核磁共振(MRI)是一種無創(chuàng)的醫(yī)學(xué)成像技術(shù),利用強(qiáng)磁場(chǎng)和射頻脈沖產(chǎn)生人體內(nèi)部的高分辨率圖像。自20世紀(jì)70年代問世以來,MRI已經(jīng)成為診斷各種疾病的重要工具,其主要優(yōu)勢(shì)在于能夠生成不同組織的詳細(xì)圖像,無需使用電離輻射。本文將探討MRI在臨床中的應(yīng)用,并討論哪些疾病通常需要進(jìn)行MRI掃描。
MRI工作原理
MRI主要利用人體內(nèi)的氫原子核(主要存在于水和脂肪中)在強(qiáng)磁場(chǎng)下的特性,即當(dāng)這些原子核被置于磁場(chǎng)中時(shí),會(huì)按一定的方向排列。通過應(yīng)用射頻脈沖,氫原子核會(huì)暫時(shí)改變其排列方式。當(dāng)脈沖停止時(shí),這些原子核會(huì)恢復(fù)到原來的狀態(tài),同時(shí)釋放出能量。MRI掃描儀會(huì)捕捉到這些能量信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為圖像。
強(qiáng)磁場(chǎng)的作用
MRI掃描儀的核心是一個(gè)強(qiáng)大的磁體,通常產(chǎn)生1.5~3特斯拉(T)的磁場(chǎng)(比地球磁場(chǎng)強(qiáng)數(shù)萬倍)。這個(gè)磁場(chǎng)的主要作用是使人體內(nèi)的氫原子核(即質(zhì)子)沿磁場(chǎng)方向排列。氫原子核之所以被選擇,是因?yàn)樗鼈冊(cè)谌梭w內(nèi)大量存在(主要在水和脂肪中),并且具有磁性特性。
射頻脈沖的激發(fā)
當(dāng)氫原子核在磁場(chǎng)中排列后,MRI掃描儀會(huì)發(fā)出特定頻率的射頻脈沖(RF)。這些脈沖通過線圈傳輸至人體,使得原本排列整齊的氫原子核受到激發(fā),暫時(shí)偏離其原有的磁場(chǎng)方向。這一過程稱為“共振”。
信號(hào)的產(chǎn)生與衰減
射頻脈沖關(guān)閉后,氫原子核會(huì)逐漸恢復(fù)到其初始狀態(tài),即重新排列回與磁場(chǎng)方向一致的狀態(tài)。在這一過程中,原子核會(huì)釋放出能量,這就是MRI檢測(cè)到的信號(hào)。不同組織的氫原子核恢復(fù)到原始狀態(tài)的速度不同,這種差異是形成圖像的基礎(chǔ)。
c82e10b7e4757628c0c4b7e12260f2424f5b8ae2de7b0eb46aa6e93e89e29f14圖像形成
MRI掃描儀中的接收器線圈捕捉到從氫原子核釋放的信號(hào),通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法,將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像。圖像的每一個(gè)像素代表了特定體積內(nèi)的氫原子密度和其他屬性,從而形成人體內(nèi)部不同組織的詳細(xì)圖像。
不同加權(quán)方式
MRI圖像的對(duì)比度可以通過調(diào)整脈沖序列和參數(shù)來改變,產(chǎn)生不同的加權(quán)圖像。
(1)T1加權(quán)成像:在T1加權(quán)圖像中,脂肪和軟組織通常顯得明亮,而水顯得較暗。它主要用于顯示解剖結(jié)構(gòu)。
(2)T2加權(quán)成像:在T2加權(quán)圖像中,水和液體顯示為明亮,而脂肪和軟組織則較暗。這種成像方式特別適用于顯示炎癥、水腫或腫瘤等病變。
(3)質(zhì)子密度加權(quán)成像:這類成像主要依賴于質(zhì)子的數(shù)量差異,較少受到組織的T1或T2特性影響,適用于評(píng)估特定的軟組織結(jié)構(gòu)。
三維成像與功能成像
現(xiàn)代MRI不僅能夠產(chǎn)生二維橫斷面圖像,還可以通過多個(gè)斷層圖像的重建形成三維圖像。除此之外,MRI還能夠進(jìn)行以下功能成像。
(1)功能性MRI(fMRI):通過檢測(cè)大腦活動(dòng)時(shí)血流變化來研究腦功能,廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)研究。
(2)磁共振波譜(MRS):用于檢測(cè)特定區(qū)域的代謝物濃度,幫助評(píng)估病理狀態(tài)。
MRI的臨床應(yīng)用
中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病
