磁共振扫描仪通常按磁场强度不同可分为低场、中场、高场和超高场，然而有关这种分类的界限却有些模糊^[1,2,3]，Rinck将场强介于0.1~0.5 T之间定义为低场、介于0.5~1.0 T之间的为中场、介于1.0~2.0 T之间为高场、大于2.0 T的为超高场磁共振^[4]，据此，本文将低场界定为场强低于0.5 T的磁共振。与中高场磁共振相比，低场磁共振具有价格、运行成本以及患者安全等方面的优势，一直受到众多医疗机构的青睐，随着技术的进一步发展，低场磁共振机向着更好的图像、更短的扫描时间发展。

       虽然低场磁共振的应用趋于普及，技术、诊断人员对低场磁共振的相关应用知识需求很大，然而，目前可供学习和参考的磁共振成像书籍和文献较少。

       神经系统的检查一直占据磁共振扫描的多数，据东软远程会诊系统对148家二级甲等及以下级别医院的磁共振检查部位的统计，仅头部的检查就占全部检查的33.0%，如包括脊柱的检查此比例会更多。而在使用低场磁共振的过程中，尚存在许多问题，如：扫描序列应用不当或缺失；没有充分利用三维成像(轴、矢、冠状位)；对平扫已经发现病变的没有注射对比剂或注射对比剂剂量不足等，这些都提示我们，应该就低场磁共振在神经系统的应用存在的问题做一归纳、探讨。

       低场磁共振在神经系统的应用可涉及的内容很多，难以面面俱到，本文将以脑疾病的低场磁共振成像存在的问题为切入点，针对低场磁共振对颅内血肿的诊断、如何用好反转恢复序列和扩散加权序列(diffusion weighted imaging, DWI)、对比剂的应用等三方面问题做一叙述。

1　低场MR观察颅内血肿

       在颅脑MRI影像诊断中，由于高血压、外伤等原因造成的颅内出血很常见，颅内血肿需要及时的诊断和治疗，神经影像可以在明确诊断、确定血肿类型等方面提供信息。CT曾是诊断颅内血肿的主要手段，现在更多的医生相信，MRI至少与CT一样可以诊断超急性期出血，对亚急性期和慢性期血肿MRI优于CT^[5]。由于出血在不同时期的表现不一，医生应对MRI上的颅内血肿表现熟悉，对低场的颅内出血的需要经过新的理解，才能适应低场磁共振诊断。

       我们知道，颅内血肿从急性期到亚急性期到慢性期，各阶段的表现是不同的，其基础是血液成分在发生变化。即从急性期的氧合血红蛋白→脱氧血红蛋白，到亚急性期的高铁血红蛋白→含铁血黄素，并逐渐趋于液化，由于顺磁性物质发生了变化，故在T1WI和T2WI的表现有特点^[6]。一些使用低场磁共振的作者发现，超急性脑出血主要表现为T1WI上为等或低信号，T2WI不均匀高信号、或等高信号，在DWI上表现为中心均匀或混杂稍高信号，周围见环状高信号，血肿在液体衰减反转恢复序列(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)上为高信号、边界更为清晰^[7]。在亚急性期T1WI从等低信号→外高内低信号，对应的是血肿周边向中心逐渐转化的正铁血红蛋白，进入慢性期血肿渐趋于液化，表现为T1低、T2高信号。上述作者应用的磁共振机场强有0.23 T、0.35 T和0.45 T^[8,9,10,11]，场强的不同可能是造成超急性血肿T1WI像信号不同的原因。

       简言之，低场磁共振示急性期颅内血肿以T1等低信号、T2等高信号为主(图1)，慢性期以T1低信号和T2高信号为主，而亚急性期的颅内血肿常伴有外周环状T1高信号、中间由T1等低信号向低信号演变的表现(图2)，DWI为稍高信号，FLAIR序列呈高信号。如表1所示。

       一旦磁共振波谱成像、扩散张量成像等技术在低场磁共振成为可能，将扩大我们对颅内血肿及其预后的了解^[12]。

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图1  脑外伤后2小时。a.T1WI见右侧额叶团片状等、低信号影；b.T2WI右侧额叶病灶呈高信号。注意右侧颞部骨板下线状高信号与脑脊液不可区分；c.FLAIR像右侧额叶病灶亦呈高信号；右侧颞部可见少许硬膜下出血
Fig 1  Two hours after head trauma. On right frontal lobe, a patchy iso-to hypointensity on T1 weighted image (a), hyperintensity on T2 weighted image (b) and hyperintensity on FLAIR image (c) are observed.

