Morphological imaging including imaging anatomy

形態(tài)學(xué)成像包括影像解剖學(xué)

引言

近幾十年來，隨著影像技術(shù)的進(jìn)步，間接成像鞍區(qū)的技術(shù)，如傳統(tǒng)的X線檢查、氣腦造影和腦血管造影，已為直接成像技術(shù)廣泛取代。在很大程度上，第一種可用的計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)已經(jīng)被磁共振成像(MRI)所取代，磁共振成像由于其優(yōu)越的分辨率和圖像對(duì)比度，是目前垂體病變的首選成像技術(shù)。在一項(xiàng)對(duì)可疑垂體疾病患者的比較研究中，MRI在識(shí)別解剖結(jié)構(gòu)方面明顯優(yōu)于CT(例如， MRI和CT分別為，頸動(dòng)脈100% vs 25%，視神經(jīng)交叉95% vs 28%，垂體后葉70% vs 45%，垂體柄85% vs 50%，)。CT仍有著其地位，在MRI有絕對(duì)禁忌證的磁場(chǎng)，術(shù)前計(jì)劃手術(shù)使用蝶竇入路，評(píng)估骨侵襲和腫瘤鈣化。數(shù)字減影血管造影(DSA)可用于術(shù)前疑似血管病變的評(píng)估，或用于難以診斷的疑似庫(kù)欣病的巖下竇采血(IPSS)。

磁共振成像

技術(shù)背景

MRI是以磁共振原理為基礎(chǔ)的。某些原子核置于靜磁場(chǎng)中可以吸收和發(fā)射能量。核必須具有非零自旋才能在磁共振掃描儀中直觀可視。這意味著中子的數(shù)量和質(zhì)子的數(shù)量一定是不相等的。

為了給出一個(gè)具有足夠信噪比的可測(cè)量信號(hào)，被檢查的組織中需要有豐富的細(xì)胞核。對(duì)于臨床影像，這一要求僅由氫(1H)滿足，氫具有自旋。其他的核，如13C或31P，可以用專門的硬件測(cè)量，目前只用于研究領(lǐng)域。

當(dāng)置于靜磁場(chǎng)中，所有自旋平行于磁場(chǎng)B0的軸線排列。通過在Larmor頻率υ處施加射頻(RF)脈沖，自旋被移出B0場(chǎng)的方向。在這種情況下，圍繞B0場(chǎng)的方向進(jìn)行進(jìn)動(dòng)（precession），在射頻線圈中誘導(dǎo)可測(cè)量的信號(hào)。在射頻脈沖的末端，自旋開始松馳（relax），這意味著它們回到了熱平衡。弛豫有縱向弛豫和橫向弛豫(longitudinal and transverse relaxation)兩種類型，它們分別用時(shí)間常數(shù)T1和T2來描述。在臨床成像中，需要大量射頻脈沖結(jié)合磁場(chǎng)梯度進(jìn)行空間定位，以獲得用于圖像計(jì)算的信號(hào)。觀察到該信號(hào)在退出射頻脈沖后的回波時(shí)間(TE)。通過改變射頻脈沖的時(shí)間，可以修改重復(fù)時(shí)間(the repetition time，TR)和回波時(shí)間（the echo time，TE）。通過使用不同的TR和TE值，結(jié)合多個(gè)射頻脈沖、反轉(zhuǎn)脈沖（inversion pulses）和梯度磁場(chǎng)（magnetic gradient fields），可以產(chǎn)生多種對(duì)比。在基本序列中，信號(hào)強(qiáng)度取決于T1和T2時(shí)間和被檢查組織的質(zhì)子密度(the proton density，PD)。其他機(jī)制，如流量、灌注、彌散和磁場(chǎng)均勻性，也會(huì)對(duì)信號(hào)強(qiáng)度和分辨率產(chǎn)生影響。標(biāo)準(zhǔn)的自旋回波(SE)或快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)序列,可以通過選擇TR在450和650毫秒（ms）之間且TE盡可能短,進(jìn)行T1加權(quán)對(duì)比增強(qiáng)；選擇TR>3000 ms和TE在約100到120ms,進(jìn)行T2加權(quán)對(duì)比增強(qiáng)；通過選擇TR>3000 ms和TE盡可能短,進(jìn)行質(zhì)子密度（PD）-加權(quán)對(duì)比增強(qiáng)。我們必須記住，組織的T1時(shí)間、T2時(shí)間和PD總是決定最終對(duì)比結(jié)果。只有這三個(gè)信號(hào)組分對(duì)最終信號(hào)有比例不同的影響（Only the proportion of the influence of these three signal components on the final signal differs.）。

