低場磁共振在腦疾病診斷應用的若干問題探討

馬 軍

磁共振掃描儀通常按磁場強度不同可分為低場、中場、高場和超高場，然而有關這種分類的界限卻有些模糊[1-3]，Rinck將場強介于0.1～0.5 T之間定義為低場、介于0.5～1.0 T之間的為中場、介于1.0～2.0 T之間為高場、大于2.0 T的為超高場磁共振[4]，據(jù)此，本文將低場界定為場強低于0.5 T的磁共振。與中高場磁共振相比，低場磁共振具有價格、運行成本以及患者安全等方面的優(yōu)勢，一直受到眾多醫(yī)療機構的青睞，隨著技術的進一步發(fā)展，低場磁共振機向著更好的圖像、更短的掃描時間發(fā)展。

雖然低場磁共振的應用趨于普及，技術、診斷人員對低場磁共振的相關應用知識需求很大，然而，目前可供學習和參考的磁共振成像書籍和文獻較少。

神經(jīng)系統(tǒng)的檢查一直占據(jù)磁共振掃描的多數(shù)，據(jù)東軟遠程會診系統(tǒng)對148家二級甲等及以下級別醫(yī)院的磁共振檢查部位的統(tǒng)計，僅頭部的檢查就占全部檢查的33.0%，如包括脊柱的檢查此比例會更多。而在使用低場磁共振的過程中，尚存在許多問題，如：掃描序列應用不當或缺失；沒有充分利用三維成像(軸、矢、冠狀位)；對平掃已經(jīng)發(fā)現(xiàn)病變的沒有注射對比劑或注射對比劑劑量不足等，這些都提示我們，應該就低場磁共振在神經(jīng)系統(tǒng)的應用存在的問題做一歸納、探討。

低場磁共振在神經(jīng)系統(tǒng)的應用可涉及的內容很多，難以面面俱到，本文將以腦疾病的低場磁共振成像存在的問題為切入點，針對低場磁共振對顱內血腫的診斷、如何用好反轉恢復序列和擴散加權序列(diffusion weighted imaging, DWI)、對比劑的應用等三方面問題做一敘述。

表1 低場磁共振上顱內血腫的信號演變規(guī)律[9]Tab 1 Intracranial hemorrhage signal intensity evolution pattern on low-fi eld MRI[9]

1 低場MR觀察顱內血腫

在顱腦MRI影像診斷中，由于高血壓、外傷等原因造成的顱內出血很常見，顱內血腫需要及時的診斷和治療，神經(jīng)影像可以在明確診斷、確定血腫類型等方面提供信息。CT曾是診斷顱內血腫的主要手段，現(xiàn)在更多的醫(yī)生相信，MRI至少與CT一樣可以診斷超急性期出血，對亞急性期和慢性期血腫MRI優(yōu)于CT[5]。由于出血在不同時期的表現(xiàn)不一，醫(yī)生應對MRI上的顱內血腫表現(xiàn)熟悉，對低場的顱內出血的需要經(jīng)過新的理解，才能適應低場磁共振診斷。

我們知道，顱內血腫從急性期到亞急性期到慢性期，各階段的表現(xiàn)是不同的，其基礎是血液成分在發(fā)生變化。即從急性期的氧合血紅蛋白→脫氧血紅蛋白，到亞急性期的高鐵血紅蛋白→含鐵血黃素，并逐漸趨于液化，由于順磁性物質發(fā)生了變化，故在T1WI和T2WI的表現(xiàn)有特點[6]。一些使用低場磁共振的作者發(fā)現(xiàn)，超急性腦出血主要表現(xiàn)為T1WI上為等或低信號，T2WI不均勻高信號、或等高信號，在DWI上表現(xiàn)為中心均勻或混雜稍高信號，周圍見環(huán)狀高信號，血腫在液體衰減反轉恢復序列(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)上為高信號、邊界更為清晰[7]。在亞急性期T1WI從等低信號→外高內低信號，對應的是血腫周邊向中心逐漸轉化的正鐵血紅蛋白，進入慢性期血腫漸趨于液化，表現(xiàn)為T1低、T2高信號。上述作者應用的磁共振機場強有0.23 T、0.35 T和0.45 T[8-11]，場強的不同可能是造成超急性血腫T1WI像信號不同的原因。

簡言之，低場磁共振示急性期顱內血腫以T1等低信號、T2等高信號為主(圖1)，慢性期以T1低信號和T2高信號為主，而亞急性期的顱內血腫常伴有外周環(huán)狀T1高信號、中間由T1等低信號向低信號演變的表現(xiàn)(圖2)，DWI為稍高信號，F(xiàn)LAIR序列呈高信號。如表1所示。

