范麗 李瓊 錢懿 劉士遠(yuǎn)

第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)征醫(yī)院影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)科，上海 200003

肺部疾病是常見多發(fā)、危害極大的一組疾病，全世界每年對(duì)其投入巨大。由于肺是一個(gè)開放性器官，肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展及特點(diǎn)有極大的變異性，規(guī)律極難掌握，這給準(zhǔn)確診斷、鑒別診斷和及時(shí)正確的治療帶來(lái)很大困難。隨著成像技術(shù)的快速發(fā)展，MRI在肺部的應(yīng)用越來(lái)越多，成為CT的一個(gè)重要補(bǔ)充及肺部功能成像的主要研究方法。本文總結(jié)MRI在肺實(shí)質(zhì)功能成像、肺結(jié)節(jié)彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，PWI）、肺門和縱隔淋巴結(jié)良惡性鑒別診斷、肺部呼吸動(dòng)力學(xué)等方面的最新研究進(jìn)展，尋找國(guó)內(nèi)差距，為今后的研究指明方向，充分發(fā)揮MRI沒有電離輻射的優(yōu)勢(shì)，為肺部疾病的診斷及鑒別診斷提供更多的功能信息。

1 MRI肺實(shí)質(zhì)功能成像的研究現(xiàn)狀

1.1 肺通氣成像研究現(xiàn)狀

MRI肺通氣成像的方法主要有超極化惰性氣體（129Xe、3He）成像、O2增強(qiáng)質(zhì)子成像、氟化氣體成像、超極化13C成像、釓噴葡胺（gadopentetatedimeglumine，Gd-DTPA）霧化吸入成像。

1.1.1 超極化惰性氣體成像Albert等[1]首次報(bào)道了應(yīng)用超極化129Xe對(duì)小鼠肺部進(jìn)行成像。Macfall、Kauczor等[2-3]用超極化3He首次對(duì)人體肺部成像取得了成功。目前，超極化氣體主要應(yīng)用于靜態(tài)成像、動(dòng)態(tài)成像、彌散成像、功能性O(shè)2敏感性3He成像等。

⑴靜態(tài)成像：可用來(lái)評(píng)價(jià)局部肺通氣功能，與肺功能檢測(cè)有很高的相關(guān)性。正常人與哮喘、肺囊性纖維化（cystic fibrosis，CF）、慢性阻塞性肺?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）及肺移植患者的影像學(xué)表現(xiàn)不同。對(duì)健康志愿者、肺囊性纖維化患者進(jìn)行超極化3He MRI與肺功能檢查（pulmonary function test，PFT）的相關(guān)研究表明[3]，通氣缺損區(qū)（ventilation defects per image，VDI）與肺功能指標(biāo)第1秒用力呼氣容積占用力肺活量的百分比（forced expiratory volume in one second/forced vital capacity，F(xiàn)EV1%)、FVC%均呈負(fù)相關(guān)，且較PFT能早期檢測(cè)肺功能的異常改變，敏感度較高。

⑵動(dòng)態(tài)成像：在自由呼吸狀態(tài)下動(dòng)態(tài)觀察整個(gè)呼吸循環(huán)過(guò)程。3He的流動(dòng)速度非?？?，正常人吸入3He后，幾乎同時(shí)看到肺上、中、下葉的信號(hào)一致性增加，呼氣時(shí)也幾乎同時(shí)看到信號(hào)強(qiáng)度（signal density，SI）降低。而肺氣腫患者中信號(hào)是不均勻的，并存在信號(hào)缺失區(qū)；再呼吸時(shí)信號(hào)可變?yōu)榫鶆?，同時(shí)呼氣相延長(zhǎng)，即有空氣捕捉現(xiàn)象。3He不僅能顯示通氣缺損情況，還可觀察疾病治療前后的動(dòng)態(tài)變化，評(píng)價(jià)治療效果。Mentore等[4]在肺囊性纖維化患者進(jìn)行氣道擴(kuò)張和氣道黏液清除治療前后分別行3He成像，治療后VDI減少（P=0.040），說(shuō)明3He MRI能檢測(cè)氣道的可逆性阻塞。

⑶彌散成像：任何氣體分子都在做無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，衡量彌散的一個(gè)可靠參數(shù)是表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）。3He在空氣中的ADC（D0）是0.88 cm2/s，在正常肺組織中由于肺泡壁、細(xì)小支氣管管壁的限制，3He在橫向及縱向的彌散度降低，ADC為0.2 cm2/s。DL、DT分別是沿氣道長(zhǎng)軸和短軸的ADC，ADC的大小直接反映含氣組織的容積大小，通過(guò)3He彌散成像可獲得ADC圖譜。ADC圖譜反映肺泡和氣道的膨脹程度及肺結(jié)構(gòu)的破壞程度，同時(shí)可對(duì)DL、DT定量分析。國(guó)外學(xué)者分別對(duì)健康青年人、肺氣腫患者及肺纖維化患者進(jìn)行3He彌散成像，結(jié)果顯示肺氣腫患者的ADC增大，主要與肺容量增加及肺泡壁結(jié)構(gòu)破壞有關(guān)；而肺纖維化患者則由于肺容積變小使ADC減小[5]。對(duì)于肺氣腫患者，DL、DT均增大，DL反映氣道壁的光滑程度，肺氣腫時(shí)其很快增大接近D0；DT反映肺泡-氣道的最大平均最大徑，DT的測(cè)量對(duì)肺氣腫嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)具有較大價(jià)值。Halaweish等[6]研究肺膨脹程度對(duì)非吸煙者超極化3He MRI ADC的影響，發(fā)現(xiàn)肺組織在不同的膨脹水平ADC值存在明顯差異，且存在重力依賴性，提示采用3He MRI 對(duì)肺部病變進(jìn)行隨訪時(shí)需嚴(yán)格控制肺的膨脹程度。

