核磁共振成像（MRI）

丁忠运

什么是MRI？

磁共振成像（MRI）是一种非侵入性成像技术，可产生三维详细的解剖图像。它通常用于疾病检测，诊断和治疗监测。它基于复杂的技术，可以激发并检测在组成活体组织的水中发现的质子旋转轴方向的变化。
MRI如何工作？

MRI使用强大的磁铁，产生强大的磁场，迫使体内的质子与该磁场对齐。然后，当射频电流通过患者脉冲时，质子受到刺激，并失去平衡，从而抵抗磁场的拉力。当射频场关闭时，MRI传感器能够检测到质子与磁场重新对齐时释放的能量。质子与磁场重新对准所花费的时间以及释放的能量的数量根据环境和分子的化学性质而变化。医师能够根据这些磁性来区分各种类型的组织之间的差异。
为了获得MRI图像，将患者放置在一块大磁铁内，并且在成像过程中必须保持非常静止以免使图像模糊。可以在MRI之前或期间向患者静脉内注入造影剂（通常含有Ga元素），以提高质子与磁场重合的速度。质子重新排列的速度越快，图像越亮。
MRI的用途是什么？

MRI扫描仪特别适合对人体的非骨性部位或软组织成像。它们与计算机断层扫描（CT）的不同之处在于，它们不使用破坏性的X射线电离辐射。使用MRI可以比使用常规X射线和CT更清楚地看到大脑，脊髓和神经以及肌肉，韧带和肌腱。因此，MRI通常用于对膝盖和肩膀的损伤进行成像。
在大脑中，MRI可以区分白质和灰质，也可以用于诊断动脉瘤和肿瘤。因为MRI不使用X射线或其他辐射，所以当需要频繁成像以进行诊断或治疗时，尤其是在大脑中，MRI是首选的成像方式。但是，MRI比X射线成像或CT扫描昂贵。
功能性磁共振成像（fMRI）是一种特殊的MRI。功能磁共振成像（fMRI）用于观察大脑结构，并确定在进行各种认知任务期间大脑的哪些区域“激活”（消耗更多的氧气）。它用于增进对大脑组织的理解，并为评估神经系统状况和神经外科手术风险提供了潜在的新标准。
有风险吗？

尽管MRI不会发出在X射线和CT成像中发现的电离辐射，但它确实会使用强磁场。磁场延伸到机器之外，并在铁，某些钢和其他可磁化物体上施加非常大的力。它足够坚固，可以将轮椅扔向整个房间。在进行MR扫描之前，患者应将任何形式的医疗或植入物告知医生。X射线和CT成像中发现的电离辐射确实会吸收强磁场。磁场延伸到机器之外，并在铁，某些钢和其他可磁化物体上施加非常大的力。它足够坚固，可以将轮椅扔向整个房间。在进行MR扫描之前，患者应将任何形式的医疗或植入物告知医生。

进行MRI扫描时，应考虑以下几点：

• 带有植入物（尤其是含铁的植入物）的人-起搏器，迷走神经刺激器，可植入的心脏复律除颤器，循环记录器，胰岛素泵，人工耳蜗植入物，深部脑刺激器和胶囊内窥镜检查的胶囊均不应进入MRI机。
  
• 噪音-某些通常称为喀哒声的响声，以及某些MR扫描仪中高达120分贝的声音强度，可能需要特殊的耳朵保护措施。
  
• 神经刺激-MRI中快速切换的视野有时会产生抽搐感。
  
• 造影剂-需要透析的严重肾功能衰竭患者可能会面临一种罕见但严重的疾病，称为肾原性系统性纤维化，这可能与使用某些含agents试剂（例如g二酰胺等）有关。尽管尚未建立因果关系，但美国现行指南建议透析患者仅在必要时才接受g试剂，并且应在扫描后尽快进行透析，以迅速从体内清除试剂。
  
