中枢神经系统影像学NeuroradiologyNeuroradiology

陆菁菁 M. D.

北京协和医院放射科2004.6.21

讲座

本讲座目的• 初步了解常用影像技术• 对 CNS 的影像技术选择有一些了解，以

有助于今后的临床工作• 对中枢神经系统的正常和异常影像表现

留有一感官印象

主要内容

第一部分：中枢神经系统影像学技术及进展

第二部分：中枢神经系统正常及异常影像学表现

Part I: imaging technique and prospects中枢神经系统影像学技术及进展

•颅骨平片•脑血管造影•脑 CT

•脑磁共振•SPECT/PET

•其他： TCD

头 颅 平 片（ plain radiography of skull)

头颅平片（正侧位像）

平片（ X 片）• X 线有一定穿透力 + 人体组织之间有密度和厚度的差别

• X 线穿过人体后，再使胶片、荧光屏等感光，就形成 X 线图像

头颅平片诊断价值有限• 主要是提示病变存在• 观察异物的存在和骨质结构的明显变化• 观察颅骨骨折，有学者建议直接行 CT• 有时可看见颅内钙化，如松果体钙化、肿瘤钙

化等• 侧位可观察蝶鞍的形态，如扩大提示垂体瘤等，

但不扩大也不能排除病变

脑血管造影（ cerebral angiography)

脑血管造影

这是 DSA 图像，即数字减影血管造影

DSA(digital substraction angiography) 原理

• 最常用的是 : 动脉 DSA(intraarterial DSA)

• 最常用的方法：时间减影法（ temporal subtraction method)– 经导管向血管内快速注入造影剂，在造影剂未到达、峰值和

廓清的时间段内连续采集图像 10 帧（ 1 帧 / 秒）– 取 1 帧血管内含造影剂的图像减去血管内不含造影剂的图像

（蒙片），使骨骼和软组织影像被抵消– 获得清晰的血管影像

• 为什么称 Digital?– 与原先的光学减影法相对应– 所采集的图像都经过数字化处理，使减影更方便、准确

脑血管造影适应征• 诊断脑动脉瘤、血管发育异常、血管闭塞• 了解脑肿瘤的供血动脉• 可同时行介入治疗！ ---- 神经介入医生

– 溶栓– Coil （螺圈）闭塞动脉瘤和血管畸形等– 术前栓塞富血管性肿瘤如脑膜瘤– 其他

CT(Computed Tomography, 计算机体层扫描）

脑 CT

CT图像如何形成？

• 也是也是 XX 线成像 线成像 • 黑白不同灰度的像素按矩阵排列黑白不同灰度的像素按矩阵排列• 每个像素的亮度反映相应体素的每个像素的亮度反映相应体素的 XX

线吸收系数线吸收系数• 像素越小、数目越大，图像空间分像素越小、数目越大，图像空间分

辨力越高辨力越高• CTCT 值可定量反映组织密度值可定量反映组织密度

单层螺旋 CT vs 多层螺旋 CT

亚洲第一台 16 层螺旋 CT

• Sensation 16( Siemens)

• 扫描快• 时间分辨力高• 空间分辨力高• 后处理工作站功能强大

Let’s have a look!

Neuro CT---- CT 在 CNS 的应用

• 主要依赖于软件功能的更新，余多层螺旋 CT没有大的优势– 有可能降低造影剂用量– 使某些联合扫描计划成为可能

• CT 平扫– 普及，价廉– 怀疑急性颅内出血的首选检查手段– 若 CT已有梗塞征象，则不应系统溶栓

• CT 血管造影（ CT angiography, CTA)

• CT 脑灌注成像（ CT perfusion)

CTA （ CT 血管造影）• 静脉注射 CT 造影剂• 在合适的时间采集薄

层 CT 图像• 将原始图像进行 3D 后

处理• 获得 CTA 图像• 优势（与 DSA比较）：

– 立体，直观，易重建– 显示钙化和骨质结构– 基本无创

MIP － flow － volume － time to peak

静脉团注造影剂，在感兴趣区连续动态扫描，获得的大量数据经后处理，产生时间 - 强度曲线，由此算出脑血流速率、 脑血流量及峰值时间等具诊断意义的参数。

已有现成软件包。

Perfusion CT(CT 脑灌注 )

磁 共 振（ Magnetic Resonance Imaging, MRI)

磁共振 -- 神经影像学最重要的工具 !

MRI & Nobel Prize

• 2003年诺贝尔生理学和医学奖授予美国科学家保罗 ·劳特布尔和英国科学家彼得 ·曼斯菲尔德，以表彰他们在磁共振成像技术领域的突破性成就（ for their discoveries concerning "magnetic resonance imaging” ）。

• 他们取得的成就是医学诊断和研究领域的重大成果。

MRI & Nobel Prize

劳特布尔(Paul Lauterbur ， 1929年生于美国 )

　　劳特布尔在 1973年发现，通过在静磁场中使用梯度磁场，能够获得磁共振信号的位置，从而可以得到物体的二维图像。这些图像是无法用其他方法得到的。

曼斯菲尔德(Peter Mansfield ， 1933年生于英国 )

　　曼斯菲尔德进一步发展了使用梯度磁场的方法，他指出磁共振信号可以用数学方法精确描述，从而使磁共振成像发展为一种成像技术成为可能。他发展的快速磁共振成像方法为医学磁共振成像打下了基础。

MRI( Magnetic Resonance Imaging)

• 曾经称为核磁共振 ( Nuclear MRI)

