MRI读片原则及常规序列判读

Struggle

该文章来源于对杨正汉教授视频讲解学习后的总结。
------MRI信号直接来源
------MRI读片原则
------MRI常规序列判读
T1WI、T2（FSE T2WI、GRE T2*WI)
FLAIR、DWI、


一、MRI信号来源

核磁----磁性原子核自旋产生的磁场
磁性原子核-----质子和中子其中至少有一个为奇数
质子为奇数，中子为奇数
质子为奇数，中子为偶数
质子为偶数，中子为奇数
何种原子核用于人体MRI成像？
用于人体MRI的为氢质子，原因有：
1、氢质子在人体常见磁性原子核中的磁化率最高（其实很低）；2、氢质子占人体原子的绝大多数；3、存在于各种有机物中，具有生物代表性；
所以我们通常所指的MRI为氢质子的MR图像
------那么是不是所有分子里的氢都能直接产生MR信号？
其实不是这样的，我们在人体的各种分子中，主要是两种成分会直接产生MR信号：1、多数组织信号来源于水分子中的氢；2、含脂肪组织的信号来源于甘油三酯中的氢（主要来源于其中的亚甲基）；
自由水和结合水
-------自由水：
1、分子是游离的，不依附于蛋白质，运动充分自由的水分子；2、MRI信号的主要来源；
--------结合水：
1、蛋白质水化层的水分子（例如像把水分子用胶水粘在蛋白质上面），自由运动受影响（因为其运动是随着大分子一起运动的）；2、不直接产生MRI信号；


以自由水为中心频率，频率低于它的是负值，频率比它高的是正的，自由水一般是跨越几十HZ到100多HZ的范围，而结合水跨越的范围几千甚至几万HZ的范围；而我们的射频脉冲的激励范围是针对自由水作为中心频率的，所以我们的射频脉冲范围是涵盖了自由水的，由此可见结合水中大部分的氢的进动频率不在射频脉冲的频率范围内，绝大部分的结合水就不会被激励，不会被激励自然也就不会产生信号，落在射频脉冲频率范围内的部分结合水可以被激励，但仍然不会产生信号，因为被激励的部分结合水，T2太短，信号无法被采集。

组织中的自由水：T2=50~150ms
组织中的结合水：T2=10~20us（0.01~0.02ms），信号还没来得及采集就没了
磁共振信号产生后什么时间开始采集？
TE
FSE T2WI，大于50ms
SE T1WI，8~20ms
GRE T1WI ，1~5ms
但是自由水和结合水是处于动态平衡的，自由水可以附着于蛋白质上形成结合水，结合水可上的水分子可以脱离蛋白质掉下来形成自由水；
结合水不能直接产生信号，但是它可以影响组织信号。
磁化传递效应，组织信号衰减
缩短T2，组织信号衰减
缩短T1，增加组织的信号强度
--结合水较容易接受自由水释放的能量
--加快组织的纵向弛豫，缩短组织T1
--在T1WI，结合水含量越高，组织信号越高
.脑白质信号高于灰质
.含较高浓度蛋白的黏液
.部分HCC、DN
...............
譬如T1上，脑白质比灰质信号高，是由于白质中的结合水比灰质中的多；
结合水中的氢进动频率范围很宽，多不能被激励
T2值很短，常规MRI采集不到信号
一个物资要能够直接产生MRI信号，需要满足三个条件：
1、含有氢质子，并具有足够量；（如胆碱、NAA等在MRI上的信号可忽略不计；把水及脂肪抑制后的MRS上才能探测到）。
2、进动频率在激励脉冲范围内；（蛋白质及大部分结合水不在此频率范围内）。
3、T2不能太短；（蛋白质及结合水的T2太短）。
在常规MRI序列上“可视”的物质
----自由水、甘油三酯
----其他物质信号微弱，或根本没有信号，但可以通过影响自由水弛豫间接改变信号
二、临床MRI读片基本原则