MR序列

目前，大多數(shù)臨床掃描儀提供1.5T或3T的場(chǎng)強(qiáng)。通常，更好的信噪比的優(yōu)勢(shì)使3T作為腦垂體區(qū)域成像首選的掃描儀場(chǎng)強(qiáng)度，因?yàn)樗?/span>能有更高的分辨率，這在一個(gè)有許多小結(jié)構(gòu)的區(qū)域是必不可少的。對(duì)于有金屬夾或金屬磨損的術(shù)后患者（In postoperative cases with metal clips or metal abrasion），1.5T可能是更好的選擇，因?yàn)樵谶@種場(chǎng)強(qiáng)下磁敏感偽影不太明顯。然而，在大多數(shù)情況下，任何一種場(chǎng)強(qiáng)都可以得到合適的圖像。序列的選擇可能因情況而異，但對(duì)于大多數(shù)情況來說，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議是足夠的(表1;圖1）。通常，二維（2D）序列比三維（3D）序列更受青睞，因?yàn)槿S序列容易模糊（suffer from blurring）。一些作者報(bào)道，與帶有額外層間間隙(additional interslice gap)的3mm層厚的2D序列相比，三維序列檢測(cè)微腺瘤的敏感性更高。然而，低于3mm的層厚和小的層間間隙可增加≦10%的發(fā)現(xiàn)微腺瘤的機(jī)會(huì)。如果使用多個(gè)級(jí)聯(lián)（more than one concatenation）來減少由于不完美的層面輪廓（imperfect slice profile）而導(dǎo)致的層面串擾（reduce slice cross talk），則在二維序列中甚至可以實(shí)現(xiàn)無層面間隙（achieve no interslice gap）。視野(FoV)應(yīng)該很小(例如，160mm)，成像矩陣應(yīng)該高，以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)高分辨率（high in-plane resolution），最好低于0.6x0.6mm²。對(duì)比增強(qiáng)圖像對(duì)于初始評(píng)估通常是至關(guān)重要的，并且不能被非增強(qiáng)圖像所取代，即使最近擔(dān)心釓劑在骨、皮膚和大腦內(nèi)沉積。0.1mmol/kg體重的正常劑量方案就足夠了。對(duì)于垂體的動(dòng)態(tài)成像，應(yīng)該在采集獲得第一個(gè)動(dòng)態(tài)序列后使用對(duì)比劑，以大約10 - 50秒的時(shí)間分辨率進(jìn)行5 - 6次連續(xù)成像。只有在平掃時(shí)未見腺瘤時(shí)才需要?jiǎng)討B(tài)圖像。對(duì)于用于鞍區(qū)成像的典型快速或快速自旋回波(FSE或TSE)序列，T1加權(quán)序列的TR應(yīng)在400 - 700ms之間，T2加權(quán)序列的TR應(yīng)高于3000ms。T1加權(quán)序列的TE應(yīng)盡可能短，T2加權(quán)序列的TE應(yīng)在90-120ms之間。

表1鞍區(qū)標(biāo)準(zhǔn)成像協(xié)議。

圖1典型的MR檢查設(shè)置(左側(cè)大圖像)和標(biāo)準(zhǔn)磁共振成像方案檢查鞍內(nèi)和鞍上大腺瘤(右側(cè)6張小圖像)。如圖:T1冠狀位(上、左)、T1冠狀位增強(qiáng)掃描(上、中)、T2冠狀位增強(qiáng)掃描(上、右)、T1矢狀位增強(qiáng)掃描(下、左)、T1矢狀位增強(qiáng)掃描(下、中)和軸位T2 FLAIR(下、右)。視交叉(白色箭頭)被腺瘤抬高并壓迫。腺瘤由扁平的垂體(黑色箭頭)排列。

對(duì)于血管病變的描述，不同的MR技術(shù)是可用的。通常，非增強(qiáng)飛行時(shí)間(TOF)血管造影比對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)更受青睞，因?yàn)槠浞直媛矢?。分辨率越高，測(cè)量時(shí)間越長(zhǎng)。值得注意的是，在T1加權(quán)掃描中，如出血或富含蛋白質(zhì)的囊腫等亮信號(hào)區(qū)域，可能顯示偽血流信號(hào)，并可能被錯(cuò)誤地解釋為動(dòng)脈瘤。

鞍區(qū)影像解剖

為了解釋鞍區(qū)和鞍旁的結(jié)構(gòu)，對(duì)正常影像解剖學(xué)有深刻的了解是必不可少的。大多數(shù)結(jié)構(gòu)最好在矢狀位和/或冠狀位上描繪。通常不需要標(biāo)準(zhǔn)的軸向角度，但在評(píng)估整個(gè)顱腦時(shí)常規(guī)加入（are regularly added for evaluation of the entire neurocranium）(表1;圖1)。

