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述评
胎儿磁共振——磁共振检查的新领域
朱铭

朱铭.胎儿磁共振——磁共振检查的新领域.磁共振成像, 2011, 2(1): 7-12. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2011.01.004.


[摘要] 随着磁共振成像技术的改进,MRI现在可应用于胎儿诊断。MRI提供的胎儿结构信息的深度,意味着它不仅仅是超声有用的辅助诊断手段,更能清晰地显示胎儿结构,避免超声的局限性。目前,MRI在胎儿中枢神经系统异常中的诊断最有价值,在中枢神经系统,在脑室扩大、胼胝体发育不全和后颅窝畸形的诊断中最有优势,此外,在胎儿胸部和其他系统畸形诊断中逐渐显示优势。MRI还能准确测量胎儿器官体积和重量,可以评估胎儿生长受限。一些MRI新技术如弥散加权成像、磁共振波谱和功能成像也逐渐应用于胎儿,可以提高我们对胎儿在子宫内代谢和发育信息的认识。本文将详细介绍胎儿MRI的安全性、技术及各系统临床应用。
[Abstract] Improvements in MR imaging now permit diagnostic images of the fetus to be obtained. The depth of structural information provided by MRI means it is more than just a useful adjunct to ultrasound, as several structures are more clearly visualized and many of the limitations of ultrasound are avoided. Currently, its value is best researched in fetal central nervous system disorders, MRI is most frequently utilized with reference to the fetal central nervous system and is valuable in ventriculomegaly, agenesis of the corpus callosum and posterior fossa abnormalities. Outside this, there is increasing interest in applying it to thoracic abnormalities and also scope for development in other niche areas. MRI is able to accurately determine fetal organ volumes and weight,although whether such measurements could play a role in conditions such as fetal growth restriction, has yet to be fully established. Techniques such as diffusion weighted imaging, magnetic resonance spectroscopy and functional imaging are also being remodelled for use in the fetus,improving our knowledge of in utero metabolism and development. This paper introduce the safety of fetal MRI, technology and the clinical application of the system.
[关键词] 磁共振成像;胎儿;中枢神经系统;畸形
[Keywords] Magnetic resonance imaging;Fetus;Central nervous system;Abnormalities

朱铭 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心放射科,200127

通讯作者:朱铭,E-mail: zhuming58@vip.sina.com


第一作者简介:
        朱铭(1949-),男,主任医师,教授,博士生导师。研究方向:儿科影像学。E-mail: zhuming58@vip.sina.com

收稿日期:2010-10-12
接受日期:2010-12-06
中图分类号:R445.2;R714.5 
文献标识码:A
DOI: 10.3969/j.issn.1674-8034.2011.01.004
朱铭.胎儿磁共振——磁共振检查的新领域.磁共振成像, 2011, 2(1): 7-12. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2011.01.004.

       多年来,产前超声(ultrasound, US)检查一直是胎儿产前首选的影像学检查方法,但是超声检查在一定程度上也存在不足,需要其他检查方法加以完善。MRI有着无射线损伤、良好的软组织对比及空间分辨率、广阔的视野等优势,完全具备成为超声检查之外的另一种重要的胎儿产前影像学检查方法的条件。在20世纪80年代早期,磁共振设备问世不久就开始用于胎儿检查[1],但发展不快,相关报道也不多。5年前,国内开展胎儿磁共振检查的医院还不到10家。近年来,随着设备的发展,胎儿磁共振检查迅速推广。2009年北美放射年会(RSNA)儿科放射会场首次安排了半天的胎儿磁共振专场。在国内目前开展胎儿磁共振检查的医院至少已有数十家,发展速度之快,在磁共振检查的各领域中相当突出。

