核磁共振在中枢神经系统的应用

高学功

（赤峰市医院，内蒙古 赤峰 024000）

核磁共振在中枢神经系统的应用

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核磁共振是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核信息的现代技术，其已在许多领城得到广泛的应用.本文介绍了核磁共振的概念、原理和其在中枢神经系统的应用.

原子核；核磁共振；原理；中枢神经系统

1 核磁共振的发展及基本概念

所谓核磁共振，是根据处在某个静磁场中的物质原子核系统当受到相应频率的电磁波作用时，在它们的磁能级间产生共振跃迁的原理而采取的一种新技术.核磁共振技术自创始以来经历了60年代的连续波谱仪大发展时代，以及70年代的脉冲傅里叶变换核磁共振和核磁双共振时代.近年来发展的多核NMR、多脉冲NMR、二维NMR和固体NMR在理论和实践上都取得了迅速发展.

目前，核磁共振已成为一种鉴定化合物结构和研究化学动力学的极为重要的方法.因此，在有机化学、生物化学、药物化学和石油工业、化学工业、食品工业、橡胶工业、医药工业等领域得到了广泛的应用.

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，并认为核磁矩与其本身的自旋运动相联系，用此理论成功地解释了原子光谱的超精细结构.

核磁矩μ与核自旋角动量L之间的关系为：

式中是质子质量，e为单位电荷，g称为朗德因子(Landefactor)，对于不同的核它有不同的值，它反映核内部自旋和磁矩的实验关系.

实验工作中，常常用磁旋比(Magnetogyric-ratio)γ这个物理量表示核磁矩与核自旋的关系，其定义为：

γ随核的结构不同而不同，对于氢核，即质子，核磁矩比电子的自旋磁矩小得多，一般要小三个数量级.

广东省药品检验所坚持“为药品标准做方法，为药品监督做方法”，不断提升食品药品检测能力和水平，把食品药品质量风险关进防控笼子里，书写“最严谨标准”的“广东样本”。

在外磁场中，原子核的自旋角动量是空间量子化的以外磁场B的方向为Z轴的正向，则核自旋角动量的空间量子化表示为

式中M是核自旋量子数，对于具有自旋量子数为I的核，M 的取值为 -I，-I+1，……，I，共有 2I+1 个值.对于不同的核，I可能为整数或半整数或零.

核自旋的空间取向，由(1)式

式中产μN=5.0508×10-27J·T-1，称为核磁子，常用它作为核磁矩的单位.

由(4)和(5)式可得g因子与磁旋比γ的关系为γ

可见，g因子也是一种磁旋比.

3 核磁共振在中枢神经系统的应用

自1971年Damadian指出某些恶性肿瘤组织中水质子弛豫时间(RF脉冲停止后，原子核恢复到最后平衡状态所用的时间)比正常的组织要长，因此就开始对活体研究至今，已取得较大进展.目前，核磁共振技术已成为揭秘病人组织病变和器官机能失常的最有效手段.

核磁共振(magnetic resonance,MR)扫描在中枢神经系统疾病的诊断中被广泛推广.采用相关技术，动态地观察中枢神经系统中脑脊液流动的特征.包括正常脑室系统及蛛网膜下腔中脑脊液流动情况；颅内(脑组织外)和椎管内(脊髓外)占位病变与局部蛛网膜下腔的关系；蛛网膜囊肿与局部蛛网膜下腔增宽的关系；先天性脑室发育畸形；脑积水(梗阻性)中脑脊液的异常流动；脊髓空洞症病例中髓内(中央管内)与蛛网膜下腔内脑脊液流动的分析.

3.1 脑脊液的生理学基础

正常成人和儿童每天产生约500ml的脑脊液，其产生有两个来源：脑室内脉络丛分泌和非脉络丛组织分泌.脑脊液正常流动是有规律地从侧脑室经室间孔达第三脑室，经导水管进入第四室.大部分脑脊液经正中孔和侧孔流入脑池内(颅内的蛛网膜下腔)；小部分流入脊髓中央管.脑脊液是靠旁矢状面上蛛网膜下腔颗粒和椎管内神经根袖旁的蛛网膜颗粒吸收的.它是被动地吸收进入硬脑膜静脉窦中.脑脊液生理异常包括量的异常和流动的异常.脑脊液的产生或蛛网膜颗粒的吸收异常，造成脑脊液量的异常.当脑脊液流动途径某个部位发生阻碍如狭窄，压迫或梗阻时，造成脑脊液的流动和分布异常.

3.2 正常人(磁共振扫描颅内未见异常者)

采用正中矢状位.从室间孔开始至第三脑室，导水管，第四脑室，经正中孔至枕大池的顺序观察图像的黑白变化.在MR扫描中脑室系统对称，大小正常.在脑脊液电影中，黑白变化方向一致，未见异常流动，流速均匀规律.

