Morphological imaging including imaging anatomy
形态学成像包括影像解剖学
引言
近几十年来，随着影像技术的进步，间接成像鞍区的技术，如传统的X线检查、气脑造影和脑血管造影，已为直接成像技术广泛取代。在很大程度上，第一种可用的计算机断层扫描(CT)已经被磁共振成像(MRI)所取代，磁共振成像由于其优越的分辨率和图像对比度，是目前垂体病变的首选成像技术。在一项对可疑垂体疾病患者的比较研究中，MRI在识别解剖结构方面明显优于CT(例如， MRI和CT分别为，颈动脉100% vs 25%，视神经交叉95% vs 28%，垂体后叶70% vs 45%，垂体柄85% vs 50%，)。CT仍有着其地位，在MRI有绝对禁忌证的磁场，术前计划手术使用蝶窦入路，评估骨侵袭和肿瘤钙化。数字减影血管造影(DSA)可用于术前疑似血管病变的评估，或用于难以诊断的疑似库欣病的岩下窦采血(IPSS)。
磁共振成像
技术背景
MRI是以磁共振原理为基础的。某些原子核置于静磁场中可以吸收和发射能量。核必须具有非零自旋才能在磁共振扫描仪中直观可视。这意味着中子的数量和质子的数量一定是不相等的。
为了给出一个具有足够信噪比的可测量信号，被检查的组织中需要有丰富的细胞核。对于临床影像，这一要求仅由氢(1H)满足，氢具有自旋。其他的核，如13C或31P，可以用专门的硬件测量，目前只用于研究领域。
当置于静磁场中，所有自旋平行于磁场B0的轴线排列。通过在Larmor频率υ处施加射频(RF)脉冲，自旋被移出B0场的方向。在这种情况下，围绕B0场的方向进行进动（spancession），在射频线圈中诱导可测量的信号。在射频脉冲的末端，自旋开始松驰（relax），这意味着它们回到了热平衡。弛豫有纵向弛豫和横向弛豫(longitudinal and transverse relaxation)两种类型，它们分别用时间常数T1和T2来描述。在临床成像中，需要大量射频脉冲结合磁场梯度进行空间定位，以获得用于图像计算的信号。观察到该信号在退出射频脉冲后的回波时间(TE)。通过改变射频脉冲的时间，可以修改重复时间(the repetition time，TR)和回波时间（the echo time，TE）。通过使用不同的TR和TE值，结合多个射频脉冲、反转脉冲（inversion pulses）和梯度磁场（magnetic gradient fields），可以产生多种对比。在基本序列中，信号强度取决于T1和T2时间和被检查组织的质子密度(the proton density，PD)。其他机制，如流量、灌注、弥散和磁场均匀性，也会对信号强度和分辨率产生影响。标准的自旋回波(SE)或快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)序列,可以通过选择TR在450和650毫秒（ms）之间且TE尽可能短,进行T1加权对比增强；选择TR>3000 ms和TE在约100到120ms,进行T2加权对比增强；通过选择TR>3000 ms和TE尽可能短,进行质子密度（PD）-加权对比增强。我们必须记住，组织的T1时间、T2时间和PD总是决定最终对比结果。只有这三个信号组分对最终信号有比例不同的影响（Only the proportion of the influence of these three signal components on the final signal differs.）。
MR序列
目前，大多数临床扫描仪提供1.5T或3T的场强。通常，更好的信噪比的优势使3T作为脑垂体区域成像首选的扫描仪场强度，因为它能有更高的分辨率，这在一个有许多小结构的区域是必不可少的。对于有金属夹或金属磨损的术后患者（In postoperative cases with metal clips or metal abrasion），1.5T可能是更好的选择，因为在这种场强下磁敏感伪影不太明显。然而，在大多数情况下，任何一种场强都可以得到合适的图像。序列的选择可能因情况而异，但对于大多数情况来说，一个标准的协议是足够的(表1;图1）。通常，二维（2D）序列比三维（3D）序列更受青睐，因为三维序列容易模糊（suffer from blurring）。一些作者报道，与带有额外层间间隙(additional interslice gap)的3mm层厚的2D序列相比，三维序列检测微腺瘤的敏感性更高。然而，低于3mm的层厚和小的层间间隙可增加≦10%的发现微腺瘤的机会。如果使用多个级联（more than one concatenation）来减少由于不完美的层面轮廓（imperfect slice profile）而导致的层面串扰（reduce slice cross talk），则在二维序列中甚至可以实现无层面间隙（achieve no interslice gap）。视野(FoV)应该很小(例如，160mm)，成像矩阵应该高，以实现平面内高分辨率（high in-plane resolution），最好低于0.6x0.6mm2。对比增强图像对于初始评估通常是至关重要的，并且不能被非增强图像所取代，即使最近担心钆剂在骨、皮肤和大脑内沉积。