⑷功能性O(shè)2敏感性3He成像（functional oxygensensitive3He MRI）：是一種快速非侵入性的評(píng)定局部氧分壓、局部肺通氣/血流匹配程度和O2吸收率的成像方法。國(guó)外學(xué)者[7]在活體小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，肺局部氧分壓與超極化3He的T1值之間存在線性關(guān)系。

雖然超極化惰性氣體129Xe和3He都可進(jìn)行通氣成像，但Kirby等[8]對(duì)COPD患者的肺通氣研究表明，129Xe通氣圖出現(xiàn)通氣缺損的比例要高于3He，可能與129Xe和3He的不同特性有關(guān)。因此，對(duì)隨訪患者的通氣圖像，需用同一種超極化的惰性氣體進(jìn)行成像。

1.1.2 氧增強(qiáng)質(zhì)子成像Edelman等[9]利用反轉(zhuǎn)恢復(fù)-快速自旋回波（inversion recovery-turbo spin echo，IR-TSE）序列首次將O2作為對(duì)比劑進(jìn)行肺通氣MRI研究，但此方法掃描速度較慢，現(xiàn)已很少使用。利用多重反轉(zhuǎn)恢復(fù)-半傅立葉采集單次激發(fā)快速自旋回波（multiple inversion recovery-half-Fourier acquisition single-shot turbo spin echo，MIRHASTE）序列掃描，MIR抑制胸壁肌肉和脂肪信號(hào)使肺實(shí)質(zhì)對(duì)比度最佳，但肺實(shí)質(zhì)信號(hào)降低，同時(shí)MIR增加T1時(shí)間，導(dǎo)致掃描時(shí)間延長(zhǎng)。因此，該技術(shù)不用于需時(shí)間分辨率較高的動(dòng)態(tài)氧增強(qiáng)肺通氣成像。單次激發(fā)快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery-single shot fast spin echo，IR-SSFSE）序列掃描速度最快，但圖像模糊。反轉(zhuǎn)恢復(fù)-真實(shí)穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像（inversion recovery-true fast imaging with steady-state precession，IR-ture FISP）序列同時(shí)具有T2權(quán)重的特點(diǎn)，肺實(shí)質(zhì)MRI的SI不高，并不能很好地用于局部通氣狀況的顯示。c-IR-HASTE（centrically-reordered）與s-IRHASTE（sequentially-reordered）序列相比，c-IRHASTE序列所得氧增強(qiáng)圖像的信噪比（signal-tonoise ratio，SNR）與對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）均明顯高于s-IR-HASTE所得圖像。c-IR-HASTE序列掃描速度最快，肺實(shí)質(zhì)信號(hào)最高，是目前氧增強(qiáng)肺通氣成像的首選序列。IR-SSFSE序列以掃描速度快的優(yōu)越性，用于氧增強(qiáng)肺通氣MRI的動(dòng)態(tài)觀察研究。國(guó)外學(xué)者[10]對(duì)志愿者的研究結(jié)果表明，吸氧后肺實(shí)質(zhì)的T1值變短（吸氧前后T1值分別為右肺900.9/825.80，左肺924.1/847.9，P<0.01），SI增加，可動(dòng)態(tài)觀察吸氧后圖像信號(hào)的變化過(guò)程；1/T1值與動(dòng)脈血氧濃度之間存在線性相關(guān)（r2=0.997）。楊健等[11]等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中也取得一定成果。

1.1.3 氟化氣體成像目前，用于肺通氣MRI成像的氟化氣體主要有CF4、C2F6、SF6、C3F8。2000年，有人首次在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中用19F進(jìn)行肺部MRI獲得成功[12]。通過(guò)減小矩陣和使用二維梯度回波序列，可行人體肺部MRI動(dòng)態(tài)成像，明確氟化氣體吸入和呼出的動(dòng)力學(xué)，從而對(duì)一些復(fù)雜的生理指標(biāo)如殘氣量或不同時(shí)間點(diǎn)肺容積等的測(cè)量帶來(lái)希望。Conradi等[13]成功用C2F6和C3F8對(duì)移植肺和肺氣腫活體肺進(jìn)行MRI，獲得定量分析指標(biāo)ADC。19F的T1值與周圍氧分壓之間存在線性依賴關(guān)系，意味著可在活體中測(cè)量局部氧分壓值。以上特點(diǎn)與3He相似，但19F不需極化，價(jià)格低，不溶于血液，無(wú)毒副作用，因此氟化氣體比3He在MRI通氣成像方面更具有潛力。

1.1.4 超極化13C成像Ishii等[14]采用液相超極化13C對(duì)比劑對(duì)實(shí)驗(yàn)豬進(jìn)行肺血管和肺實(shí)質(zhì)MRI。利用13C可以獲得高時(shí)間分辨率和高空間分辨率的肺實(shí)質(zhì)圖像。13C克服了由于SI較低不能進(jìn)行定量功能分析的局限性，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的肺實(shí)質(zhì)成像方法，所以液相超極化13C對(duì)比劑可能會(huì)成為臨床研究肺血管和肺實(shí)質(zhì)的理想方法。