1 安全性

       至今,尚无文献报道过MRI对胎儿生长及发育带来不良影响,而且没有证据说明短期暴露于≤1.5 T强度的磁场中损害胎儿发育。Levine等一项对胎猪的MRI实验研究中,在检查过程中测量羊水、胎脑及胎腹的温度,未出现温度的明显改变[2]。尽管如此,孕前3个月由于胚胎处于细胞分化发育期,容易受外界各种物理因素的损伤,为确保胎儿安全,目前一般对孕3个月以内的胎儿不主张做磁共振检查。笔者检查的胎儿一般为孕14~40周,中晚期胎儿显示形态较清晰,效果更好。已有研究通过胎兔模型表明,马根维显对比剂中的金属钆可对胎兔产生轻微的延迟发育不良影响。虽然目前还没有有关人胎的金属钆不良影响报道,但对比剂在胎儿体内的半衰期目前尚不清楚,因此一般不主张在胎儿MRI中使用对比剂。为减少胎动伪影,有学者曾通过多种途径对胎儿进行镇静,这有可能对母体及胎儿产生危害,我们也不主张用药物对胎儿进行镇静。特异性吸收率(specific absorption rate,SAR)是指单位质量的对象吸收的射频能量(单位:W/kg)。根据有关文献,一般胎儿检查SAR值要控制在3 W/kg以下。1.5 T超导型MRI扫描系统大部分序列SAR值不会过高,SAR值变化与TR/TE时间变化有关,TR/TE时间短,即扫描时间缩短,SAR值就增大。TR/TE时间长,SAR值减小,但扫描时间延长,易产生胎动伪影。TR/TE时间固定时,随着矩阵、翻转角度减小,SAR值减小。所以运用相对略小的翻转角度,既能使SAR值较小,扫描时间也适当,尽量避免了产生胎动伪影。

2 扫描技术

       由于胎儿在母体的子宫内位置不断改变,又无法使用各种门控技术如心电和呼吸门控等,一般情况下不对孕妇使用镇静剂,不要求孕妇屏气,不使用对比剂,因此扫描技术比较特殊,需要应用快速扫描技术,特别是扫描一层出一层图像的序列。

       目前常用的快速扫描序列为二维快速稳态进动序列和单次激发快速自旋回波序列。二维快速稳态进动序列GE称2D FIESTA序列,西门子称为True FISP序列,飞利浦称为Balance FFE序列,为T2/T1梯度回波图像。单次激发快速自旋回波序列GE称SS FSE序列,西门子称为HASTE序列,飞利浦称为Single Shot TSE序列,为重T2W自旋回波图像。目前对于MR T1W序列用于胎儿的报道较少,但T1W序列对于病变诊断又非常重要,特别是在胎儿颅内出血等疾病的诊断有很大帮助。

       笔者采用GE Signa 1.5 T超导型MRI扫描系统,8通道心脏线圈。孕妇基本采用仰卧,如有不适可采用左侧卧位;足先进;不予以镇静剂;先做定位扫描,根据胎儿位置做胎儿矢状面、冠状面扫描,而后以产前超声提示的异常部位为主,做横断面扫描。每一扫描序列所用时间为几秒到几十秒,每一孕妇所有序列扫描时间不超过20分钟。

       FIESTA扫描参数:TR 3.6~5.1 ms,TE 1.0~1.8 ms,翻转角5~60° ,带宽125.00 Hz/pixel,矩阵224×224或256×192或256×256,采集次数1~2次,层厚4~8 mm,间隔0~1 mm,FOV 36~40 cm。扫描层数根据胎儿大小来决定。

       SSFSE扫描参数:TR 737~17173 ms,TE 82.9~95 ms,带宽20.83 Hz/pixel,矩阵256×128或352×192,采集次数0.5~1次,层厚5~7 mm,间隔1 mm,FOV 36~40 cm。扫描层数根据胎儿大小来决定。

       FIESTA及SSFSE都有成像快速的优点,单层图像采集时间1秒以内即可完成,整个检查几十秒左右就可完成,极少产生胎动伪影。孕妇不需要服用镇静剂就可获得高质量图像。FIESTA和SSFSE均为类T2W图像,对于含水分较多的组织显示较好,而软组织的对比显示相对略差。FIESTA血管为高信号,而SSFSE血管为流空低信号。FIESTA序列图像分辨率较高,信噪比好,羊水信号较均匀,伪影较少,对层间隔没有要求,故可以使用无间隔扫描,这对胎儿微小结构的显示有一定价值。SSFSE序列图像对比分辨率较SSFSE好,在显示与周围组织对比差别不大的病灶时要优于FIESTA序列。

