临床应用腹部MR检查的临床优势及规范

时间:2016-11-11 17:38:33 来源:肝增生性结节

腹部MR检查是MR检查中技术要求最高的一个部位,同时更是衡量一台MR扫描系统性能的重要临床评判标准。近年来随着MR整体性能的不断提高,MR在腹部的应用越来越广泛。在MR日常检查和诊断过程中,MR检查的规范化是确保腹部MR诊断敏感性和特异性的前提和保证。本文主要以肝脏MR检查为例,讨论一下MR检查的临床优势和规范化问题。

一、腹部MR检查的临床优势和挑战

MR多序列多对比成像是任何其他影像设备无法比拟的临床优势。由于每个序列均可以从不同方面反映组织和病变的内在特性,所以合理的组合腹部扫描序列就能为临床影像诊断提供更多的诊断和鉴别诊断信息。另一方面MR无以伦比的软组织对比分辨率也能更敏感的发现早期的病理改变。

简单分析一下图1至6所示病例,体会腹部MR检查的临床优势:

-图1是FSET2脂肪抑制序列,这个序列是腹部扫描中的黄金序列,对于检出病变具有很高的敏感性。本病例显示病灶为混杂信号,其中低信号区域有两种可能:其一病变内含脂质成分,脂质信号被抑制掉了,其二提示病变具有一定的纤维化或瘢痕,纤维类成分(瘢痕)在T2像也可以是低信号;

-图2是稳态自由进动序列(Fiesta),这个序列的特点是三亮:水亮、血亮、脂肪亮。本例中我们发现病变呈低信号改变,提示这不是一个富含水(囊肿类)或富含血(血管瘤)的病变,相反提示我们这是一个以细胞增值为主的病变;

-图3、4是一个双回波序列,图3、图4病灶信号差别很大(反相位病灶信号明显衰减),这提示病变富含脂质。在肝内占位病变中如果能发现病变含脂质高度提示其可能为癌变。

-结合图5、图6的动态增强中动脉期明显强化我们就可以非常有信心的提示肝癌这一诊断。

MR的优异软组织对比能清晰显示其他影像学检查难以或无法显示的病变。结合GE最新的动态增强扫描技术LAVA扫描,MR不仅能明确肝癌等诊断,同时还能显示许多细微病变,从而使腹部影像学的水平有了很大的飞跃。通过图片7至14的对比我们可以更深刻的理解MR软组织对比的临床优势。

图7、图8对比表明与其他影像设备如CT相比,MR具有更好的软组织对比。在CT增强扫描未见明显异常征象,但在MR平扫FSET2像可以清晰显示肝硬变结节。图9、图10表明MR的软组织对比更有利于发现病变。图9CT图像左肾未见明确异常征象,但在图10的MRT1像上左肾可见明确低信号改变。该病例经证实为左肾透明细胞癌。

图11、12的对比说明尽管目前多排CT扫描具有足够高的空间分辨率并可以进行任意面重建,但因其软组织对比远远不如MR,所以在显示胆管病变中MR增强扫描明显优于CT增强扫描。图13、14说明对于胆道梗阻的病人,MR检查不仅能显示梗阻的部位,结合进一步高分辨率LAVA增强扫描还能清晰显示梗阻的原因。

二、腹部MR扫描的规范化流程

上述实例表明MR在腹部诊断中具有显著的临床优势,其独有的多序列多对比度成像能从不同方面解析病变的性质;而其优异的软组织对比分辨率能更敏感的发现病变。在临床实际工作中,腹部MR扫描也会遇到很多挑战,这是因为高场强的MR对运动伪影相对敏感,所以如何克服运动伪影是腹部MR检查中的一个挑战,避免不规范的操作是腹部MR检查图像质量下降的一个主要原因。

图15、图16说明:腹部MR扫描对操作人员要求仔细认真,不正确的操作会导致图像质量下降因而会影响最终诊断甚至导致漏诊。腹部MR扫描中的规范化流程和质量控制应包括几方面内容:规范化的操作;规范化的扫描序列;规范化的扫描参数。

规范化的操作:

高场强MR腹部检查规范化操作是成功的关键。这里包括病人的呼吸及屏气训练,检查前与病人及相关临床科室的有效沟通,详细阅读其他影像学设备检查资料等等。其中针对病人的呼吸及屏气训练尤为重要,这是因为良好的呼吸状态是获得优异呼吸门控T2加权像的前提,而病人能否配合屏气是获得满意T1像的基础。在高场强MR由于SE或FSET1像伪影严重,所以通常采用屏气的梯度回波序列来获取2D或3D的T1加权像。考虑到病人屏气的配合能力和空间分辨率的需求,一般在屏气序列通常会使用ASSET并行采集技术。该技术在客观上要求ASSET校准序列与实际采集的屏气T1序列要最大化确保在呼吸的同一时相下屏气,这对于病人和操作人员都提出了很高的要求。如果在检查前不进行充分的屏气训练,检查过程中操作人员不严格遵守这些规范化操作,就会导致明显的相关伪影或因病人不能配合屏气所带来的伪影。

图17是因校准与实际扫描序列屏气时相不一致所导致的伪影,图18显示规范化操作后伪影消失。

图19是屏气不配合的运动伪影,图20经训练后病人能良好屏气,图像清晰显示病变及硬化结节改变。

图21~24说明在MR腹部扫描中规范化操作尤为重要,此处我们以冠位Fiesta扫描为例。Fiesta(快速稳态自由进动成像)是一个非常特殊的序列,为了维持弛豫信号稳态,序列要求采用系统所能实现的最短TR和最短TE。因为其TR极短,所以这个序列所采集的回波信号实际上可以理解为由两个不同性质的回波信号所合成,即前一个射频脉冲产生的自由感应衰减(FID)信号和后一个射频脉冲所产生的射频回波信号(SE)。正因为此,Fiesta序列对磁化率差别对弛豫的稳态影响非常敏感,因此在进行Fiesta序列肝脏冠状位扫描时要求采用局部匀场技术以克服磁化率差别所导致的伪影。如果不按规范操作而未加局部匀场就会导致肝脏和膈顶交界区信号丢失并影响病变检出。

规范化的扫描序列:

磁共振在腹部疾病诊断中的优势在于其多序列多对比度成像能为诊断和鉴别诊断提供更丰富的信息。每一个序列均有不同的诊断和鉴别诊断价值,所以在扫描中切忌根据自己的主观经验任意删减序列,这样做不仅会影响最终的诊断还有可能导致漏诊。本文根据笔者个人的体会以附表为例对每个序列的诊断价值做初步介绍。

上面附表是以肝脏为例说明肝脏MR检查的扫描流程,其中每个序列都有不同的临床意义。序列1和2意义简单明显,不赘述。

1呼吸门控T2脂肪抑制序列(RTrAxfsT2):

该序列被认为是腹部扫描中发现病变最敏感的序列。但在临床工作中我们发现由于病变本身的病理改变不同,其在T2像上的表现也不相同,甚至有些病变特别是细胞增殖为主的病变有可能显示不清。如下面附图病例:

一般传统的观念认为T2看病变T1看解剖,但在腹部特别是肝脏并不是这样。肝内病变在T2像的信号改变取决于其病理改变。病变的含水增多,在T2像呈信号增高改变,但是细胞密度的增高或病变内纤维成分却呈短T2信号改变,因而在T2像呈信号减低改变。两种效应的综合效果有可能导致T2像上病变显示不清。从T1弛豫的影响机制我们知道无论水分增多或细胞密度增大及纤维成分增多都会导致T1延长(水分子运动过快或过慢都会导致其T1弛豫时间延长),所以在T1像上两种病理改变在信号是叠加的,这就解释了为什么该病变在T1像呈现明确的低信号改变了。同时,对比图25、图26我们不难发现病变在图25上显示更清晰,这是因为在呼吸门控T2脂肪抑制序列由于肝脏的背影有效抑制从而增加了病变与背影组织的对比,而在SSFSE序列除了没有脂肪抑制外,过长的回波链也会导致图像模糊及信号衰减。由此可见我们不能用SSFSE来取代呼吸门控T2脂肪抑制序列,同时我们也不能只扫T2而不扫T1序列。

2弥散加权成像:

与其他序列相比弥散加权成像所探测的是水分子的扩散行为,一般腹部弥散成像能更敏感的发现病变,弥散成像对磁共振系统特别是梯度系统提出了更高的要求和挑战。由于受梯度系统保真度等的制约,使得很多具有很高梯度标称工程值的磁共振成像系统在实际弥散成像中却远远不能达到其所标称的工程值,因此弥散成像的图像质量也是我们评价梯度系统临床性能的客观标准。在GE的磁共振系统由于有更高的梯度保真度,所以在弥散成像不仅能实现更高的梯度性能,而且因为有高的梯度保真度还能采用斜坡采样等技术从而进一步提高了梯度的临床性能。为了说明弥散成像与梯度性能的关系,我们先观察几幅头部弥散图像对比:

分析图29、图30我们可以说因为在GE磁共振上使用更高的梯度场强,因而可以获取更短的回波间隔,所以源于EPI序列的形变伪影明显降低;但即便在图31、图32使用相同的梯度场强时,GE的弥散图像仍没有明显的形变伪影,这就说明GE磁共振梯度系统具有更高的梯度保真度。

正是基于如此高保真的梯度平台,GE在光纤磁共振上提出了高清弥散的成像理念。腹部弥散成像在病变的检出和定性上具有重要的临床意义。

图33、图34对比表明常规T2像及对应弥散像显示肝右叶占位病变,但在弥散像上能发现常规T2像上无法显示的小转移灶;图35、图36为一年轻女性,经常发生低血糖血症。临床怀疑胰岛细胞瘤,在常规T2脂肪抑制像上未见明确病变,但在对应弥散像上可清晰显示胰头区小病灶,临床证实为胰岛细胞瘤。

上述病例说明弥散图像在发现病变以及对肿瘤病变的TNM分期中有非常重要的临床价值。但弥散图像对信噪比等有较高的要求,尽管屏气弥散成像能有效克服呼吸带来的运动伪影,但其信噪比较低。在光纤MR上我们可以采用呼吸门控触发弥散成像,在大多数呼吸相对平稳的病人都能获得满意的弥散图像。采用门控触发技术不仅能有效提高信噪比而且也使实现高清弥散(高分辨率、高b值)成为可能。

3屏气双回波成像:

腹部所采用的屏气双回波成像可以理解为化学位移成像,其基本原理是利用水和脂肪在共振频率上有3.5ppm的差别。对于梯度回波序列而言,在某一特定回波时间,水、脂共振处于同相位或反相位。以1.5T为例,根据Larmor方程,3.5ppm的差别相当于Hz,当水和脂刚好有1Hz差别时是同相位,而有0.5Hz差别时则是反相位。据此我们计算出当TE=4.4ms时为同相位;而TE=2.2ms时为反相位。

图37、38为常规T2脂肪抑制序列,在肝右叶病变中可见一卵圆形低信号,该低信号可能是脂肪成分被抑制掉,也可能是病变内瘢痕形成;观察同反相位图像可以发现该卵圆形区在同反相位有明显的信号反差,与同相位相比该区在反相位明显信号衰减,这说明相应卵圆形改变为含脂成分。只有在一个体素内既含有水又含有脂质时才能在同反相位上显示出信号改变。我们必须在相同窗宽窗位同时观察同反相位图像才能判断病变内是否含有脂质成分。判断病变内是否含有脂质成分对于鉴别诊断非常重要。一般而言,当一占位病变中如果含有脂质则该病变更倾向于肝癌。

4冠状位Fiesta或SSFSE:

这个序列一般作为补充序列来提供病变不同方位的信息。Fiesta(Fastimagingemployingsteady-stateacquisition),也叫快速稳态自由进动成像。这个序列在不同公司有不同名称如TrueFISP,BalancedFFE等。该序列的对比度既不是T1也不是T2,其信号特点有三亮:血亮、水亮、脂肪亮。如果在该序列采用脂肪抑制技术,则只有水亮、血亮。事实上尽管该序列在发现病变上可能存在问题,但在鉴别诊断上非常重要。

图41、42肝内占位病变,在T2像高信号,但Fiesta像上病变信号不高,临床证实为肝癌;图43、44肝内占位病变,T2像高信号,Fiesta像上病变显示很亮的信号,临床证实为肝血管瘤。图41至44的病例表明:因为Fiesta像只有水亮、血亮、脂肪亮,所以只有富含水或富含血的病变才能在该序列上表现为高信号。因此通过这个序列我们能够识别出病变是以细胞增殖为主(肝癌、肝腺瘤、肝局灶性结节增生等)的病变或是以含水(如囊肿)含血(血管瘤)为主的病变。

5LAVA动态增强扫描技术:

尽管磁共振平扫能提供丰富的诊断和鉴别诊断信息,但对于很多占位病变如肝癌、肝血管瘤或肝不典型结节增生的最后诊断仍需要进一步的动态增强扫描。磁共振动态增强扫描技术也是衡量磁共振整体性能的重要标准。在腹部动态增强扫描,由于屏气时间的限制要求系统能实现尽可能短的TR、TE,这对梯度系统的性能提出了更高的要求。在GE最新的磁共振平台依托于优越的梯度性能和高密度靶线圈推出了业界最新的LAVA动态增强扫描技术。与传统的动态增强扫描技术相比:LAVA实现了更均匀的脂肪抑制、更高的时间分辨率和更高的空间分辨率成像。这些使磁共振动态增强扫描进入了一个全新的时代。

