正常组织和病理组织的MR信号特点.doc
- 文档编号:1255692
- 上传时间:2022-10-19
- 格式:DOC
- 页数:9
- 大小:51KB
正常组织和病理组织的MR信号特点.doc
《正常组织和病理组织的MR信号特点.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《正常组织和病理组织的MR信号特点.doc(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
正常组织和病理组织的MR信号特点
了解人体正常组织和病理组织的MR信号特点不仅仅是MR诊断的基础,同样也是我们技术人员所必备的基础知识之一。
我们可以这样设想,如果一个技术员不懂得正常,怎能看出异常所在;看不出异常,就不知道所扫描的区域该不该增强,或是选用何种最佳序列去区分病变,最终导致让病人来回几趟,或是找一个“拐杖”、让医生坐在身边把关,才获得一个较为满意的诊断报告。
因此,有必要将人体正常组织和病理组织的MR信号特点作一简要概述。
一、人体正常组织MR信号特征
MR的信号强度是多种组织特征参数的可变函数,它所反映的病理生理基础较CT更广泛,具有更大的灵活性,MRI信号强度与组织的弛豫时间、氢质子密度、血液或脑脊液流动、化学位移及磁化率有关,其中弛豫时间,即T1和T2时间,对图像对比起着重要的作用,它是区分正常组织、病理组织及组织特性的主要诊断基础。
1、脂肪、骨髓:
组织脂肪的T1短、T2长、Pd高,根据信号强度公式,质子密度大和T1值小,其信号强度大,故不论在T1WI、T2WI和PdWI图像上均呈高信号,与周围长T1组织形成良好对比,尤其在使用短TR检查时,脂肪组织的分界线明显,信号高、呈白色。
但随着TR的延长,在T2WI图像上脂肪信号有逐渐衰减降低之势,这是脂肪抑制技术的基础;倘若为质子密度加权像,此时脂肪组织仍为高信号,但周围组织的信号强度增加,使其对比度下降。
骨髓内因含有较多的脂肪成分,在MR扫描图像上亦呈高信号,和脂肪组织信号有相似的特征。
因此,MR骨髓成像技术对于骨髓疾病、尤其是对于早期的骨髓转移或骨髓瘤等特别敏感,故临床上有着广泛的用途。
2、肌肉、肌腱、韧带:
肌肉组织所含的质子明显少于脂肪和脊髓,它具有较长的T1和较短的T2值,根据强度公式,当T1弛豫增加和T2减少时信号强度较低,所以在T1加权像上,因使用的TR值较短,使质子的磁化恢复不完全,信号强度较低,影像呈灰黑色;随着TR的延长,信号强度增加,在T2加权像上,因具有短T2的弛豫特点,信号强度增加不多,影像呈中等灰黑色,故在T1WI、T2WI和PdWI上均呈中等强度信号(黑灰或灰色)。
肌腱和韧带组织含纤维成分较多,其质子密度低于肌肉,其信号强度较肌肉组织略低,该组织也有长T1和短T2,其MR信号为等信号或较低的信号。
3、骨骼、钙化:
骨骼和钙化内含大量钙质,水分含量甚少、氢质子很少,根据信号强度公式,在N(H)值趋向于0时,I值主要按N(H)值的变化而改变,而较少受到TR、TE、T1、T2的影响,故其T1值很长、T2值很短、Pd很低,所以无论T1WI、T2WI和PdWI图像上均呈信号缺如的无(低)信号区。
特殊情况下,由于钙化颗粒与蛋白结合时,其T1加权像表现为高信号,故在MR扫描图像上不易显示出早期的骨质破坏及较小的钙化灶是其缺点。
颅内钙化在T1加权像偶可表现为高信号。
CT扫描可见典型的钙化密度,MRIT1加权像为高信号,T2加权像为等或低信号,梯度回波序列扫描为低信号。
实验证明,钙化在T1加权像上的信号强度与钙化颗粒的大小及钙与蛋白结合与否有关。
当微小的钙化颗粒结晶具有较大的表面积,并且钙的重量百分比浓度不超过30%时,钙化即可表现出高信号。
钙化颗粒表面积对水分子T1弛豫时间的影响类似于大分子蛋白,距钙结晶表面近的水分子进动频率接近于Larmor共振频率时,其T1加权表现为高信号。
总之,发现钙化MRI检查不如CT敏感,小的钙化不易发现,大的钙化还需与铁的沉积等现象相鉴别。
4、软骨:
软骨组织分为纤维软骨和透明软骨,纤维软骨其组织内的质子密度明显高于皮质,且组织具有较长的T1和较短T2弛豫特征,该处信号强度比骨髓和钙化略高,但因其具有一定的质子密度,故在T1、T2加权像上信号强度不高,呈中低信号;透明软骨含水75%~80%,且T1和T2较长,Pd高,故在T1WI图像上因T1值较长,呈较低信号;而在T2WI和PdWI图像上因T2值长,信号呈中等灰色信号。
5、气体:
根据信号强度公式,当N(H)趋向零时,其强度也趋向于零,故表现为黑色无信号区,这一点在任何脉冲,不管如何改变TR、TE,都不会改变,因此信号强度已与TR、TE、T1或T2无关。
在人体组织中没有比气体更黑的组织。
气体的T1值很长,T2值很短,Pd很低,故在各种成像图像上肺组织均呈较低信号。
在反转恢复序列中,若采集信号的时间过短,组织处于负磁化区,则长T1组织可呈现类似气体的黑色无信号,且其中无任何结构,但其与周围组织有白色边缘,这是在采集信号时仅根据信号的幅值,而致相位错位所致。
6、水分:
人体正常组织中MR信号80%来自细胞内,20%来自细胞外。
组织水对MR信号的形成贡献最大。
水的T1值较长,T2值明显延长,故在T1WI图像上呈较低信号,T2WI图像上信号明显增加,呈鲜明的高信号为其特征。
鉴于MRI对于组织水含量的轻微增减有明显的敏感性,研究水与MR信号强度的相关性是MRI不可缺少的一个课题。
纯水的T1和T2弛豫时间很长,组织的含水量稍有增加,不论是自由水还是结合水都会使MR信号发生变化,相比之下后者更为明显。
单独的水分子很小,它们处于平移、摆动和旋转运动之中,具有较高的自然运动频率,这部分水称为自由水(bulkphase);如果水分子依附于较大分子,如:
蛋白质,它的运动频率就会降低,这部分水称为结合水(hydrationlayer)。
T1反映了这些分子运动频率与Larmor共振频率之间的关系,当两者接近时,T1弛豫有效、快速;当两者差别较大时,T1弛豫效果差,且速度缓慢。
自由水的运动频率明显高于Larmor共振频率,因此T1弛豫缓慢,T1时间较长;崐较大的分子蛋白质其运动频率明显低于Larmor共振频率,故T1弛豫同样缓慢,T1时间也很长;结合水运动频率介于自由水和大分子之间,接近Larmor频率,因此T1弛豫明显缩短,致使T1加权像上信号增强。
认识自由水与结合水的特点,有助于认识病变的内部结构,有利于诊断的定性。
例如:
CT检查由于囊性星形细胞瘤的密度与脑脊液密度近似而难以鉴别,而MRI检查由于囊性星形细胞瘤中的液体富含蛋白质,其T1时间短于脑脊液,在T1加权像中,其信号高于脑脊液。
又如:
MRI较CT更能显示脑软化,脑软化在显微镜下往往有较多由脑实质分隔的小囊组成,这些小囊*近蛋白质表面的膜状结构,具有较多的结合水,故T1缩短,其图像比CT显示得更清楚,所以MRI所见较CT更接近于病理所见。
再如:
脑阻塞性脑积水时,脑脊液是自由水,它渗漏进脑白质后变为结合水,在T1加权像中信号明显高于脑脊液,而在T2加权像中又低崐于脑脊液信号。
病变内如蛋白含量高,结合水含量也较高,由于缩短了T1时间,使病变如垂体脓肿在T1加权像中信号很强。
7、血流:
快速流动的血液因其“流空效应”,在各种成像上均低(无)信号血管影;而缓慢或不规则的血流,如:
湍流、旋流等,血管内信号增加且不均匀。
8、淋巴结:
淋巴结组织的质子密度较高,且具有较长的T1和较短的T2弛豫特点。
根据信号强度公式,质子密度高,信号强度也高。
但在T1WI时,因其长T1特点,使其信号强度不高,呈中等信号;而在T2WI上,因其T2不长,使信号强度增加也不多,也呈中等信号。
二、病理组织的MR信号分析
病理过程随病程及治疗情况不同而表现各异,MR技术中其信号强度的特点,严格遵循信号强度公式所规定的参数变量关系,不同的病理及病变组织具有不同的质子密度、液体流速、T1和T2弛豫时间,在实际技术中采用不同的脉冲序列,将表现不同的信号强度,掌握这些变化特征有助于病变的定性诊断。
1、水肿:
无论何种类型水肿,细胞内或组织间隙内的含水量增加,均使T1值和T2值延长,Pd值降低,故在T1WI和PdWI图像上水肿区呈较低信号,而在T2WI图像上则呈明显的高信号,对比鲜明。
下面就脑水肿的3种类型,即血管源性水肿、细胞毒素水肿及间质性水肿分述如下。
(1)血管源性水肿:
最常见于脑水肿,是由血脑屏障破坏所致,血浆由血管内漏出进入细胞外间隙,这是血管源性水肿的病理生理基础。
血管源性水肿主要发生在脑白质中,结构致密的脑灰质通常不易受影响,典型的血管源性水肿呈手指状分布于脑白质之中,常见于肿瘤、出血、炎症、以及脑外伤等脑部疾患中。
它是以结合水增多为主,自由水增加为辅,早期只在T2加权像上显示,CT通常无明显异常。
血管源性水肿的较早显示,往往提示存在一个较早期或较局限的脑部疾患,这种病变和肿瘤鉴别需采用长TE序列,使TR延长,水肿信号增强,而肿瘤信号基本不增加,必要时进行Gd-DTPA增强扫描。
(2)细胞毒素水肿:
是缺血造成,常见于急性脑梗塞。
它是由于缺氧使ATP减少,钠-钾泵功能失常,钠与自由水进入细胞,造成细胞肿胀,细胞外间隙减少,使脑白质与脑灰质同时受累。
急性脑梗塞有时在T2加权图像上其边缘信号较高,由于细胞毒素水肿出现和存在的时间不长,有时与血管源性水肿同时存在,在MRI上要绝对区分尚有一定困难。
(3)间质性水肿:
由于脑室内压力增高,出现脑脊液经室管膜迁移到脑室周围脑白质的病理生理表现。
在脑室压力高时,如:
急性脑积水或交通性脑积水,T2加权图像上于脑室周围可出现边缘光整的高信号带;在脑室内压力恢复到近乎正常时(如代偿期),上述异常信号又消失,常发生在脑室旁,尤其是在侧脑室旁。
由于含较多的结合水,在T2像上呈高信号,在质子密度加权像上,它与脑脊液更有明显的对比。
间质性水肿的信号明显高于脑室内脑脊液的信号强度,其原因除崐上述两者含有水的物理状态不一样(脑脊液为自由水,间质性水肿为结合水)外,主要是脑室内脑脊液受搏动性运动影响,造成氢质子的失相位,致脑脊液信号强度减弱。
值得一提的是,要注意间质性水肿与白质脑病鉴别,后者多见于老年血管病患者。
尽管脑室系统也扩大,但它是脑白质萎缩造成的,脑室内压力不高,有时MRI难以区别,应结合病史进行鉴别。
由于组织含水量的轻微改变即可造成MRI信号强度的明显变化,MRI在检出水肿较其他影像学方法敏感,与CT相比,它对水肿类别、程度及范围的显示更接近于病理。
2、出血:
出血在中枢神经系统疾病中常见,按出血部位可分为硬膜下、蛛网膜下腔、脑内及脑室内出血,它们均有一个基础疾病,如:
外伤、变性血管病、血管畸形、肿瘤或炎症。
MRI在显示出血、判断出血原因以及估计出血时间方面有独特作用,其中以脑内血肿MRI信号演变最具有特征性。
较多血液由血管内溢出后,在局部脑组织内形成血肿。
随着血肿内血红蛋白的演变以及血肿的液化、吸收,MRI信号也发生一系列变化。
因此,探讨血红蛋白及其衍生物的结构对于认识与解释血肿MRI信号甚为重要。
血肿的信号强度随血肿期龄而发生变化,非外伤性出血95%为动脉富含氧血红蛋白,氧合血红蛋白释放出氧气后转化为去氧血红蛋白,血液去氧血红蛋白的含量增高。
氧合血红蛋白与去氧血红蛋白中含有的铁均为二价还原铁,还原铁是血红蛋白携带氧气、释放氧气、行使其功能的物质保证。
人体内维持血红蛋白铁于二价状态的关键在于红细胞内多种代谢途径,其结果阻止了有功能的亚铁血红蛋白变为无功能的正铁血红蛋白。
血液从血管中溢出,血管外红细胞失去了能量来源,细胞内多种代谢途径丧失。
同时由于红细胞缺氧,血肿内含氧血红蛋白不可逆地转化为去氧血红蛋白,最终变为正铁血红蛋白,还原铁转化为氧化铁,最后经吞噬后,形成含铁血黄素。
故MRI表现为4期,即超急性期、急性期、亚急性期和慢性期。
(1)超急性期:
出血时间不超过24小时。
由于氧合血红蛋白内电子成对,不具顺磁性,故在T1加权像上为等信号或稍低信号,T2加权像上为稍高信号,说明新鲜出血为抗磁性,它不引起T2弛豫时间缩短。
(2)急性期:
一般为1 ̄3天,该期红细胞内为去氧血红蛋白,它有4个不成对电子,具有顺磁性,但它的蛋白构形使水分子与顺磁性中心的距离超过3埃,因此,并不显示出顺磁效应,T1加权像仍成稍低信号。
但由于它具有顺磁性,使红细胞内的磁化高于红细胞外,当水分子在红细胞膜内外弥散时,经历局部微小梯度,使T2弛豫时间缩短,T2加权呈低信号。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 正常 组织 病理 MR 信号 特点