1.1.5 Gd-DTPA霧化吸入成像Gd-DTPA是一種順磁性對(duì)比劑，具有較為理想的藥物動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，不良反應(yīng)小，使用較為安全。Gd-DTPA應(yīng)用于人體疾病的診斷都是采用靜脈注射方式，霧化的Gd-DTPA顆粒作為肺部MRI對(duì)比劑成功應(yīng)用于大鼠及狗的肺部MRI，但霧化吸入Gd-DTPA目前未被美國(guó)食品藥品管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）允許應(yīng)用于人體，僅停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。

1.2 肺灌注MRI成像的研究現(xiàn)狀

MRI肺灌注成像方法主要有首過(guò)對(duì)比劑技術(shù)、動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)（arterial spin labeling，ASL）、心電圖門控（electrocardiogram-gated，ECG-gated）快速自旋回波（fast spin echo，F(xiàn)SE） MRI灌注成像、血池對(duì)比劑成像。

1.2.1 首過(guò)對(duì)比劑技術(shù)首過(guò)對(duì)比劑技術(shù)最早是應(yīng)用二維T1加權(quán)超短回波時(shí)間（echo time，TE）序列對(duì)肺實(shí)質(zhì)進(jìn)行成像。部分并行成像（partially parallel imaging）技術(shù)如整合陣列空間敏感編碼技術(shù)（array spatial sensitivity encoding technique，ASSET）、全局自動(dòng)校準(zhǔn)部分并行采集（generalized autocalibrating partially parallel acquisitions，GRAPPA）、自動(dòng)校正敏感度編碼（self-calibrating sensitivity encoding，SENSE）的出現(xiàn)，大大提高了時(shí)間和空間分辨率。Ley 等[15]應(yīng)用三維快速小角度激發(fā)（three-dimensional fast low angle shot，F(xiàn)LASH）序列聯(lián)合并行采集技術(shù)對(duì)8名健康志愿者進(jìn)行對(duì)比增強(qiáng)的肺灌注研究，結(jié)果表明并行采集技術(shù)具有很高的時(shí)間分辨率，可評(píng)價(jià)肺灌注。Yilmaz等[16]分別對(duì)懷疑肺血管異常者和健康志愿者進(jìn)行MRI肺灌注成像，并與放射性核素肺灌注顯像進(jìn)行對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)MRI肺灌注與核素灌注有很好的相關(guān)性（kappa=0.74）。三維梯度回波（gradient echo，GRE）聯(lián)合部分并行采集技術(shù)[如肝臟快速容積采集(liver acceleration volume acquisition，LAVA)]是對(duì)比增強(qiáng)MRI肺灌注的最佳序列，國(guó)內(nèi)研究已取得一定成果。目前，研究焦點(diǎn)主要是MRI肺灌注在臨床疾病中的應(yīng)用，主要針對(duì)肺動(dòng)脈栓塞和COPD嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)及與肺功能相關(guān)的研究。Kluge等[17]對(duì)可疑肺栓塞患者分別進(jìn)行MRI和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（single-photon emission computed tomography，SPECT）灌注成像，評(píng)價(jià)兩種方法在肺段以下水平肺灌注缺損的一致性。MRI在檢測(cè)灌注缺損方面與SPECT有很高的相關(guān)性（葉、段、段以下水平kappa值分別是 0.98、0.83、0.69），可發(fā)現(xiàn)很細(xì)微的灌注異常。MRI灌注在COPD的早期診斷中具有重要價(jià)值，能檢測(cè)高危患者早期血流的異常改變，鑒別高?；颊吲c早期COPD；同時(shí)可評(píng)估COPD 的嚴(yán)重程度。Fan 等[18]研究17例肺功能檢查正常的吸煙者和62例COPD（19例 GOLDⅠ級(jí)）患者發(fā)現(xiàn)，所有受試者出現(xiàn)灌注缺損的陽(yáng)性率高于CT圖像出現(xiàn)肺氣腫的陽(yáng)性率，說(shuō)明MRI灌注在檢測(cè)COPD高?；颊咴缙谘髯兓矫姹菴T更敏感，且MRI灌注參數(shù)灌注缺損區(qū)與相對(duì)正常肺組織的信號(hào)強(qiáng)度比（signal intensity ratio，RSI）、最大上升斜率（maximum slope of increase，MSI）、正性增強(qiáng)積分（positive enhancement integral，PEI）和最大下降斜率（maximum slope of decrease，MSD）在高危患者與GOLDⅠ級(jí)COPD患者之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明MRI灌注能鑒別COPD高危患者與早期COPD。MRI灌注參數(shù)與所有肺功能檢查指標(biāo)均呈正相關(guān)，其中RSI與FEV1、RSI與 FEV1/FVC的相關(guān)性較強(qiáng)。RSI能區(qū)分GOLDⅠ級(jí)與Ⅲ級(jí)、GOLDⅠ級(jí)與Ⅳ級(jí)、GOLDⅡ級(jí)與Ⅳ級(jí)，在一定程度上能評(píng)估COPD 的嚴(yán)重程度。不同高分辨CT（high-resolution CT，HRCT）表型的MRI灌注表現(xiàn)也存在一定差異，COPD的MRI灌注圖像主要表現(xiàn)為兩肺彌漫分布的大小不一的片狀灌注缺損。A型表現(xiàn)為兩肺彌漫分布的斑片狀灌注缺損為主，部分伴片狀或大片狀灌注缺損；E型表現(xiàn)為兩肺彌漫分布的大片狀灌注缺損，以中上肺明顯，伴部分片狀或斑片狀灌注缺損；M型表現(xiàn)為兩肺彌漫分布的片狀或斑片狀灌注缺損，分布不均勻，伴部分片狀灌注增強(qiáng)。A型患者的灌注值RSI為（20.3±8.5）%，高于E型的（11.8±5.4）%（P=0.003），而與M型的（15.5±5.5）%差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[19]。