一旦磁共振波譜成像、擴散張量成像等技術在低場磁共振成為可能，將擴大我們對顱內血腫及其預后的了解[12]。

2 低場MR成像序列策略

低、高磁場強度系統(tǒng)是互補的、而不是相互排斥的。在影像診斷上各有其作用。高場強磁共振可以得到高分辨率圖像、高信噪比，可以進行功能成像，而先進的低場磁共振在全身各系統(tǒng)的診斷中也能滿足臨床需求[13]，根據(jù)已經(jīng)發(fā)表的數(shù)據(jù)，低、高場的診斷差異并非放射醫(yī)生和臨床醫(yī)生認為的那樣大[14]，關鍵是在現(xiàn)有設備的基礎上用好相應序列。有關神經(jīng)系統(tǒng)磁共振成像檢查的序列很多，除了應按照標準進行掃描規(guī)范[15]、避免人為因素(如擺位不準、移動偽影)所產生的影響外，掌握脈沖序列的適用范圍是成功掃描的關鍵[14,16]。這一點不僅適用于中高場磁共振，對低場磁共振的應用尤為重要。掌握了這一點，可以使一臺使用了兩年的0.5 T磁共振機優(yōu)于一臺五年期的1.5 T磁共振機[17]。

2.1 充分利用反轉恢復序列

反轉恢復序列是采用不同的反轉時間(inversion time, TI)用于不同診斷目的。最常用的兩種反轉恢復序列是FLAIR和STIR(short TI inversion recovery,短TI反轉恢復序列)，前者抑制腦脊液信號、后者則是抑制脂肪信號。下面分別敘述之：

圖1 腦外傷后2小時。a.T1WI見右側額葉團片狀等、低信號影；b.T2WI右側額葉病灶呈高信號。注意右側顳部骨板下線狀高信號與腦脊液不可區(qū)分；c.FLAIR像右側額葉病灶亦呈高信號；右側顳部可見少許硬膜下出血Fig 1 Two hours after head trauma.On right frontal lobe, a patchy iso-to hypointensity on T1 weighted image (a),hyperintensity on T2 weighted image (b) and hyperintensity on FLAIR image (c) are observed.

圖2 左側枕葉腦出血半月復查。a.T1WI上血腫呈“外高、內低”信號，T2WI呈稍高和高信號。可見圖像偽影Fig 2 Two weeks follow-up of left occipital lobe hemorrhage, which shows peripheral hyperintensity, central isointensity on T1 weighted image (a) and non-homogenous hyperintensity on T2 weighted image (b).Artifact exists on both images.

FLAIR是神經(jīng)系統(tǒng)檢查比較常用的序列，通過抑制腦脊液信號，對顯示較小且靠近腦脊液(室旁、皮質)的病變有優(yōu)勢[18]，常用于腦梗死、腦腫瘤、腦白質病變、多發(fā)硬化、創(chuàng)傷等疾病的診斷。這一序列采用長反轉時間抑制自由水(如腦脊液)的信號使其降低至零，消除了T2WI上腦脊液的部分容積效應，更清晰地顯示顱腦的解剖結構；長重復時間(repetition time, TR)和長回波時間(echo time, TE)產生重T2加權像，可以提高病變組織與正常腦組織的對比度。簡言之，就是通過抑制自由水、顯示結合水從而顯示病變的一種序列，F(xiàn)LAIR序列既有常規(guī)T2WI對病變顯示的敏感性，又避免了高信號病變與自由水信號重疊的不足(圖3～5)。關于應用低場磁共振FLAIR序列可以提高神經(jīng)系統(tǒng)病變檢出率的報道很多[7,19-24]，馬得廷[25]等使用0.3 T磁共振對247例腦內病變圖像進行的統(tǒng)計表明，病變顯示率FLAIR為98.44%，T2WI為84.50%(見表2)，并歸納FLAIR的應用價值在于：①發(fā)現(xiàn)特定部位的病灶，提高病灶的檢出率；②明確病變的邊界與范圍；③有助于鑒別診斷；④有助于顯示病灶內部結構特點。

盡管FLAIR可提高病灶檢出率，但與增強T1WI相比，其在顯示腫瘤檢出率和顯示腫瘤邊界的敏感性上低于增強T1WI[26]。為解決這一問題，可通過調整反轉時間TI的水腫反轉恢復序列(cerebral edema attenuated inversion recovery, EDAIR)以抑制瘤周水腫，Kokkonen等[27]使用0.23 T的磁共振發(fā)現(xiàn)，EDAIR序列提高了對比劑顯示腦腫瘤的效果，EDAIR使用TI=400～800 ms時，對腦腫瘤的顯示最佳[28]。

