核磁共振在中樞神經系統的應用

高學功

（赤峰市醫院，內蒙古 赤峰 024000）

核磁共振在中樞神經系統的應用

高學功

（赤峰市醫院，內蒙古 赤峰 024000）

核磁共振是一種利用原子核在磁場中的能量變化來獲得關于核信息的現代技術，其已在許多領城得到廣泛的應用.本文介紹了核磁共振的概念、原理和其在中樞神經系統的應用.

原子核；核磁共振；原理；中樞神經系統

1 核磁共振的發展及基本概念

所謂核磁共振，是根據處在某個靜磁場中的物質原子核系統當受到相應頻率的電磁波作用時，在它們的磁能級間產生共振躍遷的原理而采取的一種新技術.核磁共振技術自創始以來經歷了60年代的連續波譜儀大發展時代，以及70年代的脈沖傅里葉變換核磁共振和核磁雙共振時代.近年來發展的多核NMR、多脈沖NMR、二維NMR和固體NMR在理論和實踐上都取得了迅速發展.

目前，核磁共振已成為一種鑒定化合物結構和研究化學動力學的極為重要的方法.因此，在有機化學、生物化學、藥物化學和石油工業、化學工業、食品工業、橡膠工業、醫藥工業等領域得到了廣泛的應用.

2 核磁共振基本原理

泡利(W.Pauli)在1924年首先提出原子核具有磁矩，并認為核磁矩與其本身的自旋運動相聯系，用此理論成功地解釋了原子光譜的超精細結構.

核磁矩μ與核自旋角動量L之間的關系為：

式中是質子質量，e為單位電荷，g稱為朗德因子(Landefactor)，對于不同的核它有不同的值，它反映核內部自旋和磁矩的實驗關系.

實驗工作中，常常用磁旋比(Magnetogyric-ratio)γ這個物理量表示核磁矩與核自旋的關系，其定義為：

γ隨核的結構不同而不同，對于氫核，即質子，核磁矩比電子的自旋磁矩小得多，一般要小三個數量級.

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在外磁場中，原子核的自旋角動量是空間量子化的以外磁場B的方向為Z軸的正向，則核自旋角動量的空間量子化表示為

式中M是核自旋量子數，對于具有自旋量子數為I的核，M 的取值為 -I，-I+1，……，I，共有 2I+1 個值.對于不同的核，I可能為整數或半整數或零.

核自旋的空間取向，由(1)式

式中產μN=5.0508×10-27J·T-1，稱為核磁子，常用它作為核磁矩的單位.

由(4)和(5)式可得g因子與磁旋比γ的關系為γ

可見，g因子也是一種磁旋比.

3 核磁共振在中樞神經系統的應用

自1971年Damadian指出某些惡性腫瘤組織中水質子弛豫時間(RF脈沖停止后，原子核恢復到最后平衡狀態所用的時間)比正常的組織要長，因此就開始對活體研究至今，已取得較大進展.目前，核磁共振技術已成為揭秘病人組織病變和器官機能失常的最有效手段.

核磁共振(magnetic resonance,MR)掃描在中樞神經系統疾病的診斷中被廣泛推廣.采用相關技術，動態地觀察中樞神經系統中腦脊液流動的特征.包括正常腦室系統及蛛網膜下腔中腦脊液流動情況；顱內(腦組織外)和椎管內(脊髓外)占位病變與局部蛛網膜下腔的關系；蛛網膜囊腫與局部蛛網膜下腔增寬的關系；先天性腦室發育畸形；腦積水(梗阻性)中腦脊液的異常流動；脊髓空洞癥病例中髓內(中央管內)與蛛網膜下腔內腦脊液流動的分析.

3.1 腦脊液的生理學基礎

正常成人和兒童每天產生約500ml的腦脊液，其產生有兩個來源：腦室內脈絡叢分泌和非脈絡叢組織分泌.腦脊液正常流動是有規律地從側腦室經室間孔達第三腦室，經導水管進入第四室.大部分腦脊液經正中孔和側孔流入腦池內(顱內的蛛網膜下腔)；小部分流入脊髓中央管.腦脊液是靠旁矢狀面上蛛網膜下腔顆粒和椎管內神經根袖旁的蛛網膜顆粒吸收的.它是被動地吸收進入硬腦膜靜脈竇中.腦脊液生理異常包括量的異常和流動的異常.腦脊液的產生或蛛網膜顆粒的吸收異常，造成腦脊液量的異常.當腦脊液流動途徑某個部位發生阻礙如狹窄，壓迫或梗阻時，造成腦脊液的流動和分布異常.

3.2 正常人(磁共振掃描顱內未見異常者)

采用正中矢狀位.從室間孔開始至第三腦室，導水管，第四腦室，經正中孔至枕大池的順序觀察圖像的黑白變化.在MR掃描中腦室系統對稱，大小正常.在腦脊液電影中，黑白變化方向一致，未見異常流動，流速均勻規律.

