第四节 磁共振成像

磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是腹部疾病诊断中非常重要的影像学检查方法。MRI在腹部成像的优势在于可以进行任意角度的图像重组、可获得同向性的高空间分辨率和高组织分辨率图像,有助于腹部疾病的全面显示。随着MRI技术的不断发展,对腹部一些微细结构如胰胆管、输尿管等结构的显示具有明显的优势,而且没有电离辐射,可以进行任意方位、多参数成像,已经成为许多腹部疾病诊断不可或缺的影像检查。目前,高场强MRI如3.0TMRI的迅速发展使成像更为精细,大大提高了临床诊治水平和科研能力。
一、磁共振平扫和增强
MRI检查序列多样,T 1WI、T 2WI、T 2-STIR、DWI等序列在腹部检查中广泛应用,在诊断过程中必须进行综合分析。MRI腹部检查前6~8小时病人应禁食禁水,并在医务人员指导下进行呼吸训练。常规采用横断面和冠状面成像,根据需要补充矢状位图像。层厚为6~8mm,间距为2mm。腹部增强扫描时经静脉注射顺磁性对比剂Gd-DTPA,目前也有国外学者发现锰聚合物作为对比剂在慢性肾病患者的增强检查中具有一定优势。一般采用动态增强扫描,对比剂用量为0.1~0.2mmol/kg,采用高压注射器或手动注射。注射完对比剂后开始扫描,连续采集4~6次,根据需要可以进行延迟扫描。与CT相比,MRI无电离辐射、选择参数多样且图像组织分辨率高,是腹部疾病诊断中不可或缺的检查手段。腹部疾病种类繁多,在MRI平扫和增强图像上表现各异,每一种表现形式都有其自身特征和病理基础。了解并掌握腹部基本病变的MR信号特征,对于腹部疾病的诊断非常重要。结合腹部常见病变的平扫和强化特点以及临床发生过程,才能对疾病性质做出综合判断。值得注意的是,有些腹部病灶的强化方式并不典型,如一些不典型肝癌和血管瘤强化方式可多样,并不符合典型的“快进快出”和“早出晚归”征象,并且同一病灶MRI增强扫描强化方式有时与CT增强扫描强化方式有一定差别,这可能是由于两者在扫描时间上和分辨率方面的不一致、不同造影剂在人群中的适应性差异等因素造成,在临床诊断过程中需要综合考虑。
对比剂在腹部疾病中的应用及不良反应参考本章第七节。
二、磁共振血管成像
磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)由于无创性、可在三维空间显影、操作简便易行等优势越来越多的应用于血管疾病的诊断中。其中,时间飞越法(TOF)和相位对比(PC)法主要用于评价脑血管病变,在腹部应用最多的是3D动态增强磁共振血管成像(three dimensional dynamic contrast enhanced magnetic resonance angiography,3D DCE-MRA)。扫描时,患者经肘静脉注射对比剂钆喷酸葡胺(Gd-DTPA),剂量一般为0.6ml/kg,流速为3ml/s,扫描层厚4mm,层间距2mm。扫描完成后通过容积再现(VR)及最大密度投影(MIP)技术进行重建,对血管进行三维显示。3D DCE-MRA在腹部血管性病变如门静脉瘤、腹主动脉瘤、肾血管病变的诊断中的价值已经得到了研究证实,为腹部血管成像提供了新的工具。
三、弥散加权成像
弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)技术早已广泛应用于颅内、腹部及盆腔等部位疾病的诊断当中,通过观察活体内水分子的微观运动进行成像,来反映组织内水分子的弥散运动状况,即为DWI技术。由于腹部器官易受呼吸、肠管蠕动等因素的影响,因此单次激发平板回波成像(echo planar imaging,EPI)和并行采集(如ASSET)等技术被应用在腹部DWI成像中,使扫描采集时间大大缩短,减少了运动伪影的产生,使DWI技术在腹部得以应用。
在DWI图像中,表观弥散系数ADC(apparent diffusion coefficient,ADC)可以用来评估弥散成像结果,也是DWI图像对比显示的主要取决因素。组织弥散受限程度越小,ADC值越高,信号衰减程度越大,在DWI图像上呈灰黑色;相反,弥散受限程度越大,ADC值越低,信号衰减程度越小,在DWI图像上呈白色。对恶性肿瘤而言,肿瘤细胞核增大,核浆比增高,排列紧密,导致水分子弥散受限,ADC较正常组织低,在DWI图像上呈明显高信号(图2-4-1)。
图2-4-1 原发性肝细胞肝癌
女,71岁。原发性肝细胞肝癌患者。A、B.MRI平扫T 1 WI病灶呈稍低信号,T 2 WI病灶呈稍高信号;C.DWI病灶呈明显高信号