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图2  左侧枕叶脑出血半月复查。a.T1WI上血肿呈"外高、内低"信号，T2WI呈稍高和高信号。可见图像伪影
Fig 2  Two weeks follow-up of left occipital lobe hemorrhage, which shows peripheral hyperintensity, central iso-intensity on T1 weighted image (a) and non-homogenous hyperintensity on T2 weighted image (b). Artifact exists on both images.

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表1  低场磁共振上颅内血肿的信号演变规律^[9]
Tab 1  Intracranial hemorrhage signal intensity evolution pattern on low-field MRI^[9]

2　低场MR成像序列策略

       低、高磁场强度系统是互补的、而不是相互排斥的。在影像诊断上各有其作用。高场强磁共振可以得到高分辨率图像、高信噪比，可以进行功能成像，而先进的低场磁共振在全身各系统的诊断中也能满足临床需求^[13]，根据已经发表的数据，低、高场的诊断差异并非放射医生和临床医生认为的那样大^[14]，关键是在现有设备的基础上用好相应序列。有关神经系统磁共振成像检查的序列很多，除了应按照标准进行扫描规范^[15]、避免人为因素(如摆位不准、移动伪影)所产生的影响外，掌握脉冲序列的适用范围是成功扫描的关键^{[14, 16]}。这一点不仅适用于中高场磁共振，对低场磁共振的应用尤为重要。掌握了这一点，可以使一台使用了两年的0.5 T磁共振机优于一台五年期的1.5 T磁共振机^[17]。

2.1　充分利用反转恢复序列

       反转恢复序列是采用不同的反转时间(inversion time, TI)用于不同诊断目的。最常用的两种反转恢复序列是FLAIR和STIR(short TI inversion recovery,短TI反转恢复序列)，前者抑制脑脊液信号、后者则是抑制脂肪信号。下面分别叙述之：

       FLAIR是神经系统检查比较常用的序列，通过抑制脑脊液信号，对显示较小且靠近脑脊液(室旁、皮质)的病变有优势^[18]，常用于脑梗死、脑肿瘤、脑白质病变、多发硬化、创伤等疾病的诊断。这一序列采用长反转时间抑制自由水(如脑脊液)的信号使其降低至零，消除了T2WI上脑脊液的部分容积效应，更清晰地显示颅脑的解剖结构；长重复时间(repetition time, TR)和长回波时间(echo time, TE)产生重T2加权像，可以提高病变组织与正常脑组织的对比度。简言之，就是通过抑制自由水、显示结合水从而显示病变的一种序列，FLAIR序列既有常规T2WI对病变显示的敏感性，又避免了高信号病变与自由水信号重叠的不足(图3,图4,图5)。关于应用低场磁共振FLAIR序列可以提高神经系统病变检出率的报道很多^{[7, 19,20,21,22,23,24]}，马得廷^[25]等使用0.3 T磁共振对247例脑内病变图像进行的统计表明，病变显示率FLAIR为98.44%，T2WI为84.50%(见表2)，并归纳FLAIR的应用价值在于：①发现特定部位的病灶，提高病灶的检出率；②明确病变的边界与范围；③有助于鉴别诊断；④有助于显示病灶内部结构特点。

       尽管FLAIR可提高病灶检出率，但与增强T1WI相比，其在显示肿瘤检出率和显示肿瘤边界的敏感性上低于增强T1WI^[26]。为解决这一问题，可通过调整反转时间TI的水肿反转恢复序列(cerebral edema attenuated inversion recovery, EDAIR)以抑制瘤周水肿，Kokkonen等^[27]使用0.23 T的磁共振发现，EDAIR序列提高了对比剂显示脑肿瘤的效果，EDAIR使用TI=400~800 ms时，对脑肿瘤的显示最佳^[28]。