1.2.2 動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin labeling，ASL）技術(shù)的脈沖序列較多，常用的是血流敏感交替反轉(zhuǎn)恢復(fù)（flow-sensitive alternating inversion recovery，F(xiàn)AIR）、血流敏感交替反轉(zhuǎn)恢復(fù)額外射頻脈沖（FAIR with an extra radiofrequency pulse，F(xiàn)AIRER）、信號(hào)靶向交替射頻（signal targeting alternating radiofrequency，STAR）等。Fan 等[20-21]應(yīng)用FAIR序列進(jìn)行肺實(shí)質(zhì)灌注研究發(fā)現(xiàn)，TI值取1000 ms時(shí)，肺實(shí)質(zhì)和主動(dòng)脈的SI變化率最大，SNR較好，可獲得最佳的肺實(shí)質(zhì)灌注圖像；在重力方向上存在灌注梯度，在非重力方向上無(wú)灌注梯度。在仰臥位時(shí)自背側(cè)向腹側(cè)每增加1 cm，右肺局部肺血流量（regional pulmonary blood flow，rPBF）減少4.98，左肺rPBF減少5.16；呼氣末rPBF明顯高于吸氣末。FAIR對(duì)重力方向的灌注梯度及不同呼吸相時(shí)肺灌注間的差異比較敏感，所以用FAIR技術(shù)進(jìn)行肺灌注檢查時(shí)，患者的體位和屏氣時(shí)相非常重要。熟悉重力所致肺血流分布的不均勻性和不同呼吸相時(shí)肺灌注的差異，在檢查時(shí)可人為改變受檢者體位，將感興趣區(qū)置于重力依賴性區(qū)域，并在呼氣末屏氣以提高灌注缺損的檢出率。上述研究結(jié)果與國(guó)外應(yīng)用FAIRER或STAR序列的研究結(jié)果相似。肺內(nèi)由于氣體/組織界面較大，磁敏感性不均勻，使ASL肺灌注的絕對(duì)定量化受到限制。Martirosian等[22]用改良FAIR true-FISP序列分別在0.2 T 和1.5 T磁場(chǎng)對(duì)肺灌注進(jìn)行定量分析研究，結(jié)果表明1.5T微磁場(chǎng)的不均勻性非常明顯，改良后的FAIR true-FISP只適用于低場(chǎng)肺灌注的定量研究。

1.2.3 ECG門控FSEMRI灌注成像不使用對(duì)比劑，依靠肺實(shí)質(zhì)SI隨心動(dòng)周期的變化來(lái)評(píng)價(jià)肺的灌注情況。最初，Suga等[23]用 ECG門控FSE在肺栓塞和氣道阻塞模型的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中獲得成功，此方法可用來(lái)評(píng)價(jià)肺栓塞和氣道阻塞的局部肺灌注異常。之后相繼開展了在人體的研究，Ogasawara 等[24]用ECG門控FSE 對(duì)MRI灌注成像的可行性研究結(jié)果表明，正常志愿者的灌注均勻且存在重力相關(guān)的灌注梯度，患肺所見的灌注缺損區(qū)幾乎與SPECT完全一致，F(xiàn)SE與SPECT有明顯相關(guān)性（r=0.753，P<0.0001）。可見ECG門控FSE這種非侵入性的技術(shù)可定量、定性評(píng)價(jià)肺灌注，且能很好地顯示肺栓塞和COPD局部肺灌注的異常改變。

1.2.4 血池對(duì)比劑成像常規(guī)所用的對(duì)比劑如Gd-DTPA為細(xì)胞外對(duì)比劑，能很快彌散到組織間隙，在肺實(shí)質(zhì)內(nèi)僅停留4～7 s；而血池對(duì)比劑在肺內(nèi)存留時(shí)間延長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)小時(shí)。目前已報(bào)道的血池對(duì)比劑有Gd-DTPA-白蛋白、Gd-DTPA-右旋糖酐、Gd-DTPA-polysine等。Fink 等[25]用血池對(duì)比劑Gadomer和Gd-DTPA對(duì)肺栓塞模型進(jìn)行對(duì)照研究，結(jié)果顯示Gadomer獲得的肺實(shí)質(zhì)SNR明顯高于Gd-DTPA（21±8 vs.13±3）。MRI肺通氣成像方面，國(guó)內(nèi)僅有用氧氣進(jìn)行肺實(shí)質(zhì)成像的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步報(bào)道；肺灌注成像的幾種成像方法國(guó)內(nèi)均有報(bào)道，但非侵入性ASL灌注成像的研究較少，目前國(guó)內(nèi)僅有范麗做過(guò)此方面的研究。由于ASL序列的多樣性及肺部自身成像條件的限制，目前尚不能進(jìn)行絕對(duì)定量分析。國(guó)內(nèi)肺功能MRI的研究之所以薄弱，主要是對(duì)MRI肺功能成像認(rèn)識(shí)不足和研究條件限制造成的。一方面，很多學(xué)者目前仍認(rèn)為MRI在肺部的應(yīng)用價(jià)值有限，在此方面投入的精力及資金過(guò)少；另一方面是由于國(guó)內(nèi)醫(yī)院硬件及軟件設(shè)備的限制。如肺通氣成像所需的惰性氣體必須超極化才能應(yīng)用，需特殊裝置使其超極化，超極化后氣體的存儲(chǔ)條件要求高，成像時(shí)對(duì)RF線圈還有特殊要求，再加上價(jià)格較昂貴，所以一般醫(yī)院均不能滿足這些條件。另外在MRI技術(shù)應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)資深的MRI應(yīng)用物理學(xué)家尚較少，對(duì)掃描序列的設(shè)計(jì)和技術(shù)優(yōu)化存在一定難度。