有学者用ADC值来区分不同的肾上腺肿瘤,已证实其在皮质腺瘤、嗜铬细胞瘤、肾上腺转移瘤鉴别诊断中的作用;ADC值也可以为前列腺癌和良性前列腺增生的区分提供定量依据。DWI在肝硬化诊断中的应用也有了一定探索,文献报道肝硬化的ADC值低于正常肝组织,可能是由于肝硬化的病人肝脏中纤维组织增加,破坏了肝脏的微循环使其血流灌注下降所致。但是ADC值对早期肝脏纤维化发现困难,也不能对其进行有效分期。国外研究发现,采用多b值扫描,观察肝脏细胞膜上AQP表达和高b值下ADC值变化的相关性,可以发现并准确评价早期肝脏纤维化。有国外学者发现,ADC值和反映组织代谢情况的SUV值在评价腹膜转移时呈现负相关,在腹膜转移的诊断中有很高价值。Inoue等通过研究子宫内膜癌患者ROI的选择与ADC值之间的关系发现,ADC值能够稳定的评估肿瘤的弥散程度,不受ROI形状的影响。
四、磁共振水成像
MR水成像技术是对体内缓慢流动或静态的液体成像的技术。其原理是采用重T 2WI技术,使T 2值较短的组织如实质性器官和流动的血液横向磁化矢量衰减多,组织信号很低;使具有长T 2弛豫时间的静态液体横向磁化矢量衰减少,呈现高信号。
MR水成像技术的临床应用主要包括磁共振胰胆管成像(magnetic resonance cholangiopancreatography,MRCP)和磁共振尿路成像(magnetic resonance urography,MRU),由于其无创、无辐射损伤、无需对比剂、适用人群广等独特优势,逐渐成为经内镜逆行性胰胆管造影(endoscopic retrograde cholangio-pancreatography,ERCP)和静脉肾盂造影(intravenous pyelography,IVP)等有创检查的有效补充甚至替代检查。Govindarajan等研究发现,MRCP检查前让患者口服糖浆可以提高成像质量,并且没有任何副作用。Siles等也对MRCP在3个月以下儿童胆道闭锁成像方面的价值进行了前瞻性的研究,初步证实了其在术前评估中的作用。MRCP对胆道梗阻性病变的显示较为敏感,可以立体观察胆道狭窄的部位及原因(图2-4-2)。Cavdar等对MRCP和ERCP在胆道成像方面进行对比研究,发现MRCP在发现胆道结石的阳性率方面与ERCP相近,可以在一定程度上取代ERCP,从而减少不必要的风险。在胰腺疾病的诊断方面,胰泌素MRCP已经成为胰腺分裂症诊断的首选检查方法。MRU可以获得任意平面的高对比度和高空间分辨率泌尿系统图像,在儿童泌尿系统成像和病变检出方面的价值独特(图2-4-3),是近期国外研究的热点。总之,随着MR水成像技术的不断完善,在临床和科研方面的价值将会得到越来越多的体现。
图2-4-2 肝门区胆管癌
女,58岁。20天前无明显诱因眼黄、皮肤发黄,尿色加深。A、B.MRI平扫T 1WI病灶呈稍低信号,T 2WI病灶呈稍高信号;C.MRCP示肝左右胆管明显扩张,肝门区胆管示充盈缺损
图2-4-3 左肾积水
男,3岁。先天性左肾积水;右肾多发囊肿。A.T 2WI左肾呈不规则囊状高信号影,右肾实质内见多发小囊状高信号影;B.MRU示左肾积水明显,左侧输尿管未见明确显示
五、灌注加权成像
灌注加权成像(perfusion-weighted imaging,PWI)是一种通过分析组织微循环血流动力学状况来反映局部组织功能的MRI检查技术。通过静脉团注对比剂使局部磁场不均,从而造成组织磁化率的改变,相应的MR信号随之改变。根据采集到的信息绘制出对比剂通过组织时的时间-灌注曲线,计算出相应的灌注参数,来间接地评价组织功能。对肝脏PWI来说,可以计算出局部肝组织血容量(regional hepatic blood volume,rHBV)和局部肝组织血流量(regional hepatic blood flow,rHBF)、平均通过时间(mean transit time,MTT)和峰值时间(time to peak,TTP)等灌注参数。目前在肝脏局灶性病变的诊断、肝癌介入手术前后肝血流灌注状况及肝功能评估等方面已经有所应用。马霄虹等通过对胰腺癌与正常胰腺PWI定量分析发现,正常胰腺与胰腺癌非病变区域TTP之间的差异可以一定程度反映胰腺癌非病变区域的恶变潜能,从而指导手术计划的制定。
六、磁敏感加权成像
磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging,SWI)原理是采用3D梯度回波序列,并且在三个方向均有流动补偿,对微小出血灶、小静脉和铁质沉积的显示非常敏感。SWI在腹部的应用有一定的局限性,最大的挑战就是呼吸和运动的影响。此外,对于由磁化率差异过大导致的磁化伪影,可以应用相位优化技术给以减轻。ESWAN(Enhanced T2 star weighted angiography)序列是GE公司近年来推出的建立在SWI理论基础上的新序列,与SW I序列相比,具有缩短扫描时间、提高图像信噪比等优势,而且一次扫描可以获得多个参数,为临床提供更多的信息,目前已经在肝硬化、纤维化中铁质沉积的研究中开展(图2-4-4)。李莉莉等通过对良性前列腺增生和前列腺癌的ESWAN成像特征进行分析,发现ESWAN可以较好的显示前列腺癌中的微出血,为二者的鉴别提供有价值的信息。
图2-4-4 肝硬化患者铁异常沉积再生结节(SN)显示
男,52岁。肝硬化患者。A.T 1WI;B.T 2WI;C.SWI。SWI序列显示SN的数目及对比度优势明显
七、磁共振肠道造影
MR小肠造影近年来在临床中应用越来越多,因其无辐射损伤、良好的软组织分辨率、直观全面显示肠管内外情况等优势,已成为小肠疾病不可或缺的检查手段。其中尤以口服法MR小肠造影应用最多,即患者口服2.5%甘露醇等渗溶液使小肠充分扩张,再行MRI检查。MR小肠造影在小肠克罗恩病的诊断及术前术后评估方面的应用是目前国外研究的热点(图2-4-5)。Fidler等指出,MR小肠造影的优势在于无电离辐射、提供肠管扩张和运动的动态信息、提高软组织对比度和相对安全的造影剂等方面。国内研究也发现,与传统的钡剂灌肠相比,MR小肠造影对小肠外病变显示更好,具有广阔的临床应用前景和巨大的科研价值。对MR排粪造影在直肠梗阻型病变和盆底功能性病变诊断中的价值研究也很活跃,愈来愈多的研究成果支持其作为X线排粪造影的有力补充。
图2-4-5 MR小肠造影
图A、B.MR小肠造影正常所见;图C、D.克罗恩病MR小肠造影:多节段回肠肠壁增厚,增强明显,肠系膜缘病变重,病变肠管附近的直小血管明显增多
八、磁共振波谱成像
磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)技术近年来是临床应用和科研的热点,该技术可对组织器官的代谢状况和生化组成进行无创检测和分析。目前主要用于中枢神经系统疾病的诊断,在腹部组织器官的应用研究也得到了一定进展,具有广阔的临床和科研前景。
MRS的成像基础为化学位移现象。所谓化学位移,是指原子的原子核由于在化合物中所处环境不同,即使在相同静磁场中的同一种原子核,磁共振频率也不同,在MR中的共振频率也就不同;把这些共振峰的变化转化为数值波谱,来反映相应代谢物的浓度,即为MRS。肝脏MRS检查中经常用到的原子核有 1 H、 31 P: 1 H-MRS主要用于脂肪性肝病的诊断中,在肝细胞型肝癌的检测中的基础研究也早已开展; 31 P-MRS在肝脏的应用范围非常广泛,可以评价肝转移瘤动脉栓塞术后的疗效、病毒性肝炎及肝纤维化的严重程度。有国外学者通过对不同程度HCV患者进行 31 P-MRS成像,计算得到肝脏代谢产物磷酸单酯酶(phosphomonoester,PME)和磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)的比值,发现随着疾病严重程度的增高,PME/ PDE也逐渐升高。MRS还可以监测高能磷酸的代谢状况,为糖尿病人治疗计划的制定和调整提供依据。此外,MRS也应用于肾移植术后肾功能障碍的诊断中。前列腺不易受呼吸和运动的影响,是MRS应用中研究较多的部位之一。 1 H-MRS可准确测量前列腺枸橼酸盐水平,其在正常前列腺和前列腺肥大者中水平较高,而在前列腺癌中水平较低。
总之,MRS在腹部疾病诊疗中的应用正在不断探索深入中,可以为我们提供组织分子代谢水平的影像信息,大大提高了临床和科研水平。
九、磁共振弹性成像
弹性成像的概念由来已久,是利用人体不同组织之间和正常组织与病变之间弹性的不同进行成像,来反映组织的弹性特征,从而为疾病的诊断提供信息。磁共振弹性成像(magnetic resonance elastography,MRE)被形象地称为“影像触诊”,是近年来临床应用和科研的热点。简单解释为通过对组织施加一个内部或外部的激励,使组织产生周期性的位移,再将组织的这种响应转化为与弹性有关的定量数据的成像方法。MRE作为一种无创的检查方法,近两年在肝脏纤维化的分级与评估方面发展迅猛,并已初具成果。Venkatesh等发现HBV患者肝脏纤维化程度的MRE分析与Fibro-C-Index和病理学分期具有良好的相关性,并且MRE与Fibro-C-Index对肝脏纤维化阶段的划分有着相似的精确度。此外,有国内学者发现MRE产生的60Hz低频率机械波在腹主动脉管腔内沿其长轴传播良好(图2-4-6,见彩图);并通过测量机械波的波长,来初步评估出腹主动脉的硬度,对MRE在腹主动脉瘤等腹部血管性病变的评估和治疗中的应用进行了初步探索。