全面细致、正确参照、严格比对、精确测量
MRI信号分析的常见问题
---绝大多数数序列难以定量分析（无法测量）
---依靠信号高低进行分析（相对信号）
---参照组织的选择不同，导致判断错位
参照组织的选择原则
---均匀实质器官，选择相应正常组织
---不宜选择囊腔内液体作参照（差别太大，例如全国人民和姚明比身高，就基本都是矮个了）
---选择信号相对稳定组织作为参照
.（中枢神经病变）脑皮质，（肝脏病灶）正常肝实质，脾实质、肾实质
. 肌肉信号比较稳定，是良好的参照物（组织间隙或囊腔内病变）
举例：
如下图：右侧眼球内见类圆形异常信号灶，若以玻璃体作为参照物，则病灶表现为T1WI高、T2WI低信号，大家就会想到黑色素瘤？但若以肌肉为参照，病灶则表现为T1WI等信号、T2WI稍高信号，该病灶手术病理结果为神经鞘瘤。

选择正确参照组织的意义
选择肌肉或脑组织为参照物：
------T1WI高、T2WI低 提示含有顺磁性物质，真正的含黑色素的黑色素瘤。如下图

严格比对
影像学对比
------MRI不同序列、增强扫描的不同时相、不同方法的检查
------不同时间的检查（不单一比较最近一次检查，有的病灶变化比较轻微，但人眼识别有限度）
严格比对的内涵
----- 同方位、同层面、同病灶、同区域
严格对比的意义
------探寻病灶内不同基本病理变化
------有助于定性诊断
------有助于判断病变的动态变化
例：
此病例可见右肾上极一个类圆形异常信号灶，呈T1WI同相位均为低信号，内见2个高信号结节灶，反相位可见确定衰减并伴有勾边效应；（含有脂肪，血管平滑肌脂肪瘤？）
DWI表现整体为低信号，局部可见一点高信号灶；
T2WI混杂高信号，伴有包膜
CT上表现为边界清楚的等高密度灶，边界清楚，内见钙化，病灶内脂肪周围伴有环形钙化，（但所见过的AML里从没见过在脂肪周围有一圈钙化的。）
增强后明显不均匀强化
最终病理结果为肾脏透明细胞癌合并骨化生及骨髓化生；其中脂肪灶伴周围环形钙化——为骨化生，周围一圈高密度为骨样结构，而中央的脂肪密度为髓腔。

精确测量
测量常见问题
---感兴趣区ROI随意放置、部分溶剂效应
----严格比对不够、直接用MRI信号强度说事
准确测量的基本方法
----对比时：相同扫描，同一部分，ROI大小一致
----层厚足够薄、不同信号的区域分别测量
---ROI覆盖某均匀区域面积的60%
----MRI信号变化的可比性
.同一序列、同样参数、同一次扫描信号变化有可比性
三、T1WI、T2WI、FLAIR、DWI图像判读

T1WI图像判读
T1WI上影响组织信号高低的主要因素
——T1弛豫速度：越快，组织信号越高
.蛋白质含量、结合水含量、脂肪含量
.带有不成对电子的顺磁性物质可缩短组织T1
-正铁血红蛋白，糖原，黑色素等
——质子密度：越高，组织信号越高
.自由水含量，甘油三酯（亚甲基）含量
——T2WI污染：越严重，组织信号丢失越多
.顺磁性或超磁物质含量及其存在形式及位置
.TE长短：TE越长，T2污染也严重
——多数病变在T1WI上信号低于相应正常组织
——T1WI高信号的原因：亚急性出血，脂、浓蛋白液体、黑色素

T2WI图像判读
T2WI上影响组织信号高度的主要因素
——T2弛豫速度：越快，组织信号越低
.蛋白质及结合水含量，越高往往T2WI越低
.顺磁性或超磁性物质含量及其位置（细胞内或外）
T2缩短：
--细胞内正铁血红蛋白（明显缩短T2），细胞内脱氧血红蛋白，若在细胞外，则缩短T2的效应会明显减弱；
--含铁血红蛋白，黑色素
——质子密度：越高，组织信号越高
.自由水含量，甘油三酯（亚甲基）含量
——T1污染：越严重，组织信号越低（影响较小）
---多数病灶在T2WI上信号高于相应正常组织
---低信号：顺磁性物质、高浓度蛋白、压脂、质子密度、流空等
例图