       低场下FLAIR序列应与常规SE序列结合，以提高颅脑微小病灶的检出率。FLAIR应用存在的问题是扫描时间较长，需要患者的配合，但是，与明确诊断而言，付出时间的代价是值得的。

       STIR序列应用于其他系统多于神经系统^[29]，不受场强限制^[18]，在神经系统的应用上，多用于显示神经并且需抑制脂肪的检查，如视神经病变的检查^{[30, 31]}。孙青^[32]使用0.3 T磁共振对58例成人脑白质病行STIR序列与T2WI序列比较，发现STIR降低脑白质信号，减轻对小病灶掩盖。此研究还有待进一步扩大病例样本。

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图3  脑外伤后，a.T1WI隐约可见左侧顶部骨板下线状稍高信号，不能肯定出血；b.T2WI又因为脑脊液的高信号不能确认出血；c.FLAIR像明确了左侧颞、顶部的薄层硬膜下出血，同时排除了右侧额部的硬膜下出血
Fig 3  After head trauma. Slightly linear hyperintensity is observed beneath left parietal bone on T1 weighted image (a), not confident for hemorrhage diagnosis. On T2 weighted image (b) linear hyperintensity is beneath right frontal and temporal bone, and beneath left temporal and parietal bone, further clue is needed for differential diagnosis between subdural hemorrhage and subdural effusion. With FLAIR image (c), the diagnosis of subdural hemorrhage on left temporal and parietal region is made with confidence.

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图4  左侧桥小脑角区的囊性信号病变常需要鉴别。根据a和b图上T1WI低信号和T2WI高信号，可以将鉴别诊断范围缩小至单纯的蛛网膜囊肿和表皮样囊肿；c.FLAIR像上病变信号被抑制，即病变呈非游离水状态，可以诊断为表皮样囊肿
Fig 4  A mass is located in the left cerebellopontine angle. Based on T1 weighted image (a) and T2 weighted image (b), diagnosis is limited between arachnoid cyst and epidermoid cyst. The hyperintensity is depressed on FLAIR image (c), which might indicate non-free water condition. The diagnosis of epidermoid cyst is made.

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图5  在T1WI(a)和T2WI(b)上可以明确右侧枕叶皮层脑梗死，但如果仔细观看FLAIR像(c)不仅能看到右侧枕叶病变，左侧枕叶和左侧额叶皮层下病变亦可见到
Fig 5  Right occipital lobe ischemia is noted on both T1 weighted image (a) and T2 weighted image (b). FLAIR image (c) shows the right occipital lobe existing lesion as well as the left occipital lobe cortex ischemia and the frontal deep whiter matter lesion, which might be ischemic demyelination.

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表2  FLAIR与FSE-T2WI序列显示颅内病灶情况^[25]
Tab 2  Comparison of brain lesion detection ability with FLAIR and FSE-T2WI on 0.3 T scanner^[25]

2.2　应用低场MR DWI序列发现早期脑缺血

       高场磁共振应用DWI于中枢神经系统较广，如脑缺血性病变的诊断、脑脓肿与肿瘤囊变的鉴别、脑白质病、感染性病变等^{[33,34,35,36,37,38,39,40,41]}。近些年来，DWI与灌注成像(perfusion weighted imaging, PWI)共同应用于缺血性卒中的研究很多，基于这些研究，近日，美国神经病学学会(AAN)的治疗与技术评定小组发布了DWI和PWI对急性缺血性卒中的诊断指南^[42]，指出：在患者出现症状12小时内，DWI诊断急性缺血性卒中优于非增强CT，基线DWI病变体积有助于预测前循环卒中综合症的严重程度和最终梗死体积，基线DWI病变体积与NIHSS评分和Barthel指数一样有助于预测临床转归^[43]。尽管DWI成像于高场磁共振的价值已被接受，但由于在低场上的应用存在技术难点，故应用不如高场的多，文献相对较少。