低場下FLAIR序列應與常規(guī)SE序列結合，以提高顱腦微小病灶的檢出率。FLAIR應用存在的問題是掃描時間較長，需要患者的配合，但是，與明確診斷而言，付出時間的代價是值得的。

STIR序列應用于其他系統(tǒng)多于神經(jīng)系統(tǒng)[29]，不受場強限制[18]，在神經(jīng)系統(tǒng)的應用上，多用于顯示神經(jīng)并且需抑制脂肪的檢查，如視神經(jīng)病變的檢查[30,31]。孫青[32]使用0.3 T磁共振對58例成人腦白質病行STIR序列與T2WI序列比較，發(fā)現(xiàn)STIR降低腦白質信號，減輕對小病灶掩蓋。此研究還有待進一步擴大病例樣本。

表2 FLAIR與FSE-T2WI序列顯示顱內病灶情況[25]Tab 2 Comparison of brain lesion detection ability with FLAIR and FSE-T2WI on 0.3 T scanner[25]

圖3 腦外傷后，a.T1WI隱約可見左側頂部骨板下線狀稍高信號，不能肯定出血；b.T2WI又因為腦脊液的高信號不能確認出血；c.FLAIR像明確了左側顳、頂部的薄層硬膜下出血，同時排除了右側額部的硬膜下出血Fig 3 After head trauma.Slightly linear hyperintensity is observed beneath left parietal bone on T1 weighted image (a), not confi dent for hemorrhage diagnosis.On T2 weighted image (b) linear hyperintensity is beneath right frontal and temporal bone, and beneath left temporal and parietal bone, further clue is needed for differential diagnosis between subdural hemorrhage and subdural effusion.With FLAIR image (c), the diagnosis of subdural hemorrhage on left temporal and parietal region is made with confi dence.

圖4 左側橋小腦角區(qū)的囊性信號病變常需要鑒別。根據(jù)a和b圖上T1WI低信號和T2WI高信號，可以將鑒別診斷范圍縮小至單純的蛛網(wǎng)膜囊腫和表皮樣囊腫；c.FLAIR像上病變信號被抑制，即病變呈非游離水狀態(tài)，可以診斷為表皮樣囊腫Fig 4 A mass is located in the left cerebellopontine angle.Based on T1 weighted image (a) and T2 weighted image (b),diagnosis is limited between arachnoid cyst and epidermoid cyst.The hyperintensity is depressed on FLAIR image (c),which might indicate non-free water condition.The diagnosis of epidermoid cyst is made.

圖5 在T1WI(a)和T2WI(b)上可以明確右側枕葉皮層腦梗死，但如果仔細觀看FLAIR像(c)不僅能看到右側枕葉病變，左側枕葉和左側額葉皮層下病變亦可見到Fig 5 Right occipital lobe ischemia is noted on both T1 weighted image (a) and T2 weighted image (b).FLAIR image (c)shows the right occipital lobe existing lesion as well as the left occipital lobe cortex ischemia and the frontal deep whiter matter lesion, which might be ischemic demyelination.

2.2 應用低場MR DWI序列發(fā)現(xiàn)早期腦缺血

高場磁共振應用DWI于中樞神經(jīng)系統(tǒng)較廣，如腦缺血性病變的診斷、腦膿腫與腫瘤囊變的鑒別、腦白質病、感染性病變等[33-41]。近些年來，DWI與灌注成像(perfusion weighted imaging, PWI)共同應用于缺血性卒中的研究很多，基于這些研究，近日，美國神經(jīng)病學學會(AAN)的治療與技術評定小組發(fā)布了DWI和PWI對急性缺血性卒中的診斷指南[42]，指出：在患者出現(xiàn)癥狀12小時內，DWI診斷急性缺血性卒中優(yōu)于非增強CT，基線DWI病變體積有助于預測前循環(huán)卒中綜合癥的嚴重程度和最終梗死體積，基線DWI病變體積與NIHSS評分和Barthel指數(shù)一樣有助于預測臨床轉歸[43]。盡管DWI成像于高場磁共振的價值已被接受，但由于在低場上的應用存在技術難點，故應用不如高場的多，文獻相對較少。