图2-4-6 采用MRE获得的健康志愿者的腹主动脉波形图
A.矢状位T 2WI显示腹主动脉(红色描绘的轮廓)以及震动装置放置的位置(黄色框);B.将获得的波形图叠加在T 2WI上,频率60Hz,机械波沿着长轴在腹主动脉内传播,肠系膜上动脉及腹腔干开口以上机械波明显衰减,显示欠佳;C.停止外部震动时,主动脉内无机械波传播显示

(郭浩 刘晓亮 岳风斌)

参考文献
1.Amzallag-Bellenger E,Oudjit A,Ruiz A,et al.Effectiveness of MR enterography for the assessmentof small-bowel diseases beyond Crohn disease.Radiographics,2012,32(5):1423-1444.
2.Aube C,Racineux P,Lebigot J,et al.Diagnosis and quantification of hepatic fibrosis with diffusion weighted MR imaging preliminary results.Radiology,2004,85(3):301-306.
3.Bian J,Sha L,Yang C,et al.Three-dimensional dynamic contrast-enhanced MR angiography for evaluating recipient vessels in orthotopic liver transplantation.Hepatobiliary Pancreat Dis Int,2008,7(5):476-480.
4.Cavdar F,Yildar M,Tellioqlu G,et al.Controversial issues in biliary pancreatitis:When should we perform MRCP and ERCP?Pancreatology,2014,14(5):411-414.
5.Cheng XQ,Zuo CJ,Tian JM,et al.Portal vein aneurysms with multiple associated findings.VASA,2010,39(4): 312-318.
6.Cuthbertson DJ,Weickert MO,Lythgoe D,et al.External validation of the fatty liver index and lipid accumulation product indices,using 1H-magnetic resonance spectroscopy,to identify hepatic steatosis in healthy controls and obese,insulin-resistant individuals.Eur JEndocrinol,2014,171(5):561-569.
7.Donati F,Boraschi P,Gigoni R,et al.Focal nodular hyperplasia of the liver:diffusion and perfusion MRI characteristics.Magn Reson Imaging,2013,31(1):10-16.
8.Fidler JL,Guimaraes L,Einstein DM.MR imaging of the small bowel.Radiographics,2009,29(6):1811-1825.
9.Govindarajan A,Lakshmanan PM,SarawagiR,et al.Evaluation of Date Syrup as an Oral Negative Contrast Agent for MRCP.AJR Am JRoentgenol,2014,203(5):1001-1005.
10.Hida T,Nishie A,Asayama Y,et al.Apparent diffusion coefficient characteristics of various adrenal tumors. Magn Reson Med Sci,2014,13(3):183-189.