1.3 肺實(shí)質(zhì)超短回波成像的研究現(xiàn)狀

超短回波成像（ultra-short echo time imaging，UTE）的特點(diǎn)是直接顯示短T2組織或成分，在快速衰減前檢測(cè)SI。短T2組織是指T2弛豫時(shí)間一般＜10 ms的組織，包括肺、鈣化的軟骨、腱膜、半月板、肌腱、韌帶、骨皮質(zhì)和軟組織鈣化等。造成組織短T2的原因有2個(gè)：固態(tài)成分和結(jié)晶，2個(gè)固定的原子核之間非常強(qiáng)的雙極相互作用；磁敏感效應(yīng)，即原子核在2個(gè)不同的磁場(chǎng)中，SI會(huì)快速失相位，主要見于反磁性/氣體、反磁/順磁性物質(zhì)。肺部則由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，氣體/組織界面大，導(dǎo)致嚴(yán)重的磁敏感性不均勻，質(zhì)子密度低及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影等致其T2*非常短。隨著MRI序列及硬件的快速發(fā)展，GRE和SSFSE序列可縮短TE，為肺部MRI提供了平臺(tái)。UTE序列采用硬脈沖激發(fā)后直接檢測(cè)自由感應(yīng)衰減，圖像具有梯度回波特征，從K空間中心開始的放射狀徑向采集，在短T2成分信號(hào)衰減前快速采集信號(hào)，可使TE降至100 μs以下，提高肺實(shí)質(zhì)的SI。肺部UTE成像的臨床意義在于通過(guò)提高肺實(shí)質(zhì)的MRI SI，量化T2*，在評(píng)價(jià)組織密度方面很有潛力，可檢測(cè)和定量肺結(jié)構(gòu)的不均勻破壞，評(píng)價(jià)肺功能及COPD患者。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究肺組織結(jié)構(gòu)（密度、氣體/組織界面）與T2、T2*、SI之間的關(guān)系，結(jié)果表明隨著TE延長(zhǎng)，肺實(shí)質(zhì)SI呈指數(shù)衰減，且不同呼吸相時(shí)肺組織的T2*值不同，呼氣末T2*值高于吸氣末期[26-27]。20世紀(jì)90年代最早用UTE進(jìn)行人體肺部成像，顯示精細(xì)的肺結(jié)構(gòu)和更高的MRI信號(hào)。近2年肺部UTE成像又引起重視，主要用于肺功能損失的評(píng)估和COPD臨床分期。有研究表明[28]，吸煙者（無(wú)或輕度COPD）的T2*長(zhǎng)于中、重、極重度COPD患者，中度COPD 患者的T2*長(zhǎng)于重、極重度COPD患者，表明T2*定量是評(píng)估COPD的潛在生物標(biāo)記。Ohno等[29]研究發(fā)現(xiàn)，T2*在正常志愿者肺組織與結(jié)締組織病所致的肺間質(zhì)纖維化之間存在明顯差異，且T2*與肺容積、一氧化碳彌散量、結(jié)締組織病的嚴(yán)重程度存在一定的相關(guān)性，進(jìn)一步說(shuō)明肺部UTE成像可評(píng)估肺功能的損失和疾病的嚴(yán)重程度。

1.4 肺實(shí)質(zhì)彈性成像的研究現(xiàn)狀

MR彈性成像（MR elastography，MRE）是利用機(jī)械傳動(dòng)器將減震頻率為50～200 Hz的外部聲波作用于靶器官，同時(shí)將雙向運(yùn)動(dòng)編碼的梯度置入標(biāo)準(zhǔn)的MRI脈沖序列，剪切波傳播引起的位移將被編碼為MRI信號(hào)的相位圖，此相位圖代表了剪切波在靶器官內(nèi)的空間分布。MRE主要應(yīng)用于實(shí)性器官，如肝臟、乳腺、腦、心臟，在肺部的應(yīng)用則由于肺部質(zhì)子密度低、磁敏感不均勻等局限性，使其具有很大挑戰(zhàn)性。但肺的彈力蛋白、膠原和蛋白聚糖是結(jié)締組織的主要組成成分，其各自的機(jī)械特性影響肺功能，肺實(shí)質(zhì)的機(jī)械特性對(duì)肺疾病的發(fā)病機(jī)制非常重要（如肺纖維化、肺氣腫）。MRE能定量分析肺實(shí)質(zhì)機(jī)械特性的變化。最近有學(xué)者應(yīng)用超極化惰性氣體提高肺實(shí)質(zhì)的SI，進(jìn)行MRE[30]。

