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第四节 MRI检查技术进展与应用
【概述】
磁共振在呼吸系统疾病中的应用能够在无电离辐射的情况下发现肺部结构和功能的改变。然而磁共振的成像基础决定了其在肺部疾病应用中的挑战。
(1)肺内低密度组织仅包含相对较少的质子信号生成。
(2)多个空气-组织界面导致与信号的快速衰减直接相关的实质性的敏感性伪影。
(3)呼吸运动、心血管搏动造成的伪影,或因此需要加入门控技术延迟扫描时间。然而,过去十年内,磁共振扫描硬件和序列设计取得了很大进步,使得磁共振在肺部疾病中的应用越来越广泛。磁共振能够为肺实质、肺血流灌注和肺通气改变提供形态和功能的信息。
目前,MRI在一些儿科疾病已经推荐作为肺部扫描的一线使用,例如肺动静脉畸形、肺隔离症、肺动脉发育不良、部分或全部肺静脉回流异常、永存左上腔静脉、支气管肺发育不良、囊性肺纤维化(CF)、漏斗胸等。除此之外,对于成人非小细胞肺癌患者,MRI可作为CT检查后的后续补充,用来判断肿瘤对膈肌、纵隔和胸壁的浸润情况和远处转移情况。而在其他肺疾病中,MRI可作为二线应用的影像学手段,例如对碘或辐射暴露有禁忌者。
【临床应用】
1.肺肿瘤
MDCT是肺结节与肿块的检测、形态显示及肿瘤的分期的一线影像手段。尤其是肿瘤手术前的TNM分期的判断,影像学更需要提供确切的证据。PET-CT推荐作为肿瘤术前评估的重要手段。而近年来胸部MRI及全身类PET的使用也推荐成为MDCT的补充方案,而避免放射学核素的反复暴露。
对于肺结节的检出,有研究者也先后报道了常用于肺结节检出的理想序列:包括T2加权快速自旋回波序列,T2加权半傅立叶单次激发自旋回波(HASTE)序列、T1加权屏气的三维梯度回波序列(GRE)和超短回波时间(UTE)成像序列等。
MRI对于肺结节检出的阈值为:直径≥8mm的肺实性结节的检出率可接近100%,对于直接介于5~8mm的实性结节检出率为60%~90%。而对于磨玻璃结节的检出率尚没有统一定论。也有研究者以CT作为参照标准,比较了几种序列联合(T2-TSE,T2-SPIR,T2-STIR,T2-HASTE,T1-VIBE,T1-out-ofphase)对肺结节的检出率,结果发现,多序列联合较单一序列对肺结节检出的敏感性更高(根据结节直径区分具体表现为4mm结节为57.1%,4~6mm结节为75%,6~8mm结节为87.5%,直径大于8mm结节为100%)。而在其中以三维容积式内插值法屏气检查(T1-VIBE)检出率最高。然而,这些序列都是屏气条件下进行的。
随着K空间填充技术的扫描方式的改变,采用放射状的K空间填充技术的自由呼吸的3D脂肪抑制的T1加权梯度回波序列(Radial VIBE)也被报道能够在自由呼吸情况下采集高分辨图像,特别适用于容易受呼吸运动影响的器官(图1-4-1)。有研究报道,以CT作为参照标准,Radial VIBE与屏气的T1-VIBE比较(图1-4-2),对实性结节检出率显著提高,对直径大于6mm的实性结节检出率可达100%。4~6mm结节为93.1%,直径小于4mm结节检出率为86.5%。
图1-4-1 肺腺癌伴肺内多发转移
男性,65岁,与MDCT(A)相比,自由呼吸的Radial VIBE(B)能够显示肿块的形态特征,对肺内多发结节的细微结构(箭)有清晰的显示
图1-4-2 肺腺癌伴肺内多发转移
