纵膈肿块,骨关节和肌肉病变,子宫、卵巢、膀胱、前列腺、肝、肾、胰等部位的病变。

优点:1.MRI对人体没有损伤;

2.MRI能获得脑和脊髓的立体图像,不像CT那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位;

3.能诊断心脏病变,CT因扫描速度慢而难以胜任;

4.对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT。

核磁共振检查的注意事项

由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场,因此,装有心脏起搏器者,以及血管手术后留有金属夹、金属支架者,或其他的冠状动脉、食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者,绝对严禁作核磁共振检查,否则,由于金属受强大磁场的吸引而移动,将可能产生严重后果以致生命危险。一般在医院的核磁共振检查室门外,都有红色或黄色的醒目标志注明绝对严禁进行核磁共振检查的情况。

身体内有不能除去的其他金属异物,如金属内固定物、人工关节、金属假牙、支架、银夹、弹片等金属存留者,为检查的相对禁忌,必须检查时,应严密观察,以防检查中金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管和重要组织,产生严重后果,如无特殊必要一般不要接受核磁共振检查。有金属避孕环及活动的金属假牙者一定要取出后再进行检查。

有时,遗留在体内的金属铁离子可能影响图像质量,甚至影响正确诊断。

在进入核磁共振检查室之前,应去除身上带的手机、呼机、磁卡、手表、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属项链、金属耳环、金属纽扣及其他金属饰品或金属物品。否则,检查时可能影响磁场的均匀性,造成图像的干扰,形成伪影,不利于病灶的显示;而且由于强磁场的作用,金属物品可能被吸进核磁共振机,从而对非常昂贵的核磁共振机造成破坏;另外,手机、呼机、磁卡、手表等物品也可能会遭到强磁场的破坏,而造成个人财物不必要的损失。

近年来,随着科技的进步与发展,有许多骨科内固定物,特别是脊柱的内固定物,开始用钛合金或钛金属制成。由于钛金属不受磁场的吸引,在磁场中不会移动。因此体内有钛金属内固定物的病人,进行核磁共振检查时是安全的;而且钛金属也不会对核磁共振的图像产生干扰。这对于患有脊柱疾病并且需要接受脊柱内固定手术的病人是非常有价值的。但是钛合金和钛金属制成的内固定物价格昂贵,在一定程度上影响了它的推广应用。

MRI检查适应症

1、神经系统病变:脑梗塞、脑肿瘤、炎症、变性病、先天畸形、外伤等,为应用最早的人体系统,目前积累了丰富的经验,对病变的定位、定性诊断较为准确、及时,可发现早期病变。

2、心血管系统:可用于心脏病、心肌病心包肿瘤心包积液以及附壁血栓、内膜片的剥离等的诊断。

3、胸部病变:纵隔内的肿物、淋巴结以及胸膜病变等,可以显示肺内团块与较大气管和血管的关系等。

4、腹部器官:肝癌、肝血管瘤肝囊肿的诊断与鉴别诊断,腹内肿块的诊断与鉴别诊断,尤其是腹膜后的病变。

5、盆腔脏器;子宫肌瘤、子宫其它肿瘤、卵巢肿瘤,盆腔内包块的定性定位,直肠、前列腺和膀胱的肿物等。

6、骨与关节:骨内感染、肿瘤、外伤的诊断与病变范围,尤其对一些细微的改变如骨挫伤等有较大价值,关节内软骨、韧带、半月板、滑膜、滑液囊等病变及骨髓病变有较高诊断价值。

7、全身软组织病变:无论来源于神经、血管、淋巴管、肌肉、结缔组织的肿瘤、感染、变性病变等,皆可做出较为准确的定位、定性的诊断。

核磁共振-核磁共振谱仪

核磁共振谱仪分为两大类,即连续谱核磁共振谱仪及脉冲傅立叶变换核磁共振谱仪。

前者将单一频率的射频场连续加在核系统上,得到的是频率域上的吸收信号和色散信号。后者将短而强的等距脉冲所调制的射频信号加到核系统上,使不同共振频率的许多核同时得到激发,得到的是时间域上的自由感应衰减信号(FID)的相干图,再经过计算机进行快速傅立叶变换后才得到频率域上的信号。

核磁共振-发展研究

1991年,58岁的瑞士化学家Richard R. Ernst已是功成名就,正马不停蹄地绕着地球领奖颁奖。在从莫斯科飞往纽约的泛美航空公司的班机上,他被机长告知了得诺贝尔化学奖的消息。在大西洋上空海拔一万多米的驾驶舱中,Ernst听取了来自瑞典皇家科学院,瑞士总统和他在苏黎士理工的同仁们的祝贺。据说,Ernst在说了不胜荣幸之类的客套话后,接着就问到:“谁是另外两个获奖者?”他急于想知道谁将和他瓜分那一百万美元的奖金。那年得诺贝尔化学奖的,只有Ernst一人。

核磁共振能得到化学家的青睐,源于一种叫“化学位移”(chemical shift)的现象。产生这种现象的原因,是因为围绕原子核旋转的电子改变了原子核周围的磁场强度,因而使原子核的共振频率发生了位移。于是,通过检测原子核的共振频率,就可以推算出其所处的电子也就是化学环境,核磁共振波谱学便应运而生了。

然而Ernst以前的核磁共振实验,用来激发原子核能级跃迁的电磁波都是单一频率的。要想捕捉到不同共振频率的原子,科学家们必须不厌其烦地改变磁场的强度,以使原子核的能级和电磁波的频率吻合,这样的实验是极其繁琐和费时的。Ernst率先发明了用脉冲信号取代单一频率电磁波的方法,脉冲信号包含的丰富的频率成分能一次性的把不同共振频率的原子核激发,这样只要对采集到的信号做一个简单的傅立叶变换,就可以得到样品的完整的核磁共振谱。Ernst的工作大大地改变了核磁共振波谱学的面貌,他创立的脉冲核磁共振和傅立叶分析理论对日后的成像研究也有巨大的影响,因为现代的成像技术多是在傅立叶空间采集数据,然后通过二维傅立叶变换进行图像重建。

如今核磁共振波谱学已经被广泛地应用于分析化学与结构化学的研究中,在关于蛋白质结构的研究上,开始和传统的X光晶体衍射的方法平分秋色。虽然核磁共振的方法在分辨率上尚不及X光晶体衍射,但因为核磁共振能直接对溶液中的蛋白质进行分析而不需要生成晶体,所以它在研究蛋白质三维结构的形成以及蛋白质之间的相互作用上,有其独到之处。2002年,诺贝尔化学奖的一半颁给了另一个在用核磁共振波谱学研究生物大分子结构方面有杰出工作的瑞士化学家Kurt Wüthrich,也许是因为这次是和另外两个做质谱仪的科学家平分,或者是得奖多次产生了审美疲劳,这一次在医学界并没有掀起太大的波澜。

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