MRI、DSA、ECT簡介.doc

MRI也就是磁共振成像，英文全稱是：Magnetic Resonance Imaging。在這項(xiàng)技術(shù)誕生之初曾被稱為核磁共振成像，到了20世紀(jì)80年代初，作為醫(yī)學(xué)新技術(shù)的NMR成像（NMR imaging）一詞越來越為公眾所熟悉。技術(shù)特點(diǎn)磁共振成像是斷層成像的一種，它利用磁共振現(xiàn)象從人體中獲得電磁信號,并重建出人體信息。磁共振成像技術(shù)與其它斷層成像技術(shù)（如CT）有一些共同點(diǎn)，比如它們都可以顯示某種物理量（如密度）在空間中的分布；同時也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的斷層圖像，三維體圖像，甚至可以得到空間波譜分布的四維圖像。從磁共振圖像中我們可以得到物質(zhì)的多種物理特性參數(shù)，如質(zhì)子密度，自旋晶格馳豫時間T1，自旋自旋馳豫時間T2，擴(kuò)散系數(shù)，磁化系數(shù)，化學(xué)位移等等。對比其它成像技術(shù)（如CT 超聲 PET等）磁共振成像方式更加多樣，成像原理更加復(fù)雜，所得到信息也更加豐富。因此磁共振成像成為醫(yī)學(xué)影像中一個熱門的研究方向。MRI也存在不足之處。它的空間分辨率不及CT，帶有心臟起搏器的患者或有某些金屬異物的部位不能作MRI的檢查，另外價格比較昂貴。工作原理核磁共振是一種物理現(xiàn)象，作為一種分析手段廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)生物等領(lǐng)域，到1973年才將它用于醫(yī)學(xué)臨床檢測。為了避免與核醫(yī)學(xué)中放射成像混淆，把它稱為核磁共振成像術(shù)(MR)。 MR是一種生物磁自旋成像技術(shù)，它是利用原子核自旋運(yùn)動的特點(diǎn)，在外加磁場內(nèi)，經(jīng)射頻脈沖激后產(chǎn)生信號，用探測器檢測并輸入計算機(jī)，經(jīng)過計算機(jī)處理轉(zhuǎn)換后在屏幕上顯示圖像。成像原理核磁共振成像原理：原子核帶有正電，許多元素的原子核，如1H、19FT和31P等進(jìn)行自旋運(yùn)動。通常情況下，原子核自旋軸的排列是無規(guī)律的，但將其置于外加磁場中時，核自旋空間取向從無序向有序過渡。這樣一來，自旋的核同時也以自旋軸和外加磁場的向量方向的夾角繞外加磁場向量旋進(jìn)，這種旋進(jìn)叫做拉莫爾旋進(jìn)，就像旋轉(zhuǎn)的陀螺在地球的重力下的轉(zhuǎn)動。自旋系統(tǒng)的磁化矢量由零逐漸增長，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時，磁化強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定值。如果此時核自旋系統(tǒng)受到外界作用，如一定頻率的射頻激發(fā)原子核即可引起共振效應(yīng)。這樣，自旋核還要在射頻方向上旋進(jìn)，這種疊加的旋進(jìn)狀態(tài)叫做章動。在射頻脈沖停止后，自旋系統(tǒng)已激化的原子核，不能維持這種狀態(tài)，將回復(fù)到磁場中原來的排列狀態(tài)，同時釋放出微弱的能量，成為射電信號，把這許多信號檢出，并使之能進(jìn)行空間分辨，就得到運(yùn)動中原子核分布圖像。原子核從激化的狀態(tài)回復(fù)到平衡排列狀態(tài)的過程叫弛豫過程。它所需的時間叫弛豫時間。弛豫時間有兩種即T1和T2，T1為自旋-點(diǎn)陣或縱向馳豫時間T2，T2為自旋-自旋或橫向弛豫時間。醫(yī)療用途磁共振最常用的核是氫原子核質(zhì)子（1H），因?yàn)樗男盘栕顝?qiáng)，在人體組織內(nèi)也廣泛存在。影響磁共振影像因素包括：(a)質(zhì)子的密度；(b)弛豫時間長短；(c)血液和腦脊液的流動；(d)順磁性物質(zhì)(e)蛋白質(zhì)。磁共振影像灰階特點(diǎn)是，磁共振信號愈強(qiáng)，則亮度愈大，磁共振的信號弱，則亮度也小，從白色、灰色到黑色。各種組織磁共振影像灰階特點(diǎn)如下；脂肪組織，松質(zhì)骨呈白色；腦脊髓、骨髓呈白灰色；內(nèi)臟、肌肉呈灰白色；液體，正常速度流血液呈黑色；骨皮質(zhì)、氣體、含氣肺呈黑色。 核磁共振的另一特點(diǎn)是流動液體不產(chǎn)生信號稱為流動效應(yīng)或流動空白效應(yīng)。因此血管是灰白色管狀結(jié)構(gòu)，而血液為無信號的黑色。這樣使血管很容易軟組織分開。正常脊髓周圍有腦脊液包圍，腦脊液為黑色的，并有白色的硬膜為脂肪所襯托，使脊髓顯示為白色的強(qiáng)信號結(jié)構(gòu)。核磁共振已應(yīng)用于全身各系統(tǒng)的成像診斷。