       DWI成像的基本原理是分子的随机热运动，组织水可以自由扩散，细胞膜屏障对水分子的扩散有影响作用。不同组织的扩散系数不同，在病理状态下，扩散系数也发生变化，扩散系数与T1和T2参数一样可以用来产生组织的影像对比。高扩散系数—信号衰减多—暗；低扩散系数—信号衰减少—亮。在脑缺血发生时，由于缺氧和细胞毒性水肿，局部区域的水分子的扩散受到限制，就产生了DWI像上的高信号，而在这种超急性脑缺血时T1WI和T2WI均不能显示，CT亦无能为力。DWI的优点在于对细胞水肿敏感，高时间分辨率，无需对比剂；缺点在于容易产生颅底伪影和运动伪影，可能会过高估计脑缺血范围。

       在低场磁共振对超急性和急性脑缺血性卒中的研究^{[20, 35, 37, 38]}发现，缺血在DWI像上表现为高信号，张绍伟^[38]等发现，DWI在超急性期(6小时内)对脑缺血的的显示率为百分之百，而T1WI和T2WI像均无显示(图6)；急性期(6~24小时)DWI与FLAIR可显示病变，二者显示病变大小有差异，DWI>FLAIR；亚急性期(24小时至7天)DWI与FALIR显示病灶大小无明显差异。

       对疑似缺血性脑卒中的患者，常规T1WI、T2WI、DWI的联合应用是必须采用的序列组合。磁共振血管成像(magnetic resonance angiography, MRA)作为无创性脑血管检查方法也应列入扫描序列中。

       DWI成像的技术关键点是b值的选取。一般认为，取高b值可提高图像分辨率和对比度，但也不是b值越高越好^{[44, 45]}。张绍伟^[38]应用0.2 T磁共振，单次激发选取的b值分别为500、700和900 s/mm²；王铁志^[46]应用0.2 T磁共振选取的b值分别为100、500和900 s/mm²；邹同恩^[47]应用0.3 T磁共振选取的b值为700 s/mm²。

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图6  ^[38]场强：0.2 T，a、b、c分别为T1WI、T2WI和FLAIR像，均未显示病灶，d为DWI，显示右侧丘脑局限高信号(空箭)，提示弥散受限
Fig 6  ^[38] Imaging on 0.2 T scanner. T1 weighted image (a), T2 weighted image (b) and FLAIR image (c) shows no obvious abnormality, while diffusion weighted image (d) shows right thalamus high intensity indicating diffusion restriction. Ischemia is the diagnosis.

3　掌握对比剂的使用

       在东软远程会诊所接受的基层医院的低场磁共振会诊图像中，通常都是平扫图像，即便是发现占位性病变或需要增强扫描进行鉴别的病变，也常常没有增强(这里可能存在着基层医院的患者经济原因，并非本文要讨论的内容)。应该强调的是在如下情况都应使用对比剂：平扫发现的脑内、脑外等信号病变，需要鉴别脑内及脑外占位性病变，需要显示肿瘤内部情况，鉴别肿瘤与非肿瘤病变，术后及放疗后随访、观察疗效等。

       最常用的磁共振对比剂是磁敏感性对比剂，可分为顺磁性对比剂、超顺磁性对比剂和铁磁性对比剂，其中，应用最多的是钆(Gd)与二乙烯五乙酸盐(DTPA)的螯合物。Gd-DTPA对比剂的主要作用是提高病变发现率和显示病变特征。与碘对比剂的直接显影不同的是，钆螯合物的作用是间接的，即通过周围水质子的弛豫的增强而产生强化作用。

       虽然Gd-DTPA的强化原理于低场和高场磁共振是相同的，但增强程度依赖于场强强度，即不同场强产生的增强效果并不一致，Brekenfeld等研究认为，以高场使用对比剂为标准剂量的话，低场磁共振若产生同样增强效果的使用剂量要加倍^[48]，这一观点提示，应用低场磁共振时，如需行增强扫描，应使用双倍剂量的对比剂。一项对低场磁共振在显示脑肿瘤的研究报告指出，如果使用EDAIR与对比剂同时使用，则可以在不加倍使用对比剂的同时达到清晰显示肿瘤的效果^[27]。

       总之，低场磁共振在中枢神经系统的应用更多强调的是对现有序列的正确使用，用好现有序列、恰当使用对比剂、把握低场磁共振的成像特点和影像表现是提高诊断水平的关键。