3.3 導水管不全梗阻并幕上腦積水

采用正中矢狀位及幕上橫軸位.在MR掃描圖像上顯示導水管細窄，呈明顯流空影；幕上腦室對稱擴大，第四腦室形態無明顯異常.腦脊液電影可見狹窄的導水管腔內流速略快；幕上擴大的腦室腔內明顯可見不規則的渦流影，而第四腦室內及枕大池內腦脊液流動無異常.

3.4 腦萎縮和交通性腦積水

采用正中矢狀和橫軸或冠狀位.MR平掃均表現腦室系統增大，腦溝腦裂增寬，腦灰質和白質變薄.腦脊液動態觀察中，腦萎縮患者的腦脊液流動方向及流速基本無異常；而交通性腦積水的腦脊液流動方向正常但流速明顯變慢，并可見許多雜亂的渦流影.

3.5 蝶鞍與鞍內囊性占位病變 (囊性垂體瘤或蛛網膜囊腫)的鑒別

采用正中矢狀及經鞍區的冠狀位.MR平掃中，空泡蝶鞍(特別是鞍區顯示輕度擴大的情況下)與鞍內囊性占位病變不易鑒別.腦脊液動態觀察中，空泡蝶鞍內可見不規律的腦脊液流動影，而鞍內囊性占位病變(囊性垂體瘤或蛛網膜囊腫)鞍內沒有這種流動的黑白影改變.

3.6 發育畸形

（1）腦室穿通畸形：MR表現腦室不對稱，腦室局部與蛛網膜下腔異常相通，部分可合并其他畸形.在腦脊液動態觀察中，穿通部位出現異常流動影.局部可見異常渦流影.腦室內其它部位腦脊液流動無異常，流速也基本正常.

（2）Dandy-Walker畸形：MR圖像表現為第四腦室形態和大小異常.腦脊液電影中第四腦室內可見雜亂的渦流影和異常的腦脊液流出通路.

（3）ChiariII畸形：除了其他腦發育畸形表現外，第三腦室擴大，透明隔異常，第四腦室拉長并縮窄和移位，可伴有導水管狹窄.在腦脊液電影中室間孔區腦脊液流動顯示不清，擴大的第三腦室內腦脊液流動緩慢而雜亂，第四腦室和導水管細小，流速略快.

（4）胼胝體發育不全或缺如：MR表現雙側腦室對稱平行并分離，第三腦室上抬，無胼胝體信號影(或不完整)，可合并透明隔異常或腦室穿通畸形和蛛網膜囊腫等.腦脊液電影可見擴大的腦室內腦脊液流動雜亂.室間孔的腦脊液流動顯示不清.合并蛛網膜囊腫者可見圓形或橢圓形區域內有局部的異常環流影，與腦室不相通，兩者流動的黑白變換沒有連續性.

（5）腦室憩室：在MR上表現為腦室不對稱，局部明顯擴大，等腦脊液信號.常規和增強掃描時腦室內脈絡叢組織的位置可鑒別.在腦脊液電影中，單純腦室憩室可見局部膨大突出的腦室內明顯增多的雜亂渦流影，但腦室內囊腫在腦室內腦脊液流動影中形成局部區域內的異常流動影，有時呈脈沖樣環流，內外兩部分的流動影缺乏一致的連貫性.

3.7 下腔內的囊性占位病變與單純的局部蛛網膜下腔增寬的鑒別

在MR圖像中上述病例均表現局部均勻的等腦脊液信號影.一些蛛網膜囊腫或囊性占位病變可以造成梗阻性腦積水表現，其他的蛛網膜囊腫等與腦池增寬不易鑒別.腦脊液流動的動態觀察可見蛛網膜囊腫形成局部異常的不規則流動影，是由于腦組織的輕微運動，血流的脈搏和腦脊液流動的沖擊作用，使該區域局部形成有規律的擠壓樣波動影，可見到自身內部的不規則環流影及相鄰區域內腦脊液連續流動的表現.腦池增寬的表現為局部緩慢的腦脊液流動及渦流影，無梗阻性腦積水表現.

3.8 脊髓空洞癥

MR表現局部脊髓粗細不均，相應椎管內蛛網膜下腔略窄，可有扁桃體下疝.髓內有條狀或不規則狀等腦脊液信號影.在腦脊液電影中可見脊髓內明顯的流動影，蛛網膜下腔內亦可見腦脊液流動影，二者流動方向相反，流速不一致.枕大孔區腦脊液流動顯示欠清，而延髓和頸髓腹側可見到腦脊液流動和顱內一致.

〔1〕嚴杰，等．現代微生物學實驗技術及其應用[M]．北京：人民衛生出版社，1997：79—88．

〔2〕朱翠玲，等．現代生物醫學工程[M]．北京：中國科學技術出版社，1992：297—319．

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1673-260X（2011）11-0100-02