• 采用的是电磁波，没有辐射伤害• 为避免误解会产生有害射线，现称磁共振（ MRI ）• 原理复杂。• 主要是四个环节：

– 向稳态的原子核发射射频脉冲– 原子核发射信号– 梯度磁场进行空间编码– 产生不同 MR信号的图像

MRI 物理学原理简述

MRI tips• MRI 是一种灵活多变的技术• 可对感兴趣区的解剖和疾病过程“量体裁衣”地进行成像• 主要基于 3个可变的生物学参数：

– 质子密度（ proton density ）– 纵向驰豫恢复时间（ T1 relaxation time)

– 横向驰豫恢复时间（ T2 relaxation time)

• 通过采用不同的脉冲序列和不同的成像参数，获得反映上述生物学参数对比的 MR 图像，即质子密度加权像（ PDWI) 、 T1加权像（ T1WI) 和 T2加权像（ T2WI)

• 这些图像上的信号强度与特定的组织特征有关。– 比如：血肿的化学和物理结构随时间而变化，直接影响其 MR 图像

的信号强度– 由此提供出血时间的信息 ，急性？亚急性？还是慢性？

MRI 的拓展应用• MRI 增强 ---普通增强和动态增强• MR 血管成像： MR Angiography ， MRA

– --- 不使用造影剂和使用造影剂• MR灌注成像： Perfusion MRI

• MR弥散成像： Diffusion MRI

• MR弥散张量成像： Diffusion Tensor Imaging, DTI

• MR 质谱： MR spectroscopy, MRS

• 功能磁共振成像： functional MRI, fMRI

• 其他： MR指引下介入治疗， et al.

MRA

• MR流体成像，无需造影剂

Diffusion & Perfusion MRI

T2WIT2WI DWIDWI rCBVrCBV

DWI探测水分子的布朗运动（弥散）

Perfusion MR 与 Perfusion CT类似

弥散张量成像（ DTI ）• 弥散张量是指“水分子弥散的各向异性、不均匀性组织弥散特征”

• 最常用的定量分析各向异性的参数是各向异性分数(Fractional Anisotropy, FA值）

• 用于研究：– 大脑发育– 缺血性脑卒中– 脑白质病– 变性性疾病– 感染性疾病– 肿瘤– et al.

MR 波谱（ MRS ）• 利用 MR 分析活体生化物质含量

• 反映某种原子的化学位移分布图

• 最常见的是 1

H波谱

Functional MRI

• BOLD(blood oxygen level dependent) 成像• 神经元活动刺激血管反应，从而大脑血流量、血容量和血氧浓度增加，甚至超过活动的神经元的需要。神经元刺激导致在兴奋的脑皮质局部微血管网内从去氧血红蛋白向氧合血红蛋白的浓度转变，结果是 T2加权像上信号变强。

SPECT/ PETSingle Photon/ Positive Electron Emission Tomography

(单光子 / 正电子发射体层扫描）

SPECT/ PET

• 将微量的经同位素标记的化合物注射入人体 , 其发射的光子 / 正电子可以被探测到 ( 就像 CT探测到的 X 光）。

• 图像可代表被标记化合物的局部积累。• 化合物的积累特征等可代表血流、氧或葡萄糖代谢、或多巴胺载体浓度

等。• 图像常用彩色显示。

休息一下！

Part II: imaging features

中枢神经系统正常及异常影像学表现

你能认出这些是什么图像吗 ?

CT 图像• CT 值 -- 组织对 X 线

的吸收系数 -- 密度• 图像上越亮，说明 C

T 值越高，组织密度越高

• 将水的 CT 值定为 0 ，骨皮质定为 1000 ，空气定为 -1000；其余介于中间

MRI图像

T1加权像：-- 看正常解剖 ---

脑脊液和房水是黑的灰质比白质暗（就像真的）

T2加权像：-- 看病理改变 ---

脑脊液和房水是白的灰质比白质亮

Cases for Demo

脑出血

脑出血 MR信号演变

•超急性期（ <24小时 )-------红细胞内氧合血红蛋白 -- 等 T1 、等 T2

•急性期（ 1-3天） ------------红细胞内去氧血红蛋白 --略长 T1 、长 T2

•亚急性期早期（ 3-7天） ---红细胞内正铁血红蛋白 --短 T1 、短 T2

•亚急性期晚期（ 7-14天） --红细胞外正铁血红蛋白 --短 T1 、长 T2

•慢性期（ >14天） ------------氧化铁和含铁血黄素

- - 中心等 T1 、长 T2, 周边略长 T1 、短 T2

脑出血

急性期（ 1-3天）

脑出血

亚急性早期（ 3-7天）

脑梗塞

• F45 ，突发左侧肢体麻木、言语不清 2hrs.

溶栓前侧位溶栓前正位

左颈内动脉造影示 :左大脑中动脉闭塞

导丝进入左 MCA M1段

溶栓后左 MCA 造影

介入指引下血管内溶栓

正位

溶栓后左颈内动脉造影示：再通！

侧位

动静脉畸形 --AVM

M34, 长期头痛，单纯肌强直 -阵挛发作。

星形细胞瘤

M73, 右利手 , 癫痫大发作 1次，言语进行性困难。

活检示 II级星形细胞瘤。放疗后。

星形细胞瘤 II级

转移瘤 --来自结肠腺癌

M62, 部分性发作继发为全面性强直痉挛发作。

结肠癌史，已有肺及肝转移。

Neoplastic lesion--听神经鞘瘤

缺氧性脑损伤

7个月婴儿，喂奶后无反应

Anoxic brain injury

• Different tissue sensitivity to adult• Global injury• MRI useful for prognosis• MRS helpful in equivocal cases

脱髓鞘性疾病 -多发性硬化

M30, 左眼视物模糊（ 13yrs) ，双腿麻木刺痛、蹒跚步态（ 24yrs)

Thank you!

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