2 肺結(jié)節(jié)彌散加權(quán)成像的研究現(xiàn)狀

彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是分子在媒介中的一種隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)（布朗運(yùn)動(dòng)）。在梯度磁場(chǎng)的情況下，彌散水分子中的質(zhì)子橫向磁化發(fā)生相位位移，相位位移廣泛擴(kuò)散、相互干擾導(dǎo)致MRI 信號(hào)衰減，這種衰減取決于彌散系數(shù)及磁場(chǎng)梯度強(qiáng)度。DWI已廣泛應(yīng)用于腦、乳腺、前列腺等組織良惡性病變的鑒別診斷。肺部病變的DWI由于肺部自身的局限性、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影等因素使圖像質(zhì)量較差；對(duì)于b值選擇，國(guó)內(nèi)外尚沒有明確標(biāo)準(zhǔn)。DWI主要用于肺部病變良惡性鑒別診斷、區(qū)分肺癌病理組織類型等。

Satoh 等[31]對(duì)54例最大徑≥5 mm的肺結(jié)節(jié)進(jìn)行DWI（b=1000 s/mm2），且以5分制法定性分析肺結(jié)節(jié)的SI（1分：幾乎無(wú)信號(hào)；2分：SI1～3；3分：與胸髓的信號(hào)相當(dāng)；4分：高于胸髓的信號(hào)；5分：明顯高于胸髓的信號(hào)）。惡性結(jié)節(jié)的分值明顯高于良性結(jié)節(jié)（P<0.01）。若以3分作為診斷惡性結(jié)節(jié)的閾值，靈敏度 88.9%，特異度61.1%，準(zhǔn)確率79.6%。因此，DWI的SI高低有助于肺結(jié)節(jié)良惡性的鑒別。但對(duì)于小的轉(zhuǎn)移瘤、非實(shí)性腺癌、某些肉芽腫和活動(dòng)性炎性結(jié)節(jié)，需謹(jǐn)慎。Mori 等[32]通過(guò)140個(gè)肺結(jié)節(jié)DWI與PET的對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)2種方法診斷惡性的敏感度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但DWI假陽(yáng)性率低，特異度明顯高于PET（97%與79%）。因此，DWI在肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別診斷方面可取代PET。Matoba等[33]在相同b值下對(duì)不同細(xì)胞類型肺癌的ADC值進(jìn)行了量化研究，發(fā)現(xiàn)ADC值與肺癌的細(xì)胞構(gòu)成相關(guān)。腺癌的ADC值明顯大于鱗癌和大細(xì)胞癌，且高度分化腺癌的ADC值大于低分化腺癌。雖然肺癌的ADC值有部分重疊，但高度分化腺癌的ADC值明顯高于其他組織類型肺癌。除ADC值外，Gümütas等[34]研究發(fā)現(xiàn)，惡性肺結(jié)節(jié)DWI圖像的SI明顯高于良性肺結(jié)節(jié)：若b=500 s/mm2，SI≥391，診斷惡性結(jié)節(jié)的靈敏度95%、特異度73%、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值87%；若 b=1000 s/mm2，SI≥277，診斷惡性結(jié)節(jié)的靈敏度93%、特異度69%、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值85%。此外，DWI還能區(qū)分中央型肺癌與阻塞后的肺不張[35]。

3 肺門和縱隔淋巴結(jié)良惡性鑒別診斷的研究現(xiàn)狀

肺門和縱隔淋巴結(jié)良惡性的鑒別診斷可正確指導(dǎo)肺部腫瘤的N分期，對(duì)治療方案的選擇具有較大價(jià)值。國(guó)內(nèi)一般以淋巴結(jié)的形態(tài)、大小、信號(hào)特點(diǎn)及強(qiáng)化模式大體判斷其性質(zhì)，與術(shù)后病理的對(duì)照研究很少。一般以淋巴結(jié)短徑≥10 mm作為轉(zhuǎn)移標(biāo)準(zhǔn)；但也有部分淋巴結(jié)短徑＜10 mm，手術(shù)病理已有癌轉(zhuǎn)移。大多數(shù)軟組織的腫瘤在T2WI圖像上呈高信號(hào)，惡性淋巴結(jié)與良性淋巴結(jié)的T1、T2弛豫時(shí)間有明顯差異。在T1WI和T2WI圖像上，惡性淋巴結(jié)的SI均高于良性淋巴結(jié)，因此惡性淋巴結(jié)的T2弛豫時(shí)間較長(zhǎng)，與原發(fā)腫瘤相似，測(cè)定淋巴結(jié)與腫瘤（lymph node to tumor ratio，LTR）SI 比值有助于良惡性鑒別。

目前，國(guó)外使用不同的成像序列對(duì)肺門和縱隔淋巴結(jié)進(jìn)行定性和定量分析。Kim等[36]用T2WI 3倍反轉(zhuǎn)黑血FSE序列定量評(píng)價(jià)淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況，認(rèn)為L(zhǎng)TR取0.84是鑒別淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與否的最合適值。淋巴結(jié)T2WI的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)如皮質(zhì)偏心性增厚或淋巴結(jié)內(nèi)脂肪消失對(duì)診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的特異度為91%，準(zhǔn)確率為86%。Ohno等[37]用STIR TSE序列也對(duì)縱隔淋巴結(jié)進(jìn)行定量和定性分析，鑒別其良惡性。定量分析參數(shù)是淋巴結(jié)與0.9%生理鹽水（lymph node to saline ratio，LSR）SI比值。若LSR的陽(yáng)性檢測(cè)閾值是0.6，則定量分析的靈敏度為93%，特異度為87%。定性分析采用5分制法（1分：淋巴結(jié)的SI無(wú)法評(píng)價(jià)；2分：淋巴結(jié)的SI低于或等于縱隔脂肪；3分：淋巴結(jié)的SI高于脂肪但低于或等于肌肉；4分：淋巴結(jié)的SI高于肌肉但低于或等于原發(fā)病灶；5分：淋巴結(jié)的SI高于原發(fā)灶）。若以4分作為定性檢測(cè)的陽(yáng)性檢測(cè)閾值，則靈敏度為88%，特異度為86%。定量分析與定性分析間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。因此，定性分析可取代定量分析，臨床應(yīng)用更便捷。此外，對(duì)肺門和縱隔淋巴結(jié)也有用DWI的報(bào)道。