男性,65岁,自由呼吸的Radial VIBE序列(A)与屏气的3D VIBE(B)对肺结节检测的比较。小于4mm的肺结节(箭)在Radial VIBE序列图像中显示清晰,而在屏气的3D VIBE(B)序列中显示模糊
不仅如此,Radial VIBE对肺结节的内部及外部征象也有较好的显示(图1-4-3~图1-4-6)。除此之外,UTE也被报道对不仅是肺实性结节,以及磨玻璃结节的检出和征象显示有良好表现。然而,对于胸膜下、心影旁容易受到呼吸运动及心血管搏动影响的部位结节的漏检问题,仍然是需要解决的问题。
图1-4-3 肺腺癌
女性,62岁,CT平扫纵隔窗(A)及肺窗(C)发现右肺上叶不规则肿块影,分叶状生长,其内可见支气管影,呈不规则扩张改变,周围可见磨玻璃影,与周围组织分界清楚。同层磁共振自由呼吸Radial VIBE序列(B,D)同样可显示结节的内、外部征象
图1-4-4 肺腺癌
男性,68岁,CT平扫(A、C)发现右肺上叶结节影,其内可见小空洞,周围可见毛刺征,同层磁共振自由呼吸Radial VIBE序列(B、D)同样可显示结节的内、外部征象
图1-4-5 肺小细胞未分化癌
女性,58岁,CT轴位肺窗(A)显示左肺上叶结节影,其内可见空泡征,周围可见小片状磨玻璃影,同层磁共振自由呼吸Radial VIBE序列(B)同样可显示结节的内、外部征象
图1-4-6 肺腺癌伴多发肺内转移
男性,58岁,CT轴位肺窗(A)显示左肺上叶肿块影,呈分叶状生长,可见胸膜凹陷征,同层磁共振自由呼吸Radial VIBE序列(B)同样可显示结节的上述征象
除此之外,磁共振扩散加权成像能够提供更多肺结节的功能信息,有助于肺癌肿块与阻塞性肺不张的鉴别(图1-4-7)。此外,通过测量ADC值对肺结节的良恶性判断、治疗效果检测有一定的作用(图1-4-8、图1-4-9)。党珊等报道,通过联合磁共振Radial VIBE序列和DWI序列与单独使用CT比较,能够提高良恶性鉴别的诊断效能和特异性。
2.慢性阻塞性肺疾病
MRI在慢性阻塞性肺疾病、哮喘、肺囊性纤维化中的应用近年来也多有报道。
(1)对于肺实质的形态改变:MRI能够发现和评估病变的范围。例如炎性改变引起的气道壁的水肿、增厚、支气管扩张及黏液栓塞等。对于其他病理因素引起的肺实质改变如肺实变与磨玻璃影、肺气肿与肺大疱、网格条索与蜂窝征 MRI也被证明与MDCT有一致的表现。尤其是自由呼吸的Radial VIBE序列和UTE序列,能够发现信号的改变。UTE采用几乎为零的TE读出时间来阻止来自肺实质的快速信号衰减。对肺实质内的结节、实变、磨玻璃、纤维条索等改变均匀良好的显示。
图1-4-7 中央型肺癌及周围阻塞性肺炎
CT增强扫描(A)与自由呼吸的VIBE序列(B)能够发现病变与范围,DWI图像(C)与ADC(D)图像能够区分中央型肺癌及周围阻塞性肺炎的信号差别
图1-4-8 肺腺癌
女性,61岁,CT肺窗(A)显示左肺肿块伴左肺下叶支气管截断,纵隔窗(B)显示结节密度均匀;自由呼吸的VIBE序列(C)与T2 BLADE序列(D)显示病灶信号均匀,DWI图像(E)病灶为明显高信号,而ADC(F)图像病灶信号减低,测量病灶ADC值为559.1×10 -6mm 2/s,以上磁共振信号特点,提示病灶为软组织成分,病灶呈扩散受限,ADC值低,提示病灶为恶性病变
图1-4-9 肺结核