       T1W序列对发现颅内出血、脂肪信号或钙化有较大价值。胎儿磁共振扫描获得T1W图像有一定的困难,T1W序列目前应用的为快速反转恢复运动抑制(fast inversion recovery motion insensitive,FIRM)序列。该序列扫描技术比较特殊,是利用反转恢复快速梯度回波扫描技术,也是扫描一层出一层图像的序列,但扫描时间要比FIESTA序列和SSFSE序列长一些,图像信噪比也略差,在FIRM序列中,胎儿肠道中胎粪呈现特征性高信号,对于胸部病变先天性膈疝突入膈上的肠道、腹部肠道病变、脐部异常等诊断都有重要作用。对于部分囊性病变T1W信号特点也显示了一定作用,鉴别诊断可除外T1W为高信号的脂肪或高蛋白成分。FIRM序列作为T2W序列的补充,对于判断病变信号特征有重要作用。

       T1W扫描序列FIRM的扫描参数:TR 7.7~10.7 ms,TE 2.0~5.3 ms,矩阵256×128或256×160,FOV 36~40 cm,翻转角20° ,层厚6~8 mm,间隔0~1 mm,带宽15.63 Hz/pixel。做胎儿横断面、矢状面及冠状面扫描。扫描方法同FIESTA序列扫描。

       其他应用于胎儿的MRI技术还有扩散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)[3]、MR波谱(MR spectroscopy ,MRS)等。对于胎头已入盆的晚孕胎儿,各种常规的MR成像技术均可以采用。

3 胎儿MRI的临床应用

       中枢神经系统(central nervous system, CNS)是胎儿MRI文献报道的主题[4]。尽管US可以显示脑室形态的轻微变化,但MRI可以更好地显示脑实质情况。MRI能显示胎儿正常脑发育、髓鞘形成过程,不仅可直接显示各结构的发育过程及一过性结构的出现和消失过程,还可以通过信号强度的不同来描述各组织器官的成分,以评价其成熟程度。

       在CNS病变中,对于诊断神经元移行异常、缺血性病变、脑白质病变或是羊水少的病例,产前US诊断困难。MRI不受孕妇体型、羊水量多少、胎儿颅骨及母体骨盆骨骼影响,可直接显示脑实质、脊髓及病变与脑脊髓的关系,比US有明显优势。US对胼胝体显示比较困难,诊断胼胝体发育不全的主要依据是脑室形态异常,而脑室形态大小正常时易漏诊。MRI可以显示胼胝体全貌,准确诊断胼胝体疾患(图1)。正常胎儿侧脑室三角区宽度不超过10 mm,否则可视为脑室扩大。在CNS病变中,US往往多种疾病声像图表现相同,包括双侧脑室扩大、双侧脑室形态不规则且扩大、后颅窝间隙增宽、小脑蚓部显示不清等,常表现为一些病变的间接征象,容易漏诊真正病变。如US诊断胎儿后颅窝间隙增宽的病例,MRI也显示后颅窝间隙增宽,同时可显示小脑半球、小脑蚓部及脑干有无异常,对大枕大池及蛛网膜囊肿作出鉴别,对Dandy-Walker畸形作出诊断(图2图3)。因此建议在所有产前US怀疑CNS病变、诊断不清时,均有必要进行MRI检查进一步明确诊断,弥补US的不足,进一步完善、验证、甚至更正US诊断[5]