T1、T2、增强

韧带、半月板、关节盂、

FLAIR图像判读
FLAIR序列信号特点：
基本对比为T2对比
———长TE、长TR
——没被IR脉冲抑制掉的组织表达T2特征
混杂有T1对比
——IR脉冲，长T1
——组织T1值越接近脑脊液，信号抑制越明显
——T1不太长组织，信号抑制不明显，主要表达T2特征
——明显短T1的组织，呈现明显高信号，除非T2很短
质子密度也影响组织信号
FLAIR可以理解为纯水样液体抑制后的T2WI
FLAIR呈现高信号：短T1，同时T2不太长的组织
长T2，同时T1不很长的组织
FLAIR呈现低信号：明显长T1液体（接近脑脊液）
质子密度很低的组织（如韧带、半月板等）
T2很短的组织
FLAIR呈现等信号：T1及T2效应恰好抵消的组织

FLAIR高、T2高

DWI图像判读
（自由水扩散自由，信号衰减多；结合水扩散受限，信号衰减少。×）
DWI：无创探测活体组织中水分子扩散的唯一方法
信号来源于组织中的自由水
结合水尽管运动受限，但仍不能产生信号
不同组织对自由水扩散程度不同
产生DWI对比
检测组织中自由水限制扩散的受限程度
各向同性扩散：各方向扩散受限程度相同（肝实质）
各向异性扩散：各方向扩散受限程度不同（白质纤维素）
DWI是描述组织中水分子扩散受限程度的不同；除了纯水样成分（如脑脊液），其他组织均存在扩散受限；神经组织及淋巴组织扩散受限程度高于其他一般组织
DWI上组织信号高低受很多因素影响ADC组织因素（T2值、扩散受限程度）、成像参数（b值）、其他因素（参照物）。所以DWI高信号就认为是扩散受限加重是错的
正确评估DWI需要观察：b=0（T2WI），高b值DWI，ADC图；找好参照物；肉眼观察与半定量分析相结合
在b=0(T2WI)的基础上，施加扩散梯度场（b值），所有组织的信号都衰减，DWI上所见为衰减后组织中残留的信号
DWI上组织信号高低的主要影响因素：b=0原始信号强度（越高，越容易在DWI上保留高信号），T2值，组织含水量；衰减信号越多，DWI上残留信号越低，b值越大，组织信号衰减越多（所有组织）；扩散越受限，越容易在DWI保留高信号

DWI上呈现高信号的可能原因：
T2WI等信号时：组织扩散受限加重，信号衰减比其他组织少
T2WI高信号时：扩散受限加重，信号衰减比其他组织少，DWI上相对信号更高（扩散受限加重）。扩散受限不变，信号衰减与其他组织一致（T2穿透效应）。扩散受限减轻，信号衰减比其他组织多，但T2WI信号不太高（T2穿透效应）
T2WI低信号时：组织扩散及其严重，信号减少，其他组织衰减多

T2高、DWI高、ADC低

T2高、DWI高、ADC低

T2高、DWI高、ADC等

T2高、DWI高、ADC等

T2高、DWI稍高、ADC稍高

图

T2低、DWI稍高、ADC低

前列腺癌，T2低、DWI高、ADC低

T2低、DWI高、ADC低
小结
组织MRI信号的直接来源：自由水、甘油三酯
结合水、蛋白质、钆对比剂等其他物质无信号或基本忽略不计
这些物质主要通过影响自由水弛豫，间接影响组织信号强度
临床MRI读片原则：前面细致，正确参照，严格比对，精确测量

来源：https://www.toutiao.com/article/6981256743200244256
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