3.3 导水管不全梗阻并幕上脑积水

采用正中矢状位及幕上横轴位.在MR扫描图像上显示导水管细窄，呈明显流空影；幕上脑室对称扩大，第四脑室形态无明显异常.脑脊液电影可见狭窄的导水管腔内流速略快；幕上扩大的脑室腔内明显可见不规则的涡流影，而第四脑室内及枕大池内脑脊液流动无异常.

3.4 脑萎缩和交通性脑积水

采用正中矢状和横轴或冠状位.MR平扫均表现脑室系统增大，脑沟脑裂增宽，脑灰质和白质变薄.脑脊液动态观察中，脑萎缩患者的脑脊液流动方向及流速基本无异常；而交通性脑积水的脑脊液流动方向正常但流速明显变慢，并可见许多杂乱的涡流影.

3.5 蝶鞍与鞍内囊性占位病变 (囊性垂体瘤或蛛网膜囊肿)的鉴别

采用正中矢状及经鞍区的冠状位.MR平扫中，空泡蝶鞍(特别是鞍区显示轻度扩大的情况下)与鞍内囊性占位病变不易鉴别.脑脊液动态观察中，空泡蝶鞍内可见不规律的脑脊液流动影，而鞍内囊性占位病变(囊性垂体瘤或蛛网膜囊肿)鞍内没有这种流动的黑白影改变.

3.6 发育畸形

（1）脑室穿通畸形：MR表现脑室不对称，脑室局部与蛛网膜下腔异常相通，部分可合并其他畸形.在脑脊液动态观察中，穿通部位出现异常流动影.局部可见异常涡流影.脑室内其它部位脑脊液流动无异常，流速也基本正常.

（2）Dandy-Walker畸形：MR图像表现为第四脑室形态和大小异常.脑脊液电影中第四脑室内可见杂乱的涡流影和异常的脑脊液流出通路.

（3）ChiariII畸形：除了其他脑发育畸形表现外，第三脑室扩大，透明隔异常，第四脑室拉长并缩窄和移位，可伴有导水管狭窄.在脑脊液电影中室间孔区脑脊液流动显示不清，扩大的第三脑室内脑脊液流动缓慢而杂乱，第四脑室和导水管细小，流速略快.

（4）胼胝体发育不全或缺如：MR表现双侧脑室对称平行并分离，第三脑室上抬，无胼胝体信号影(或不完整)，可合并透明隔异常或脑室穿通畸形和蛛网膜囊肿等.脑脊液电影可见扩大的脑室内脑脊液流动杂乱.室间孔的脑脊液流动显示不清.合并蛛网膜囊肿者可见圆形或椭圆形区域内有局部的异常环流影，与脑室不相通，两者流动的黑白变换没有连续性.

（5）脑室憩室：在MR上表现为脑室不对称，局部明显扩大，等脑脊液信号.常规和增强扫描时脑室内脉络丛组织的位置可鉴别.在脑脊液电影中，单纯脑室憩室可见局部膨大突出的脑室内明显增多的杂乱涡流影，但脑室内囊肿在脑室内脑脊液流动影中形成局部区域内的异常流动影，有时呈脉冲样环流，内外两部分的流动影缺乏一致的连贯性.

3.7 下腔内的囊性占位病变与单纯的局部蛛网膜下腔增宽的鉴别

在MR图像中上述病例均表现局部均匀的等脑脊液信号影.一些蛛网膜囊肿或囊性占位病变可以造成梗阻性脑积水表现，其他的蛛网膜囊肿等与脑池增宽不易鉴别.脑脊液流动的动态观察可见蛛网膜囊肿形成局部异常的不规则流动影，是由于脑组织的轻微运动，血流的脉搏和脑脊液流动的冲击作用，使该区域局部形成有规律的挤压样波动影，可见到自身内部的不规则环流影及相邻区域内脑脊液连续流动的表现.脑池增宽的表现为局部缓慢的脑脊液流动及涡流影，无梗阻性脑积水表现.

3.8 脊髓空洞症

MR表现局部脊髓粗细不均，相应椎管内蛛网膜下腔略窄，可有扁桃体下疝.髓内有条状或不规则状等脑脊液信号影.在脑脊液电影中可见脊髓内明显的流动影，蛛网膜下腔内亦可见脑脊液流动影，二者流动方向相反，流速不一致.枕大孔区脑脊液流动显示欠清，而延髓和颈髓腹侧可见到脑脊液流动和颅内一致.

〔1〕严杰，等．现代微生物学实验技术及其应用[M]．北京：人民卫生出版社，1997：79—88．

〔2〕朱翠玲，等．现代生物医学工程[M]．北京：中国科学技术出版社，1992：297—319．

〔3〕Dieter R,Enzmann DR.Cerebrospinal fluid flow measured by phase-contrast cine MR.AJNR,1993 （14）:1301-1307.

〔4〕Enzmann DR,Pelc NJ.Normal flow patterns of intracranialand spinalcerebrospinalfluid defined with phase-contrastcine MR imaging.Radiology,1991（178）:467-474.

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1673-260X（2011）11-0100-02