       胎儿颈胸部异常较常见,包括肺、心脏、颈胸段食管及颈胸壁软组织。US是其主要产前影像诊断方法,但对于甲状腺、肺、气管、食管等器官的细节解剖结构和与周围组织的关系,US常不能满意显示,尤其是羊水过少导致肺发育不良时,US无法量化评价。MRI对先天性膈疝通常可以正确诊断,表现为胸腔内FIESTA、SSFSE及FIRM序列均呈高信号管样结构的肠管,仅肺尖处见肺组织,心脏向对侧移位。肺部先天性囊腺瘤样畸形(congenital cystic adenoma adenomatoid malformation,CCAM)MRI表现为肺部FIESTA、SSFSE上较正常肺组织高的高信号病灶(图4);通常患肺体积增大,同侧和对侧肺组织、心脏及纵隔受压及移位,患侧残余正常肺组织和对侧肺信号减低,对肺发育不良的评价,MRI可量化评价[6]。羊水过多是食管闭锁的间接征象,可疑食管闭锁,产前MRI除提示腹腔未显示胃泡及羊水过多外,FIESTA或SSFSE矢状面均可能显示颈部及上胸段食管扩张影,盲段位于主动脉弓水平。

       腹部脏器种类多,产生病变类型也较多。先天性十二指肠闭锁或狭窄MRI表现为羊水过多及胎儿上腹部"双泡征"改变(图5)。MRI对远段肠段充气情况可全面显示,提供肠道闭锁或狭窄鉴别的依据,结合T1W序列,可显示结肠细小,MRI对于病变定位诊断有一定优势。其他表现为肠道异常扩张胎儿,如先天性肛门闭锁、先天性巨结肠等病变,MRI表现为全腹部肠腔异常扩张。

       脐部畸形主要有脐膨出和腹裂。脐膨出和腹裂出现腹壁缺损。腹裂大多为腹壁右侧,胎儿脐及脐带位置及形态均正常,凸出于体腔外的是原肠,从胃到乙状结肠,且凸出的胃肠道没有羊膜囊和腹膜囊包被。脐膨出通常更大,胎儿MRI可显示凸出物为肝脏、小肠及网膜样结构等(图6图7)。在大部分脐部异常病例诊断中可体现MRI全面直观的优势。

       胎儿泌尿系统病变相当常见,病变可以单侧,也可以双侧,可以是孤立性发病,也可以伴发其他异常。肾脏积水是最常见的病变(图8),其次是肾脏不发育或发育不良、多囊性肾病、肾脏重复畸形、肾脏异位、马蹄肾等[7]。羊水量可作为评价胎儿尿量的指针,胎儿泌尿系统病变可导致羊水过少(图9),充足的羊水量对于胎儿在羊膜腔内自由活动较重要,同样对于肺及骨骼发育很重要,羊水过少会导致胎儿肺发育不良。

       胎儿肢体畸形的类型包括短肢畸形、先天性双上肢完全截肢、手腕内翻畸形、多指畸形(图10)、缺指畸形、截指畸形、马蹄内翻足等。MRI视野大,具有极高的软组织分辨率,不受孕周、羊水量、孕妇体型、胎儿体位、含气器官和骨骼的影响,可精确进行多切面扫描,同一切面可显示多条肢体的多部分结构及其之间的相互关系,以及与周围组织结构的关系。胎儿MRI上,胎儿肢体周围的软组织为低信号,肢体骨骼为略高于软组织的低信号。MR观察胎儿肢体畸形达到较准确的水平是十分不易的,胎儿在宫内常有运动,体位并非固定不变,必须扫描许多角度才能更好的诊断异常。胎儿MR检查一般主张于孕3个月后,此时胎儿所有骨骼已基本形成,如发现骨骼仍有缺如,则为发育异常。胎儿肢体畸形常为全身性骨骼系统异常或多发畸形的局部表现,如短肢畸形,常为软骨发育不良、成骨发育不全等系统性骨骼异常的局部表现。总体而言,胎儿肢体畸形与中枢神经系统、胸部、腹部相比,相对较易漏诊,检查时要特别仔细、小心。