效果最佳的是顱腦，及其脊髓、心臟大血管、關(guān)節(jié)骨骼、軟組織及盆腔等。對心血管疾病不但可以觀察各腔室、大血管及瓣膜的解剖變化，而且可作心室分析，進(jìn)行定性及半定量的診斷，可作多個切面圖，空間分辨率高，顯示心臟及病變?nèi)?，及其與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，優(yōu)于其他X線成像、二維超聲、核素及CT檢查。在對腦脊髓病變診斷時，可作冠狀、矢狀及橫斷面像。儀器設(shè)備醫(yī)療特點(diǎn)MR提供的信息量不但大于醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的其他許多成像術(shù)，而且不同于已有的成像術(shù)，因此，它對疾病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性。它可以直接作出橫斷面、矢狀面、冠狀面和各種斜面的體層圖像，不會產(chǎn)生CT檢測中的偽影；不需注射造影劑；無電離輻射，對機(jī)體沒有不良影響。MR對檢測腦內(nèi)血腫、腦外血腫、腦腫瘤、顱內(nèi)動脈瘤、動靜脈血管畸形、腦缺血、椎管內(nèi)腫瘤、脊髓空洞癥和脊髓積水等顱腦常見疾病非常有效，同時對腰椎椎間盤后突、原發(fā)性肝癌等疾病的診斷也很有效。 檢查目的：顱腦及脊柱、脊髓病變，五官科疾病，心臟疾病，縱膈腫塊，骨關(guān)節(jié)和肌肉病變，子宮、卵巢、膀胱、前列腺、肝、腎、胰等部位的病變。 優(yōu)點(diǎn)：1MRI對人體沒有損傷； 2MRI能獲得腦和脊髓的立體圖像，不像CT那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位； 3能診斷心臟病變，CT因掃描速度慢而難以勝任； 4對膀胱、直腸、子宮、陰道、骨、關(guān)節(jié)、肌肉等部位的檢查優(yōu)于CT。 缺點(diǎn):1和CT一樣，MRI也是影像診斷，很多病變單憑MRI仍難以確診，不像內(nèi)窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷； 2對肺部的檢查不優(yōu)于X線或CT檢查，對肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查不比CT優(yōu)越，但費(fèi)用要高昂得多； 3對胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢查； 4體內(nèi)留有金屬物品者不宜接受MRI。 5. 危重病人不能做 6.妊娠3個月內(nèi)的 7.帶有心臟起搏器的DSANudelman于1977年獲得第一張DSA的圖像，目前，在血管造影中這種技術(shù)應(yīng)用已很普遍。DSA是數(shù)字X成像（digital radiography,DR)的一個組成部分。含義（Digital subtraction angiography）簡稱DSA, 即血管造影的影像通過數(shù)字化處理，把不需要的組織影像刪除掉，只保留血管影像，這種技術(shù)叫做數(shù)字減影技術(shù)，其特點(diǎn)是圖像清晰，分辨率高，對觀察血管病變，血管狹窄的定位測量，診斷及介入治療提供了真實(shí)的立體圖像，為各種介入治療提供了必備條件。主要適用于全身血管性疾病及腫瘤的檢查及治療。應(yīng)用DSA進(jìn)行介入治療為心血管疾病的診斷和治療開辟了一個新的領(lǐng)域。主要應(yīng)用于冠心病、心律失常、瓣膜病和先天性心臟病的診斷和治療。ECTEmission Computed Tomography，發(fā)射單光子計算機(jī)斷層掃描儀.是一種利用放射性核素的檢查方法。ECT成像的基本原理：放射性藥物引入人體，經(jīng)代謝后在臟器內(nèi)ECT外或病變部位和正常組織之間形成放射性濃度差異，將探測到這些差異，通過計算機(jī)處理再成像。ECT成像是一種具有較高特異性的功能顯像和分子顯像，除顯示結(jié)構(gòu)外，著重提供臟器與端正變組織的功能信息。簡介ECT的顯像方式十分靈活，能進(jìn)行平面顯像和斷層顯像、靜態(tài)顯像和動態(tài)顯像、局部顯像和全身顯像。除此之外，它還能提供臟器的多種功能參數(shù)，如時間-放射性曲線等，為腫瘤的診治提供多方位信息。主要用于甲狀腺癌、骨骼等部位腫瘤的檢查，尤其常用于骨轉(zhuǎn)移性腫瘤的檢測，比普通X線拍片可提前3-6個月發(fā)現(xiàn)病變。因此，對一些較易發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的癌癥。如乳腺癌、肺癌、前列腺癌、食管癌等，即使沒有骨痛，也可作術(shù)前或術(shù)后檢查，以期早期發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶。但必須注意骨的炎癥、血流改變、骨折修復(fù)，關(guān)節(jié)退行性變、骨畸形性病變以及代謝性骨病變也可出現(xiàn)陽性結(jié)果，這是應(yīng)該予以鑒別的。工作原理ECT結(jié)構(gòu)和工作過程：它有專門探測核射線（射線）的探頭、固定探頭并能向各方位轉(zhuǎn)動的支架、裝有系統(tǒng)程序的中心控制臺（能高速運(yùn)行和進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理和存貯的高性能電子計算機(jī)，1664位）。在采集程序控制下，探頭收集到從靶器官發(fā)射出來的射線，經(jīng)晶體光放大（變成可見光）導(dǎo)向光電倍增管（P.M.T）的陰極（矩陣排列于晶體表面的光導(dǎo)面上，常有50107支），轉(zhuǎn)變成電脈沖信號，按位置譯碼器指定位置輸送到計算機(jī)，計算機(jī)將信號經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換成數(shù)字存貯起來。在處理程序控制下，計算機(jī)將進(jìn)行數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換，按信號來源卒標(biāo)方位上的象素（pixel）點(diǎn)在屏幕上投射成圖像。這種圖像是一種單一平面圖像（二維），信息重疊、模糊度大，只適用于小臟器顯像或動態(tài)顯像，對深層結(jié)構(gòu)觀察較困難。若探頭以靶器官為中心旋轉(zhuǎn)，多平面采集時，則可獲得三維圖像即所謂ECT圖像。這種圖像按一定厚度切層，可觀察不同方位、不同深度平面的顯像劑分布圖像。分類 （1）SPECT即單光子發(fā)射計算機(jī)斷層掃描。它利用發(fā)射單光子的核素藥物如99mTc、133I、67Ca、153Sm等進(jìn)行檢查。SPECT的基本結(jié)構(gòu)分3部分，即旋轉(zhuǎn)探頭裝置、電子線路、數(shù)據(jù)處理和圖像重建的計算機(jī)系統(tǒng)。SPECT除顯示腫瘤病灶外，尚可顯示局部臟器功能的變化，如：化療后左心功能、腎功能的改變等。 （2）PET即正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層掃描。顧名思義它是用發(fā)射正電子的核素藥物進(jìn)行檢查。常見的核素如：18F、11C、13N、15O等。PET主要用于病灶組織的葡萄糖代謝、蛋白質(zhì)代主向和氧代謝的研究，在腫瘤學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。目前應(yīng)用最多的是腫瘤的早期診斷和治療后殘留腫塊的鑒別。腦腫瘤和鼻咽癌放療或淋巴瘤化療后殘存腫塊及肺部和縱隔腫塊的鑒別等常常十分困難，但利用18F、flurodeoxyglucose（18F、FDG）進(jìn)行PET顯像，區(qū)分其性質(zhì)則十分容易。如病灶攝取18F-FDG，表明病灶殘留存活的癌細(xì)胞，提示為復(fù)發(fā)；如18F-FDG檢查為陰性則為纖維化。直線加速器直線加速器是采用沿直線軌道分布的高頻電場加速電子、質(zhì)子和重離子的裝置。定義直線加速器1（linear accelerator）Linac 為了獲得1-20 KeV甚至更高的加速梯度，通常用高功率的高頻或微波功率源來激勵加速腔.直線加速器的加速電場有行波和駐波兩類.由于電子即使在低能時也接近光速，大部分電子直線加速器取行波加速方式，采用盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu).在行波加速腔內(nèi)裝有環(huán)形金屬盤片，用以減慢電磁波的相速.適當(dāng)調(diào)整盤片的位置和圓孔的直徑，即能使行波的相速度與粒子同步而持續(xù)加速.質(zhì)子和重離子直線加速器則一般取駐波加速方式，采用帶漂移管的諧振腔結(jié)構(gòu).適當(dāng)選擇漂移管的尺寸和位置，使軸向電場不滿足加速要求時，粒子處在漂移管內(nèi)受到屏蔽作用，而在通過漂移管間隙時得到加速.離子質(zhì)量愈大，通常荷質(zhì)比就愈小，相同能量下的速度也愈低，工作頻率也就愈低，從而加速器的尺寸就愈大.直線加速器具有束流強(qiáng)度高、能量可逐節(jié)增加等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是需要昂貴的高頻、微波功率源.低能直線加速器在醫(yī)療和工業(yè)輻照中廣泛應(yīng)用，而中、高能直線加速器則在核物理和粒子物理研究中占有重要地位，并且是高能同步加速器和儲存環(huán)、對撞機(jī)性能優(yōu)良的注入器。直線加速器的原理加速器是由三根用絕緣材料制成的高柱和在它們中間的加速器管