DWI成像的基本原理是分子的隨機熱運動，組織水可以自由擴散，細胞膜屏障對水分子的擴散有影響作用。不同組織的擴散系數(shù)不同，在病理狀態(tài)下，擴散系數(shù)也發(fā)生變化，擴散系數(shù)與T1和T2參數(shù)一樣可以用來產生組織的影像對比。高擴散系數(shù)—信號衰減多—暗；低擴散系數(shù)—信號衰減少—亮。在腦缺血發(fā)生時，由于缺氧和細胞毒性水腫，局部區(qū)域的水分子的擴散受到限制，就產生了DWI像上的高信號，而在這種超急性腦缺血時T1WI和T2WI均不能顯示，CT亦無能為力。DWI的優(yōu)點在于對細胞水腫敏感，高時間分辨率，無需對比劑；缺點在于容易產生顱底偽影和運動偽影，可能會過高估計腦缺血范圍。

圖6[38] 場強：0.2 T，a、b、c分別為T1WI、T2WI和FLAIR像，均未顯示病灶，d為DWI，顯示右側丘腦局限高信號(空箭)，提示彌散受限Fig 6[38] Imaging on 0.2 T scanner.T1 weighted image (a),T2 weighted image (b) and FLAIR image (c) shows no obvious abnormality, while diffusion weighted image (d)shows right thalamus high intensity indicating diffusion restriction.Ischemia is the diagnosis.

在低場磁共振對超急性和急性腦缺血性卒中的研究[20,35,37,38]發(fā)現(xiàn)，缺血在DWI像上表現(xiàn)為高信號，張紹偉[38]等發(fā)現(xiàn)，DWI在超急性期(6小時內)對腦缺血的的顯示率為百分之百，而T1WI和T2WI像均無顯示(圖6)；急性期(6～24小時)DWI與FLAIR可顯示病變，二者顯示病變大小有差異，DWI＞FLAIR；亞急性期(24小時至7天)DWI與FALIR顯示病灶大小無明顯差異。

對疑似缺血性腦卒中的患者，常規(guī)T1WI、T2WI、DWI的聯(lián)合應用是必須采用的序列組合。磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)作為無創(chuàng)性腦血管檢查方法也應列入掃描序列中。

DWI成像的技術關鍵點是b值的選取。一般認為，取高b值可提高圖像分辨率和對比度，但也不是b值越高越好[44,45]。張紹偉[38]應用0.2 T磁共振，單次激發(fā)選取的b值分別為500、700和900 s/mm2；王鐵志[46]應用0.2 T磁共振選取的b值分別為100、500和900 s/mm2；鄒同恩[47]應用0.3 T磁共振選取的b值為700 s/mm2。

3 掌握對比劑的使用

在東軟遠程會診所接受的基層醫(yī)院的低場磁共振會診圖像中，通常都是平掃圖像，即便是發(fā)現(xiàn)占位性病變或需要增強掃描進行鑒別的病變，也常常沒有增強(這里可能存在著基層醫(yī)院的患者經(jīng)濟原因，并非本文要討論的內容)。應該強調的是在如下情況都應使用對比劑：平掃發(fā)現(xiàn)的腦內、腦外等信號病變，需要鑒別腦內及腦外占位性病變，需要顯示腫瘤內部情況，鑒別腫瘤與非腫瘤病變，術后及放療后隨訪、觀察療效等。

最常用的磁共振對比劑是磁敏感性對比劑，可分為順磁性對比劑、超順磁性對比劑和鐵磁性對比劑，其中，應用最多的是釓(Gd)與二乙烯五乙酸鹽(DTPA)的螯合物。Gd-DTPA對比劑的主要作用是提高病變發(fā)現(xiàn)率和顯示病變特征。與碘對比劑的直接顯影不同的是，釓螯合物的作用是間接的，即通過周圍水質子的弛豫的增強而產生強化作用。

雖然Gd-DTPA的強化原理于低場和高場磁共振是相同的，但增強程度依賴于場強強度，即不同場強產生的增強效果并不一致，Brekenfeld等研究認為，以高場使用對比劑為標準劑量的話，低場磁共振若產生同樣增強效果的使用劑量要加倍[48]，這一觀點提示，應用低場磁共振時，如需行增強掃描，應使用雙倍劑量的對比劑。一項對低場磁共振在顯示腦腫瘤的研究報告指出，如果使用EDAIR與對比劑同時使用，則可以在不加倍使用對比劑的同時達到清晰顯示腫瘤的效果[27]。

總之，低場磁共振在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應用更多強調的是對現(xiàn)有序列的正確使用，用好現(xiàn)有序列、恰當使用對比劑、把握低場磁共振的成像特點和影像表現(xiàn)是提高診斷水平的關鍵。

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