图45与图46对比,LAVA较传统动态增强扫描技术FAME脂肪抑制更均匀,LAVA克服了FAME的环状高信号(如箭头所示)。与FAME相比LAVA在整个容积采集过程中使用多个脂肪抑制脉冲,从而克服了FAME技术中随时间推移脂肪弛豫的问题。在肝脏动态增强扫描技术中均匀的脂肪抑制具有重要意义,它能最大化强化病变与背景组织的对比,从而提高了细微病变的检出率。

图49至52说明传统的MRCP水成像能够明确有无梗阻及梗阻的部位,但无法明确梗阻的原因。LAVA动态增强扫描技术因为兼具高的时间分辨率和空间分辨率,因此在明确胆管梗阻原因中有重要的意义。壶腹周围癌的不同病理分型的治疗方案和预后都不同,因此LAVA动态增强在壶腹区病变的诊断中具有重要意义。

规范化的扫描参数:

磁共振扫描工作中质量控制与质量保证是确保正确临床诊断的前提。对于磁共振医技人员而言遵循规范化扫描参数是保证图像稳定的根本。为了更好的理解扫描参数的重要性,本文就几个问题进行简单讨论:

1SNR与CNR:

信噪比与对比噪声比是衡量图像质量的常用指标。很多医技人员会把SNR放在最重要的高度,实际上影响病变检出的重要因素是对比噪声比。在GE操作界面上有SNR的显示,但需注意这个SNR是相对SNR而不是绝对SNR。所以这个数的绝对值并不是衡量图像好坏的客观标准。与SNR相比CNR相对隐蔽,CNR由扫描参数决定,如TR、TE、ETL以及接收带宽(Bandwidth)等。我们可以把CNR定义为导出参数,因为它是由一级参数决定的。在FSE序列回波链的长度和接收带宽共同决定回波间隔和最大、最小TE并从而决定图像对比度。在参数调节时切不能只注意SNR一个数值,否则就会一叶蔽目不见森林。

2ETL:

回波链长度在快速自旋回波序列是影响图像对比度的重要因素。我们选择回波链长度时一定兼顾采集层数、最大及最小TE等,这样才能获取好的对比度。一般我们选择的TE时间理想状态下应该尽可能位于最大、最小TE之间。笔者在实际工作中发现很多操作人员为了适应扫描层数盲目的减少ETL是错误的,这样会导致对比度的改变。

3Bandwidth:

扫描界面上所看到的Bandwidth指的是接收带宽而不是射频带宽,这个带宽和扫描层厚没有直接关系。Bandwidth(BW)由读出梯度的强度来决定,代表信号读取的频率范围。通过Nyquist定律,接收带宽又会进一步决定采样频率的快慢。由于SNR与BW的平方根呈反比,所以很多操作人员为了提高SNR一味的降低BW。但降低BW会增加回波间隔,从而在相同回波链时最大、最小TE都会增加,不仅会影响图像对比度并导致图像模糊而且TE延长也会降低SNR。另外BW还会影响化学位移伪影的程度,BW越窄化学位移伪影越重。BW也会影响对运动伪影的敏感性,带宽越窄对运动越敏感。综上,在高场MR腹部扫描应适当使用更宽的带宽,这样不仅可以避免化学位移伪影,同时也能在一定程度上克服运动伪影。有一点需注意:切勿单纯的调节一个参数而不顾及此参数变化所关联的其他参数变化,因为这些都有可能导致图像对比度变化而影响病变的检出。

结束语

综上所述,我们不难发现腹部MR检查的多序列多对比度成像能为腹部病变特别是肝脏病变提供丰富的诊断和鉴别诊断信息,结合GE公司最新推出的LAVA动态增强技术使得MR能胜任肝脏等病变的一站式检查。但同时我们也发现在MR诊断和鉴别诊断过程中不同序列所提供的信息相互验证相互补充,从而使得影像科医生能更有信心做出正确的诊断。另一方面我们也看到由于腹部MR检查的特殊性,对相应操作人员也提出了更严格的要求,只有操作的医技人员严格遵守规范化的扫描方案才能更好的发挥MR的临床优势。理解每一个序列的临床价值,理解每一个参数对图像的深层次影响,理解每一个细小操作环节对图像质量的制约等等,我们只有不断学习、认真思考才能把腹部MR应用做得日臻完美。

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