       胎儿超声检查有着无创、准确、廉价、快速、实时等其他影像学方法无可替代的优势,但它也存在一定的不足,例如视野范围偏小;难以穿越胎儿颅骨清晰观察颅内结构情况;在羊水过少、双胎、母体有子宫肌瘤等病例中,超声检查对胎儿病变显示欠佳。而MRI不受上述因素影响,仍能清晰显示胎儿病变。MRI检查软组织对比分辨率较高,不受骨骼影响,对胎儿各系统尤其是中枢神经系统解剖结构及异常的显示明显优于超声;其次MRI视野很大,可以精确地进行各种不同切面扫描,从而显示胎儿全貌;再者MRI还能比较精确地进行胎儿发育及母体、胎盘等各种测量;另外MRI对胎儿组织的定性较好,可做胎儿脑组织及肺功能等频谱,对于胎儿病变诊断提供更多的信息。但胎儿MRI也存在一些不足之处,如检查时间较长、检查费用较贵、没有增强图像、无法控制胎儿运动伪影等,有待于技术进一步改进。

图1  胎儿胼胝体不发育:A. FIESTA横断面;B. FIESTA矢断面
Fig 1  Sagittal and transverse FIESTA MR image of a fetus with corpus callosum agenesis
图2  Dandy-Walker畸形FIESTA矢状面
Fig 2  Sagittal FIESTA MR image of a fetus with Dandy-Walker malformation
图3  后颅窝蛛网膜囊肿FIESTA矢状面
Fig 3  Sagittal FIESTA MR image of a fetus with posterior fossa arachnoid cyst
图4  右中下肺CCAM胎儿MR图像,SSFSE冠状面可见右中下肺呈多个高信号囊泡、囊泡间可见低信号分隔
Fig 4  Coronal SSFSE MR image of a fetus with CCAM in the right lower lung,showing multiple high-signal capsule accompanied by multiple low-signal separation
图5  胎儿十二指肠闭锁,MRI显示胎儿上腹部"双泡征"
Fig 5  Coronal SSFSE MR image of a fetus with duodenal atresia, showing the "double bubble" in the fetal upper abdomen
图6  胎儿脐膨出,FIESTA矢状面可显示突出物为肝脏、部分胃泡
Fig 6  Sagittal FIESTA MR image of a fetus with Omphalocele (Omphalocele contents including the liver, part of the stomach)
图7  胎儿脐膨出,FIESTA横断位可显示突出物为肝脏、胃和小肠等
Fig 7  Transverse FIESTA MR image of a fetus with Omphalocele (Omphalocele contents including the liver, small intestine, stomach)
图8  胎儿肾脏积水,SSFSE冠状面可见双肾脏积水
Fig 8  Coronal SSFSE MR image of a fetus with bilateral hydronephrosis
图9  胎儿双侧肾脏多囊性肾发育不良,羊水过少
Fig 9  Coronal FIESTA MR image of a fetus with oligohy-dramnios and bilateral polycystic renal dysplasia
图10  胎儿多指畸形,FIESTA图像显示6个手指
Fig 10  A fetus with multi-syndactyly, Axial FIESTA MR image showing 6 fingers

[1]
Smith FW, Adani AH, Philips WDP. NMR imaging in pregnancy. Lancet, 1983, 1(8314-5): 61-62.
[2]
Levine D, Zuo C, Faro CB, et al. Potential heating effect in the gravid uterus during MR HASTE imaging. J Magn Reson Imaging, 2001, 13(6): 856-861.
[3]
Schneider JF, Confort-Gouny S, Le Fur Y, et al. Diffusion-weighted imaging in normal fetal brain maturation. Eur Radiol, 2007, 17(9): 2422-2429.
[4]
Levine D. MR imaging of fetal central nervous system abnormalities. Brain Cogn, 2002, 50(3): 432-448.
[5]
Benacerraf BR, Shipp TD, Bromley B, et al. What does magnetic resonance imaging add to the prenatal sonographic diagnosis of ventriculomegaly. J Ultrasound Med, 2007, 26(11): 1513-1522.
[6]
Brewerton LJ, Chari RS, Liang YY, et al.Fetal lung-to-liver signal intensity ratio at MR Imaging: Development of a normal scale and possible role in predicting pulmonary hypoplasia in utero. Radiology, 2005, 235(3): 1005-1010.
[7]
Hormann M, Brugger PC, Balassy C, et al. Fetal MRI of the urinary system. Eur J Radiol, 2006, 57(2): 303-311.

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