出血的信号来源及主要影响因素
出血成分的信号依然来自于自由水
血红蛋白成分本身不产生信号
血红蛋白影响自由水的弛豫(蛋白质+磁敏感性)从而产生不同信号
出血的信号非常复杂
来源(动脉、毛细血管、静脉)、出血量、次数
原因、出血距离检查的时间是否形成血凝块
单纯血肿?实质内混杂有出血?囊腔内出血?
红色素高低,出血局部的PO2及酸碱度
背景组织的信号高低
MRI序列及其参数
主要因素还是血红蛋白产物的磁敏感性
血红蛋白磁敏感性的决定因素:
红细胞膜完整性:血红蛋白产物在细胞内或外
血红蛋白类型:蛋白质空间构象、铁离子状态、不成对电子数
不同状态血红蛋白的磁敏感性
氧合血红蛋白:抗磁性
脱氧血红蛋白:顺磁性
正铁血红蛋白:顺磁性
含铁血*素及铁蛋白:超顺磁性
氧合血红蛋白:Fe+2,1个不成对电子,轻度抗磁性
其磁敏感性对出血信号影响微小
T2轻微延长
T1无明确变化
出血成分的信号主要取决于
含水量
蛋白质浓度
脱氧血红蛋白:Fe+2,顺磁性,4个不成对电子
被屏蔽,不能与水质子发生PEDDPRE
可发生选择性T2弛豫加快
位于细胞内时,与场强平方呈正比
出血成分的信号主要取决于
脱氧血红蛋白位置(是否位于细胞内)
位于细胞内的脱氧血红蛋白明显缩短T2
注:
质子电子偶极-偶极”质子弛豫增强PEDDPRE效应
(protonelectrondipoledipoleprotonrelaxationenhancement,PEDDPRE物理学术语。原子核外层中不成对的电子质量小,但磁动性很强,可使局部磁场波动增强,促使氢质子弛豫加快,从而使T1和T2缩短,这种效应即为PEDDPRE。过渡元素和镧系元素大部分在d和f轨道有多个不成对电子,所以其离子往往具有PEDDPRE,可用来作顺磁性对比剂,如钆(Gd)d在外层有7个不成对电子,具有很强的顺磁性。
正铁血红蛋白:Fe+3,顺磁性、5个不成对电子
能与水质子发生PEDDPRE
受场强影响很小
也可发生选择性T2弛豫加快
于细胞内时,与场强平方呈正比
是细胞内脱氧血红蛋白2.13倍(SE)/1.46(GRE)
出血成分的信号主要取决于
PEDDPRE
正铁血红蛋白位置(是否位于细胞内)
位于细胞内明显缩短T2,明显缩短T1
位于细胞外明显缩短T1,缩短T2效应明显减轻,
含铁血*素及铁蛋白:Fe+3,超顺磁性
铁血*素:非水溶性,常位于巨噬细胞的溶酶体内
铁蛋白:水溶性
约个不成对电子
含铁血*素核心,周围蛋白质包
含铁血*素核心平均含个铁原子
每个铁原子有5个不成对电子
被屏蔽,不能与水质子发生PEDDPRE
主要发生选择性T2弛豫加快,与场强相关
出血成分的信号主要取决于
明显缩短T2
T1可稍缩短,但被T2缩短效应掩盖
其他常见的影响因素及综合作用
蛋白质浓度,随着浓缩,T2及T1都趋于缩短
单位容积内的红细胞
血浆蛋白凝固(水溶蛋白变成胶样基质)
红细胞含水量减少(细胞皱缩)
细胞膜成分(胆固醇)与水质子相互作用
综合作用
顺磁效应、蛋白浓度、细胞膜成分
决定了出血成分的信号变化的复杂性
动脉出血脑内血肿的MR分期
超急性期(12小时以内)
氧合血红蛋白(初期血液未凝固,后期血凝块形成)
急性期(数小时~2天)
脱氧血红蛋白
亚急性早期(3~7天)
正铁血红蛋白(细胞内)
亚急性中期(8~14天)
正铁血红蛋白(病灶周围区域,位于细胞外)
亚急性晚期(15天~1月)
正铁血红蛋白(全部位于细胞外)
慢性期(数周以后)
超急性初期
新出血,未凝固动脉血,临床MRI很难碰到,只持续数分钟~数十分钟,富含水分,蛋白浓度总体不高,氧合血红蛋白·血肿呈现明显的长T1、长T2
T1WI明显低信号
T2WI明显高信号
FLAIR高信号
DWI稍低信号
周围脑实质可无或有水肿
超急性后期
凝血块形成,血肿水分减少,血清析出在周围,蛋白浓度增高,主要是氧合血红蛋白,血肿的T1和T2有所缩短(较超早期)但一般不短于脑实质。
T1WI呈稍低信号或等信号T2W呈稍至中等高,周边稍低信号环
低信号环为细胞内脱氧血红蛋白所致T2*WI呈稍高信号,周边低信号环,低信号环为细胞内脱氧血红蛋白所致FLAIR高信号
DWI高信号,周边低信号环周边可见析出血清在T2WI明显高信号
周围脑实质常有水肿
急性期
红细胞膜完整,细胞内脱氧血红蛋白主导蛋白增高(同超急后期)造成局部磁场不均匀,由于磁敏感效应加快了质子失相位,能显著缩短T2值;
T1WI等或稍低信号
T2WI明显低信号
T2*WI明显低信号
FLAIR明显低信号
DWI明显低信号,周围环状高信号(白质水肿)
周围脑白质水肿
亚急性早期
早期细胞内的脱氧血红蛋白渐变为正铁血红蛋白,为顺磁性,T1WI、T2WI均为周边环形高信号、病灶中心低信号或等信号。
亚急性中、晚期
随着红细胞溶解,出现游离正铁血红蛋白,脑血肿在T1WI及T2WI均为高信号。
慢性期
正铁血红蛋白演变为含铁血*素,为顺磁性物质,产生T1和T2缩短效应,血肿有游离稀释的正铁血红蛋白和周边的含铁血*素构成,
信号表现为
①T1W和T2W表现为高信号血肿周围包绕一圈低信号环;
②血肿充分吸收,T1W和T2W均表现为斑点样不均匀略低或低信号影;
③软化灶形成,T1W低信号,T2W高信号,周边为低信号影环绕。
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