11.Inoue C,Fujii S,Kaneda S,et al.Apparent diffusion coefficient(ADC)measurement in endometrial carcinoma: effect of region of interestmethods on ADC values.JMagn Reson Imaging,2014,40(1):157-161.
12.Kim SR,Imoto S,Nakajima T,et al.Scirrhous hepatocellular carcinomadisplaying atypical findings on imaging studies.World JGastroenterol,2009,15(18):2296-2299.
13.Noren B,DahlqvistO,Lundberg P,et al.Separation of advanced from mild fibrosis in diffuse liver disease using 31Pmagnetic resonance spectroscopy.Eur JRadiol,2008,66(2):313-320.
14.Park SY,Kim CK,Park BK,et al.Comparison of apparent diffusion coefficient calculation between two-point and multipoint B value analyses in prostate cancer and benign prostate tissue at 3 T:preliminary experience. AJR Am JRoentgenol,2014,203(3):W287-294.
15.Riffel P,Michaely HJ,Morelli JN,et al.Zoomed EPI-DWI of the pancreas using two-dimensional spatially-selective radiofrequency excitation pulses.PloS one,2014,9(3):e89468.
16.Runge JH,Bakker PJ,Gaemers IC,et al.Quantitative determination of liver triglyceride levelswith 3t(1)h-mr spectroscopy in mice with moderately elevated liver fat content.Acad Radiol,2014,21(11):1446-1454.
17.Runge JH,Bohte AE,Verheij J,et al.Comparison of interobserver agreement ofmagnetic resonance elastography with histopathological staging of liver fibrosis.Abdom Imaging,2014,39(2):283-290.
18.Rustagi T,Njei B.Magnetic resonance cholangiopancreatography in the diagnosis of pancreas divisum:a systematic review and meta-analysis.Pancreas,2014,43(6):823-828.
19.Siles P,Aschero A,Gorincour G,et al.A prospective pilot study:can the biliary tree be visualized in children younger than 3 months on Magnetic Resonance Cholangiopancreatography?Pediatr Radiol,2014,44(9):1077-1084.
20.Silva AC,Maglinte DD.Pelvic floor disorders:what's the best test?Abdom Imaging,2013,38(6):1391-1408.
21.Venkatesh SK,Xu S,Tai D,et al.Correlation of MR elastography with morphometric quantification of liver fibrosis(Fibro-C-Index)in chronic hepatitis B.Magn Reson Med,2014,72(4):1123-1129.
22.VyhnanovskáP,DezortováM,Herynek V,et al.In vivo 31PMR spectroscopyof human kidney grafts using the 2D-chemical shift imagingmethod.Transplant Proc,2011,43(5):1570-1575.
23.Wang L,Li ZS,Lu JP,et al.Cavernous transformation of the portal vein:three-dimensional dynamic contrast-enhanced MR angiography.Abdom Imaging,2008,33(4):463-468.
24.Xu H,Li X,Yang ZH,et al.In vivo 1H MR spectroscopy in the evaluation of the serial development of hepatocarcinogenesis in an experimental ratmodel.Acad Radiol,2006,13(12):1532-1537.
25.Yu X,Lee EY,Lai V,et al.Correlation between tissuemetabolism and cellularity assessed by standardized uptake value and apparent diffusion coefficient in peritonealmetastasis.JMagn Reson Imaging,2014,40(1):99-105.
26.李静,周代全,陈伟,等.SWI技术在肝硬化铁质沉积再生结节中的应用.中国医学影像技术,2012,28(4):805-807.
27.李莉莉,王光彬,王锡臻,等.ESWAN在判断前列腺癌和良性前列腺增生微量出血的价值研究.临床放射学杂志,2014,33(4):532-535.
28.李秋菊,李加慧,赵周社,等.DWI多b值水通道蛋白分子成像在肝纤维化早期诊断的价值.中国临床医学影像杂志,2014,25(10):719-723.
29.马霄虹,赵心明,欧阳汉,等.3.0TMR动态增强扫描对正常胰腺及胰腺癌的定量分析.中国医学影像技术,2010,26(1):10-13.
30.马霄虹,周纯武.MR扩散加权及灌注成像对肝癌介入治疗疗效的研究进展.国际医学放射学杂志,2013,36(4):344-348.
31.徐磊,王辉,张楠,等.磁共振弹性成像评价主动脉壁硬度.中国医学影像技术,2014,30(3):366-368.
32.章士正,任小军,邓丽萍,等.小肠MR造影.磁共振成像,2013,4(5):389-393.