需要仔細(xì)識(shí)別和評(píng)估蝶鞍和鞍旁間隙的所有解剖結(jié)構(gòu)，以確定信號(hào)變化、移位或大小變化。需要知道最適合可視化的每個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的順序。

矢狀位

矢狀位圖(圖2)可以評(píng)估神經(jīng)垂體。在原始T1加權(quán)圖像上，它被視為一個(gè)亮點(diǎn)，位于鞍背腹側(cè)。異位后垂體可代表發(fā)育異常，間腦向下延伸中斷，異位神經(jīng)垂體沿著垂體柄的正常走行道被發(fā)現(xiàn)。矢狀位能很好地觀察到異位的神經(jīng)垂體(圖3)。在垂體后葉或垂體柄病變的垂體柄或漏斗處也能檢測(cè)到異位的亮信號(hào)，這擾亂了抗利尿激素向后葉的運(yùn)輸。垂體柄的兩個(gè)部分(結(jié)節(jié)部和漏斗部)是在垂體的胚胎發(fā)育過程中產(chǎn)生的。通常在矢狀位層面上測(cè)量垂體的高度。垂體的上表面多為扁平或微凹。在青春期，垂體的大小顯著增加，并且可以達(dá)到一個(gè)凸面，這在女性中更為明顯。據(jù)報(bào)道，青春期的最大正常高度為10毫米。就在蝶鞍前方和下方，蝶竇氣化作為一個(gè)充滿空氣的結(jié)構(gòu)，不發(fā)出任何信號(hào)。根據(jù)氣化程度的不同，蝶竇可分為甲介型、蝶竇前型和蝶竇型。當(dāng)計(jì)劃使用經(jīng)蝶竇路徑手術(shù)時(shí)，必須考慮氣化類型。鞍背，作為鞍的背緣，應(yīng)該有一個(gè)正常的骨信號(hào)。海綿間竇是連接兩個(gè)海綿竇的硬腦膜副本之間的靜脈通道（The intercavernous sinuses are venous channels between dura duplications that connect both cavernous sinuses）。MRI對(duì)比增強(qiáng)靜脈造影顯示，在沒有垂體疾病的個(gè)體中，前海綿間竇的發(fā)生率為37%，下海綿間竇的發(fā)生率為48%，后海綿間竇的發(fā)生率為30%。在矢狀位T2加權(quán)MRI 上也可以看到突出的海綿竇，在經(jīng)蝶竇手術(shù)中可能阻礙蝶鞍的開放。在MRI上通常能很好地描繪下丘腦底的灰結(jié)節(jié)和乳頭體。

圖2矢狀位磁共振圖像垂體區(qū)域解剖。原始(上，左)和對(duì)比增強(qiáng)(上，右)T1加權(quán)圖像，T2加權(quán)圖像(下，左)和示意圖(下，右)顯示。1、垂體前葉;2、垂體后葉/神經(jīng)垂體;3、漏斗部;4、視交叉;5、鞍背;6、蝶骨平面；7,蝶竇;8、灰結(jié)節(jié);9、乳頭體;10、鞍背海綿間竇。

圖3漏斗部先天性異位神經(jīng)垂體的磁共振成像(白色箭頭)。矢狀位T1加權(quán)無對(duì)比圖像。

圖4冠狀位磁共振圖像垂體區(qū)域解剖。原始(上，左)和對(duì)比增強(qiáng)(上，右)T1加權(quán)圖像，T2加權(quán)圖像(下，左)和示意圖(下，右)顯示。1、垂體;2、漏斗部器官;3、視交叉;4、頸內(nèi)動(dòng)脈;A為海綿竇段，b床突上段;5、動(dòng)眼神經(jīng)(CN III);6、滑車神經(jīng)(CN IV);7、外展神經(jīng)(CN VI);8、三叉神經(jīng)眼支(CN V1);9、三叉神經(jīng)上頜支(CN V2)。

冠狀位視圖

T2加權(quán)冠狀面掃描可以最好地檢測(cè)視神經(jīng)和視神經(jīng)交叉(圖4)。由于視神經(jīng)交叉受壓，鞍區(qū)許多腫瘤在臨床表現(xiàn)明顯，伴有視覺障礙。海綿竇與頸內(nèi)動(dòng)脈(ICA)和顱神經(jīng)(III, IV, V1, V2，和VI)在冠狀位上也得到最好的描繪。