男性,61岁,胸闷、气短、咯血。CT肺窗(A)显示左肺上叶不规则高密度影,纵隔窗(B)显示病灶密度均匀,磁共振DWI图像(C)显示病灶信号不高,而ADC图像(D)测量ADC值为1 129.13×10 -6mm 2/s,以上磁共振信号特点,提示病灶为软组织成分,病灶无明显扩散受限,良性病变可能性大,穿刺病理结果提示肉芽肿性炎,干酪样坏死组织
(2)慢性阻塞性肺疾病患者MR肺灌注成像能够提供高清灌注图像,显示肺段、肺叶的灌注缺损。与核素灌注显像比较,MR灌注显像的诊断准确率更高。且能够提供更多量化评估手段,例如对COPD患者3D灌注图像平均肺血流量(PBF)、平均通过时间(MTT)、肺血管体积等指标的测量。在呼气相时,肺血流体积会生理性增加,而在肺气肿区域,血流量仍然较低。
(3)氧气通气成像是利用吸入氧气的顺磁性获得肺血流量的信息。然而对于临床应用还有很大难度。
3.肺部感染
肺内感染常伴有肺实质内水含量的增加,因此即使少量的渗出在T2加权图像上都可以有信号的异常。在肺部感染发生时,肺实质内的病理改变在会形成明显的信号对比,以区分渗出、实变和脓肿的形成(图1-4-10、图1-4-11)。
近来研究表明,磁共振技术能够作为儿科肺炎以及并发症的评估,与CT比较,MRI能够发现儿童肺炎的磨玻璃影、实变影、坏死、脓肿、胸腔积液及淋巴结肿大均有良好的显示。且由于CT电离辐射的特点,MRI可以作为替代CT的儿科肺炎的评估办法。
图1-4-10 肺脓肿
男性,32岁,CT肺窗(A)示左肺上叶舌段,胸膜下结节,境界清楚,周围可见细短毛刺,纵隔窗(B)显示结节内似有稍低密度影,自由呼吸radial VIBE序列(C)显示结节中心信号低于外周,且与周围组织分界清楚,T2 BLADE(D)序列显示结节中心与周围组织比较呈明显高信号,DWI(E)图像病灶中心明显高信号,而此区域在ADC(F)图像为信号减低,提示病灶中心明显扩散受限,而病灶周围无明显扩散受限,结合以上磁共振信号特点,考虑病灶为脓肿可能
图1-4-11 肺炎
男性,32岁,发热、咳嗽1周。胸部CT(A)显示右肺下叶后基底段磨玻璃影,自由呼吸radial VIBE(B)图像同样显示该部位片状高信号影
三维容积内插屏气检查(three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination,3D-VIBE)可以准确评估病变的范围和形态特点,T2加权半傅立叶捕获单次快速自旋回波序列(T2-weighted half-Fourier acquisition single-shot turbo spin echo,T2-weighted fast spin echo with rotating phase encoding)能够评估病变的病理改变。且自由呼吸的VIBE序列(free-breathing radial 3D fat-suppressed T1-weighted gradient echo),解决了儿科患者屏气困难的问题,且对病变的形态有清楚的显示。
4.肺血栓栓塞
MR肺血管造影技术应用3D gadolinium增强,对肺栓塞诊断有很高的价值。MRPA检查可以分别对肺血管及下肢静脉进行观察,通过“一站式”检查,避免患者的电离辐射及含碘对比剂的注射。注射对比剂后,可以发现血管内的栓子之外,还能够获得肺灌注情况。通过灌注成像可以显示肺栓塞形成肺实质的低灌注区(图1-4-12),为肺栓塞的诊断提供间接征象。除此之外,MRI可以对急性肺栓塞患者进行短期随访。
图1-4-12 肺栓塞
MRI灌注成像能够显示右肺中野的局限性灌注缺损区
(郭佑民 于 楠)