(1)腦腫瘤:MRI是檢測(cè)腦部腫瘤的首選方法,不僅可以幫助識(shí)別腫瘤的大小和位置,還可以通過特殊成像技術(shù)(如擴(kuò)散加權(quán)成像和灌注成像)區(qū)分腫瘤的類型,幫助制定治療方案。
(2)中風(fēng):在中風(fēng)的早期診斷中,MRI尤其是擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)具有不可替代的作用,可以在中風(fēng)發(fā)作后的幾分鐘內(nèi)檢測(cè)出腦組織的急性損傷,從而幫助醫(yī)生迅速采取干預(yù)措施。
(3)多發(fā)性硬化癥:MRI可以顯示多發(fā)性硬化癥患者大腦和脊髓中的脫髓鞘病灶,為該疾病的診斷和隨訪提供重要信息。
骨骼和關(guān)節(jié)疾病
(1)膝關(guān)節(jié)損傷:膝關(guān)節(jié)是MRI應(yīng)用最廣泛的部位之一。無論是前交叉韌帶撕裂、半月板損傷,還是關(guān)節(jié)軟骨損傷,MRI都能夠提供詳細(xì)成像,有助于確定是否需要手術(shù)治療。
(2)腰椎間盤突出:MRI可以清晰顯示椎間盤的形態(tài),幫助評(píng)估椎間盤突出的程度及其對(duì)脊髓和神經(jīng)根的壓迫情況,從而指導(dǎo)治療。
(3)股骨頭缺血性壞死:對(duì)于早期股骨頭缺血性壞死的檢測(cè),MRI是非常敏感的工具,可以在X線片出現(xiàn)變化之前發(fā)現(xiàn)病變。
心血管疾病
(1)心肌梗死:MRI可以精確評(píng)估心肌梗死的范圍和嚴(yán)重程度,幫助醫(yī)生制定進(jìn)一步的治療
策略。
(2)心肌病:對(duì)于某些心肌病,如擴(kuò)張型心肌病或肥厚型心肌病,MRI能夠提供心肌結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)圖像,評(píng)估心臟的收縮和舒張功能。
(3)心包疾病:MRI對(duì)于診斷心包積液、心包炎和心包腫瘤等心包疾病具有重要意義。
肝膽胰疾病
(1)肝臟腫瘤:MRI特別適用于鑒別肝臟的良性和惡性腫瘤。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI掃描能夠區(qū)分不同類型的腫瘤,如肝細(xì)胞癌、肝轉(zhuǎn)移癌和肝血管
瘤等。
(2)膽道疾病:MR膽胰管成像(MRCP)是一種無創(chuàng)的成像技術(shù),可以清晰顯示膽管和胰管的結(jié)構(gòu),用于診斷膽管結(jié)石、膽管炎及胰管狹窄等
疾病。
(3)胰腺腫瘤:MRI能夠幫助檢測(cè)和定位胰腺腫瘤,尤其是早期的胰腺癌。此外,它還能評(píng)估腫瘤是否侵犯到鄰近的血管和器官。
乳腺疾病
(1)乳腺癌篩查:對(duì)于高危人群,如具有BRCA基因突變的女性,MRI是乳腺癌篩查的有效手段。它比傳統(tǒng)的乳腺X線攝影(鉬靶)具有更高的敏感性,能夠檢測(cè)到早期的微小病灶。
(2)乳腺癌術(shù)前評(píng)估:MRI可以幫助評(píng)估腫瘤的大小和范圍,確定是否存在多中心病變,從而指導(dǎo)手術(shù)方案的制定。
(3)乳腺癌術(shù)后隨訪:在乳腺癌術(shù)后的隨訪中,MRI能夠區(qū)分術(shù)后瘢痕組織和腫瘤復(fù)發(fā),提供更精確的評(píng)估。
婦科疾病
(1)子宮肌瘤:MRI能夠詳細(xì)顯示子宮肌瘤的數(shù)量、大小和位置,有助于制定治療方案,如評(píng)估是否適合子宮動(dòng)脈栓塞術(shù)或手術(shù)切除。
(2)子宮內(nèi)膜異位癥:MRI是診斷深部子宮內(nèi)膜異位癥的重要工具,可以清晰顯示異位的子宮內(nèi)膜組織及其與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
(3)卵巢腫瘤:對(duì)于卵巢腫瘤,MRI能夠幫助區(qū)分良性和惡性病變,并評(píng)估腫瘤的擴(kuò)展范圍。
泌尿系統(tǒng)疾病
(1)腎臟腫瘤:MRI能夠精確評(píng)估腎臟腫瘤的大小、位置及其對(duì)周圍組織的侵犯情況,有助于手術(shù)規(guī)劃。
(2)前列腺癌:多參數(shù)MRI(mpMRI)是前列腺癌診斷和分期的重要工具,能夠評(píng)估癌癥的分布和侵犯深度,為制定治療方案提供依據(jù)。
兒科疾病
(1)先天性腦發(fā)育異常:MRI能夠詳細(xì)顯示新生兒和兒童腦發(fā)育的異常,如腦室擴(kuò)大、灰質(zhì)異位等。
(2)兒童腫瘤:MRI對(duì)評(píng)估兒童腫瘤(如腎母細(xì)胞瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤)的大小、位置和擴(kuò)散情況有重要意義。