顱神經(jīng)與腦白質(zhì)呈等信號(hào)，分布于海綿竇外側(cè)緣。磁共振增強(qiáng)T1加權(quán)掃描能很好地描述它們，因?yàn)槌肃徑＞d竇外，它們沒有增強(qiáng)強(qiáng)化。通常，可以直接識(shí)別較大的神經(jīng)(II、III、V1和V2)，而較小的顱神經(jīng)只能在非常平面內(nèi)高分辨率圖像中顯示。任何垂體柄移位都應(yīng)得到仔細(xì)檢查，因?yàn)樗赡苁遣恢苯涌梢姷牟∽兊拈g接征象，如小的微腺瘤。注意鞍膈，在T2加權(quán)和T1加權(quán)增強(qiáng)掃描上多見。鞍膈移位是腫塊起源的有用提示:向下移位表示鞍上病變，向上移位表示鞍內(nèi)病變。應(yīng)在所有三個(gè)序列(T1、T2和增強(qiáng)T1)中對(duì)鞍外側(cè)緣進(jìn)行評(píng)估，以識(shí)別大腺瘤對(duì)海綿竇的浸潤(rùn)或鞍旁病變(如ICA動(dòng)脈瘤或海綿竇腦膜瘤)使垂體腺移位。

動(dòng)態(tài)系列

MRI上典型的垂體柄和垂體后葉在對(duì)比劑給藥后20-30秒增強(qiáng)，垂體前葉在給藥后80秒增強(qiáng)。小腺瘤通常表現(xiàn)為延遲強(qiáng)化。由于低信噪比，假陽性結(jié)果的高比率已被報(bào)道。圖5為注射對(duì)比劑后圖像采集時(shí)間分別為40s、80s、120s的典型動(dòng)態(tài)掃描(從左到右)。

圖5庫(kù)欣病患者動(dòng)態(tài)磁共振成像。在40s, 80s和120s對(duì)比劑給藥后進(jìn)行T1加權(quán)序列。在40s和80s可見小的微腺瘤僅(藍(lán)色箭頭)。

在第一張圖中，垂體前葉兩側(cè)的垂體柄和中間葉略低。右側(cè)疑似有微腺瘤。在80秒(s）時(shí)，正常的垂體前葉組織與垂體柄等信號(hào)，顯示低信號(hào)的微腺瘤。在120秒時(shí)，微腺瘤不再可見，因?yàn)樗c垂體前葉呈等信號(hào)。

MRI對(duì)囊腫內(nèi)容的解釋（Interpretation of cyst content on MRI ）

囊性腺瘤并不少見。鞍區(qū)影像學(xué)檢查中其他典型的囊性病變包括顱咽管瘤、Rathke裂隙囊腫、中間部囊腫和蛛網(wǎng)膜囊腫(圖6和7)。液體樣結(jié)構(gòu)通常在T2加權(quán)像上表現(xiàn)為高信號(hào)，T1加權(quán)像上表現(xiàn)為低信號(hào)。信號(hào)模式取決于囊腫內(nèi)容物的物理參數(shù)。蛋白質(zhì)含量高會(huì)導(dǎo)致T1加權(quán)圖像上的信號(hào)明亮(圖7)，甚至?xí)?dǎo)致T2加權(quán)圖像上的信號(hào)降低。術(shù)中囊腫內(nèi)容物的膠體外觀與T2加權(quán)掃描的暗外觀相關(guān)。在急性出血中，由于形成高鐵血紅蛋白，血液蛋白導(dǎo)致中間T1信號(hào)在前24 - 48小時(shí)內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度增加。由于脫氧血紅蛋白的形成，T2加權(quán)掃描通常可以稍早地看到低信號(hào)。由于重力作用，血液成分會(huì)分離，可能會(huì)形成沉淀成分的特征性平面（characteristic plane surface）(圖7)。然而，在急性患者中，血液信號(hào)可能會(huì)很復(fù)雜。

圖6帶有囊性成分的乳頭狀顱咽管瘤的磁共振成像(藍(lán)色箭頭)。腫瘤引起右側(cè)丘腦腦水腫(紅色*)。原始T1加權(quán)(上排，左)和增強(qiáng)T1加權(quán)(下排，左)矢狀位圖像。T2加權(quán)(上排，右)和增強(qiáng)T1加權(quán)(下排，右)冠狀圖。

圖7垂體囊性病變磁共振成像。圖示:蛛網(wǎng)膜囊腫(左)、Rathke裂囊腫(中)、大腺瘤伴急性出血(右)的T2加權(quán)冠狀位圖像(上排)和原始的(native)T1矢狀位圖像(下排)。星號(hào)，腺瘤浸潤(rùn)右側(cè)海綿竇，箭頭，液體水平是出血的標(biāo)志。