4 MRI肺部呼吸動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀

肺組織過(guò)度充氣影響膈肌的形態(tài)，繼而引起呼吸動(dòng)力學(xué)變化。COPD患者通過(guò)肺減容手術(shù)，改善呼吸力學(xué)和增加彈性回縮力來(lái)改善肺功能。胸壁與膈肌運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜相互作用可通過(guò)X線觀察，但由于投照技術(shù)的限制使其應(yīng)用有一定的局限性。二維或三維動(dòng)態(tài)MRI可顯示胸壁和膈肌運(yùn)動(dòng)。與正常人相比，肺氣腫患者通常表現(xiàn)為膈肌和胸壁的運(yùn)動(dòng)幅度明顯減低、運(yùn)動(dòng)不規(guī)則和不同步；有些患者前半部分膈肌向下運(yùn)動(dòng)，后半部分向上運(yùn)動(dòng)。膈肌的矛盾運(yùn)動(dòng)與肺部過(guò)度膨脹有關(guān)，但嚴(yán)重的過(guò)度膨脹會(huì)限制正常膈肌運(yùn)動(dòng)和矛盾運(yùn)動(dòng)。肺減容手術(shù)以后，胸壁和膈肌的運(yùn)動(dòng)明顯改善。此方面的研究國(guó)內(nèi)未見報(bào)道。

5 展望

通過(guò)總結(jié)MRI在肺實(shí)質(zhì)功能成像、肺結(jié)節(jié)DWI、肺門和縱隔淋巴結(jié)良惡性鑒別診斷、肺部呼吸動(dòng)力學(xué)等方面的研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)水平與國(guó)際存在一定差距。今后應(yīng)結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)研究存在的不足，緊跟國(guó)際研究前沿，充分發(fā)揮學(xué)科特色。重點(diǎn)加強(qiáng)肺實(shí)質(zhì)功能成像研究，將肺部MRI功能影像研究提升到更高平臺(tái)，爭(zhēng)取達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

[1]ALBERT M S,CATES G D,DRIEHUYS B,et al.Biological magnetic resonance imaging using laser-polarized129Xe [J].Nature,1994,370(6486):199-201.

[2]MACFALL JR,CHARLES HC,BLACK RD,et al.Human lung air spaces:potential for MR imaging with hyperpolarized He-3[J].Radiology,1996,200(2):553-558.

[3]KAUCZORHU,EBERTM,KREITNERKF,et al.Imaging of the lungs using 3He MRI:preliminary clinical experience in 18 patients with and without lung disease[J].J Magn Reson Imaging,1997,7(3):538-543.

[4]MENTOREK,FROH DK,DE LANGEEE,et al.Hyperpolarized He 3 MRI of the lung in cystic fibrosis:assessment at baseline and after bronchodilator and airway clearance treatment [J].Acad Radiol,2005,12(11):1423-1429.

[5]SAAM B T,YABLONSKIY D A,KODIBAGKAR V D,et al.MR imaging of diffusion of3He gas in healthy and diseased lungs [J].Magn Reson Med,2000,44(2):174-179.

[6]HALAWEISH A F,HOFFMAN E A,THEDENS D R,et al.Effect of lung inflation level on hyperpolarized3He apparent diffusion coefficient measurements in neversmokers [J].Radiology,2013,268(2):572-580.

[7]KAUCZOR H U.Hyperpolarized helium-3 gas magnetic resonance imaging of the lung [J].Top Magn Reson Imaging,2003,14(3):223-230.

[8]KIRBY M,SVENNINGSEN S,OWRANGI A,et al.Hyperpolarized3He and129Xe MR imaging in healthy volunteers and patients with chronic obstructive pulmonary disease [J].Radiology,2013,265(2):600-610.

[9]EDELMAN R R,HATABU H,TADAMURA E,et al.Noninvasive assessment of regional ventilation in the human lung using oxygen-enhanced magnetic resonance imaging [J].Nat Med,1996,2(11):1236-1239.

[10]OHNO Y,CHEN Q,HATABU H.Oxygen-enhanced magnetic resonance ventilation imaging of lung [J].Eur J Radiol,2001,37(3):164-171.

[11]楊健,郭佑明,吳曉明,等.肺部氧通氣成像的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[J].中華放射學(xué)雜志,2003,37(3):220-224.

[12]SCHREIBER WG,MARKSTALLERK,WEILERN,et al.19F-MRT of pulmonary ventilation in the breath-hold technic using SF6gas[J].Rofo,2000,172(6):500-503.

[13]CONRADI MS,YABLONSKIY DA,WOODS JC,et al.3He diffusion MRI of the lung [J].Acad Radiol,2005,12(11):1406-1413.

[14]ISHII M,EMAMI K,KADLECEK S,et al.Hyperpolarized13CMRI of the pulmonary vasculature and parenchyma [J].Magn Reson Med,2007,57(3):459-463.