• 怀孕-尽管尚未证明对胎儿有影响，但建议避免使用MRI扫描作为预防措施，尤其是在怀孕的前三个月，此时胎儿的器官正在形成并且如果使用造影剂，可能会进入胎儿血液。
  

• 恐惧症-即使患有轻度幽闭恐惧症的人也可能难以忍受机器内部较长的扫描时间。对机器和过程的熟悉以及可视化技术，镇静和麻醉为患者提供了克服不适的机制。其他应对机制包括听音乐或观看视频或电影，闭上或遮住眼睛以及按住紧急按钮。开放式MRI是一台侧面打开的机器，而不是一端封闭的管子，因此它不能完全包围患者。它的开发是为了满足那些对传统MRI狭窄的通道和噪音感到不舒服的患者的需求，以及那些尺寸或重量使传统MRI不切实际的患者的需求。
  

NIBIB资助的MRI项目的例子有哪些？

用声音代替活检
在美国，慢性肝病和肝硬化影响了超过550万人。由NIBIB资助的研究人员开发了一种将声波转换为肝脏图像的方法，该方法提供了一种新的无创，无痛方法来查找受肝脏疾病损害的肿瘤或组织。磁共振弹性成像（MRE）设备在患者进入MRI机器之前被放置在其肝脏上方。然后，它会通过肝脏发出声波脉冲，MRI能够检测并使用它来确定肝脏组织的密度和健康状况。与传统的活检相比，该技术对患者而言更安全，更舒适，并且价格更低。由于MRE能够识别出非常微小的组织密度差异，因此有可能也可用于检测癌症。弹性成像（MRE）设备在患者进入MRI机器之前被放置在患者的肝脏上方。然后，它会通过肝脏发出声波脉冲，MRI能够检测并使用它来确定肝脏组织的密度和健康状况。与传统的活检相比，该技术对患者而言更安全，更舒适，并且价格更低。由于MRE能够识别出非常微小的组织密度差异，因此有可能也可用于检测癌症。
专为儿童设计的新型MRI
MRI可能是儿童最好的成像方式之一，因为与CT不同，MRI没有任何可能有害的电离辐射。但是，MRI技术人员面临的最困难的挑战之一是获得清晰的图像，尤其是当患者是儿童或患有某种疾病以阻止他们长时间保持静止状态时。结果，许多年幼的孩子需要麻醉，这增加了患者的健康风险。NIBIB正在资助旨在开发健壮的儿科MRI的研究。通过创建专门为较小的身体而制成的小儿线圈，可以更清晰，更快地渲染图像，并且需要较少的MR操作员技能。这将使MRI更便宜，更安全并且更适合儿童使用。可能有害的电离辐射。然而，MRI技术人员面临的最困难的挑战之一是获得清晰的图像，尤其是当患者是儿童或患有某种疾病以致无法长时间保持静止状态时。结果，许多年幼的孩子需要麻醉，这增加了患者的健康风险。NIBIB正在资助旨在开发健壮的小儿体MRI的研究。通过创建专门为较小的身体而制成的小儿线圈，可以更清晰，更快地渲染图像，并且需要较少的MR操作员技能。这将使MRI更便宜，更安全并且更适合儿童使用。更快的成像和运动补偿也可能使成年患者受益。
另一位由NIBIB资助的研究人员正试图从另一个角度解决这一问题。他正在开发一种运动校正系统，可以大大改善MR检查的图像质量。研究人员正在开发一种光学跟踪系统，该系统能够实时匹配和调整MRI脉冲以适应患者姿势的变化。这种改进可以降低成本（由于质量差，必须减少重复的MR检查），并使MRI对许多无法保持检查静止的患者成为可行的选择，并减少MR麻醉的数量考试。
确定肿瘤的侵袭性
传统的MRI与PET或SPECT不同，无法测量代谢率。但是，由NIBIB资助的研究人员发现了一种将特殊化合物（超极化碳13）注入前列腺癌患者体内以测量肿瘤代谢率的方法。该信息可以提供肿瘤侵袭性的快速准确的图像。监测疾病的进展可以改善风险预测，这对于经常采用等待观察方法的前列腺癌患者而言至关重要。