[15]LEY S,FINK C,PUDERBACH M,et al.Contrastenhanced 3DMR perfusion of the lung:application of parallel imaging technique in healthy subjects [J].Rofo,2004,176(3):330-334.

[16]YILMAZ E,AKKOCLU A,DEGIRMENCI B,et al.Accuracy and feasibility of dynamic contrast-enhanced 3DMR imaging in the assessment of lung perfusion:comparison with Tc-99 MAA perfusion scintigraphy [J].Clin Radiol,2005,60(8):905-913.

[17]KLUGE A,GERRIETS T,STOLZ E,et al.Pulmonary perfusion in acute pulmonary embolism:agreement of MRI and SPECT for lobar,segmental and subsegmental perfusion defects [J].Acta Radiol,2006,47(9):933-940.

[18]FAN L,XIA Y,GUAN Y,et al.Capability of differentiating smokers with normal pulmonary function from COPD patients:a comparison of CT pulmonary volume analysis and MR perfusion imaging [J].Eur Radiol,2013,23(5):1234-1241.

[19]FANL,XIA Y,GUAN Y,et al.Characteristic features of pulmonary function test,CT volumeanalysis and MR perfusion imaging in COPD patients withdifferent HRCT phenotypes[J].Clin Respir J,2013,13(10):12033.

[20]FAN L,LIU S Y,SUN F,et al.Assessment of pulmonary parenchyma perfusion with FAIR in comparison with DCE-MRI--initial results [J].Eur J Radiol,2009,70(1):41-48.

[21]FANL,LIU S Y,XIAO X S,et al.Demonstration of pulmonary perfusion heterogeneity induced by gravity and lung inflation using arterial spin labeling [J].Eur J Radiol,2010,73(2):249-254.

[22]MARTIROSIANP,BOSS A,FENCHELM,et al.Quantitative lung perfusion mapping at 0.2 T using FAIR True-FISPMRI[J].MagnResonMed,2006,55(5):1065-1074.

[23]SUGAK,OGASAWARAN,OKADA M,et al.Lung perfusion impairments in pulmonary embolic and airway obstruction with noncontrast MR imaging [J].J Appl Physiol,2002,92(6):2439-2451.

[24]OGASAWARA N,SUGA K,ZAKI M,et al.Assessment of lung perfusion impairment in patients with pulmonary artery-occlusive and chronic obstructive pulmonary diseases withnoncontrast electrocardiogram-gated fast-spin-echoperfusionMR imaging [J].JMagn Reson Imaging,2004,20(4):601-611.

[25]FINK C,LEY S,PUDERBACH M,et al.3D pulmonary perfusion MRI and MR angiography of pulmonary embolism in pigs after a single injection of a blood pool MR contrast agent [J].Eur Radiol,2004,14(7):1291-1296.

[26]TAKAHASHI M,TOGAO O,OBARA M,et al.Ultrashort echo time (UTE) MR imaging of the lung:comparison between normal and emphysematous lungs in mutant mice [J].JMagnReson Imaging,2010,32(2):326–333.

[27]TOGAO O,TSUJI R,OHNO Y,et al.Ultrashort echo time (UTE) MRI of the lung:assessment of tissue density in the lung parenchyma [J].Mag Reson Med,2010,64(5):1491–1498.

[28]OHNO Y,KOYAMAH,MATSUMOTOK,et al.Lung MR imaging with ultra-short TE at 3.0T system:capability for pulmonary functional loss due to COPD [M].ISMRM,2010.

[29]OHNO Y,NISHIO M,KOYAMA H,et al.Pulmonary MR imaging with ultra-short TEs:utility for disease severity assessment of connective tissue disease patients [J].Eur J Radiol,2013,82(8):1359-1365.

[30]MCGEEKP,HUBMAYRRD,EHMAN R L.MR elastography of the lung withhyperpolarized3He [J].Magn Reson Med,2008,59(1):14-18.

[31]SATOH S,KITAZUME Y,OHDAMA S,et al.Can malignant and benign pulmonary nodules be differentiated withdiffusion-weightedMRI?[J].AJR Am J Roentgenol,2008,191(2):464-470.

[32]MORI T,NOMORIH,IKEDAK,et al.Diffusionweightedmagneticresonance imaging for diagnosing malignant pulmonary nodules/masses:comparison with positron emission tomography [J].J Thorac Oncol,2008,3(4):358-364.

[33]MATOBAM,TONAMIH,KONDOU T,et al.Lung carcinoma:diffusion-weightedMRimaging—preliminary evaluation with apparent diffusion coefficient[J].Radiology,2007,243(2):570-577.

[34]GüMüTAS,INANN,AKANSELG,etal.Differentiation of malignant and benign lung lesions with diffusion-weighted MR imaging [J].Radiol Oncol,2012,46(2):106-113.

[35]YANGRM,LIL,WEI XH,et al.Differentiation of centrallung cancer from atelectasis:comparison of diffusion-weighted MRI with PET/CT [J].PLoS One,2013,8(4):e60279.

[36]KIMH Y,YI C A,LEEK S,et al.Nodalmetastasis in non-small cell lung cancer:accuracy of 3.0-T MR imaging [J].Radiology,2008,246(2):596-604.

[37]OHNO Y,HATABUH,TAKENAKAD,et al.Metastases inmediastinal and hilar lymph nodes in patients with non-small cell lung cancer:quantitative and qualitative assessment with STIR turbo spin-echo MR imaging [J].Radiology,2004,231(3):872-879.