0.1mmol/kg体重的正常剂量方案就足够了。对于垂体的动态成像，应该在采集获得第一个动态序列后使用对比剂，以大约10 - 50秒的时间分辨率进行5 - 6次连续成像。只有在平扫时未见腺瘤时才需要动态图像。对于用于鞍区成像的典型快速或快速自旋回波(FSE或TSE)序列，T1加权序列的TR应在400 - 700ms之间，T2加权序列的TR应高于3000ms。T1加权序列的TE应尽可能短，T2加权序列的TE应在90-120ms之间。
表1.鞍区标准成像协议
图1.典型的MR检查设置(左侧大图像)和标准磁共振成像方案检查鞍内和鞍上大腺瘤(右侧6张小图像)。如图:T1冠状位(上、左)、T1冠状位增强扫描(上、中)、T2冠状位增强扫描(上、右)、T1矢状位增强扫描(下、左)、T1矢状位增强扫描(下、中)和轴位T2 FLAIR(下、右)。视交叉(白色箭头)被腺瘤抬高并压迫。腺瘤由扁平的垂体(黑色箭头)排列。
对于血管病变的描述，不同的MR技术是可用的。通常，非增强飞行时间(TOF)血管造影比对比增强技术更受青睐，因为其分辨率更高。分辨率越高，测量时间越长。值得注意的是，在T1加权扫描中，如出血或富含蛋白质的囊肿等亮信号区域，可能显示伪血流信号，并可能被错误地解释为动脉瘤。
鞍区影像解剖
为了解释鞍区和鞍旁的结构，对正常影像解剖学有深刻的了解是必不可少的。大多数结构最好在矢状位和/或冠状位上描绘。通常不需要标准的轴向角度，但在评估整个颅脑时常规加入（are regularly added for evaluation of the entire neurocranium）(表1;图1)。
需要仔细识别和评估蝶鞍和鞍旁间隙的所有解剖结构，以确定信号变化、移位或大小变化。需要知道最适合可视化的每个解剖结构的顺序。
矢状位
矢状位图(图2)可以评估神经垂体。在原始T1加权图像上，它被视为一个亮点，位于鞍背腹侧。异位后垂体可代表发育异常，间脑向下延伸中断，异位神经垂体沿着垂体柄的正常走行道被发现。矢状位能很好地观察到异位的神经垂体(图3)。在垂体后叶或垂体柄病变的垂体柄或漏斗处也能检测到异位的亮信号，这扰乱了抗利尿激素向后叶的运输。垂体柄的两个部分(结节部和漏斗部)是在垂体的胚胎发育过程中产生的。通常在矢状位层面上测量垂体的高度。垂体的上表面多为扁平或微凹。在青春期，垂体的大小显著增加，并且可以达到一个凸面，这在女性中更为明显。据报道，青春期的最大正常高度为10毫米。就在蝶鞍前方和下方，蝶窦气化作为一个充满空气的结构，不发出任何信号。根据气化程度的不同，蝶窦可分为甲介型、蝶窦前型和蝶窦型。当计划使用经蝶窦路径手术时，必须考虑气化类型。鞍背，作为鞍的背缘，应该有一个正常的骨信号。海绵间窦是连接两个海绵窦的硬脑膜副本之间的静脉通道（The intercavernous sinuses are venous channels between dura duplications that connect both cavernous sinuses）。MRI对比增强静脉造影显示，在没有垂体疾病的个体中，前海绵间窦的发生率为37%，下海绵间窦的发生率为48%，后海绵间窦的发生率为30%。在矢状位T2加权MRI 上也可以看到突出的海绵窦，在经蝶窦手术中可能阻碍蝶鞍的开放。在MRI上通常能很好地描绘下丘脑底的灰结节和乳头体。
图2矢状位磁共振图像垂体区域解剖.原始(上，左)和对比增强(上，右)T1加权图像，T2加权图像(下，左)和示意图(下，右)显示。1、垂体前叶;2、垂体后叶/神经垂体;3、漏斗部;4、视交叉;5、鞍背;6、蝶骨平面；7,蝶窦;8、灰结节;9、乳头体;10、鞍背海绵间窦。
图3漏斗部先天性异位神经垂体的磁共振成像(白色箭头)矢.状位T1加权无对比图像。
图4冠状位磁共振图像垂体区域解剖.原始(上，左)和对比增强(上，右)T1加权图像，T2加权图像(下，左)和示意图(下，右)显示。1、垂体;2、漏斗部器官;3、视交叉;4、颈内动脉;A为海绵窦段，b床突上段;5、动眼神经(CN III);6、滑车神经(CN IV);7、外展神经(CN VI);8、三叉神经眼支(CN V1);9、三叉神经上颌支(CN V2)。
冠状位视图
T2加权冠状面扫描可以最好地检测视神经和视神经交叉(图4)。由于视神经交叉受压，鞍区许多肿瘤在临床表现明显，伴有视觉障碍。海绵窦与颈内动脉(ICA)和颅神经(III, IV, V1, V2，和VI)在冠状位上也得到最好的描绘。
颅神经与脑白质呈等信号，分布于海绵窦外侧缘。磁共振增强T1加权扫描能很好地描述它们，因为除了邻近海绵窦外，它们没有增强强化。通常，可以直接识别较大的神经(II、III、V1和V2)，而较小的颅神经只能在非常平面内高分辨率图像中显示。任何垂体柄移位都应得到仔细检查，因为它可能是不直接可见的病变的间接征象，如小的微腺瘤。注意鞍膈，在T2加权和T1加权增强扫描上多见。鞍膈移位是肿块起源的有用提示:向下移位表示鞍上病变，向上移位表示鞍内病变。应在所有三个序列(T1、T2和增强T1)中对鞍外侧缘进行评估，以识别大腺瘤对海绵窦的浸润或鞍旁病变(如ICA动脉瘤或海绵窦脑膜瘤)使垂体腺移位。
动态系列
MRI上典型的垂体柄和垂体后叶在对比剂给药后20-30秒增强，垂体前叶在给药后80秒增强。小腺瘤通常表现为延迟强化。由于低信噪比，假阳性结果的高比率已被报道。图5为注射对比剂后图像采集时间分别为40s、80s、120s的典型动态扫描(从左到右)。
图5库欣病患者动态磁共振成像.在40s, 80s和120s对比剂给药后进行T1加权序列。在40s和80s可见小的微腺瘤仅(蓝色箭头)。
在第一张图中，垂体前叶两侧的垂体柄和中间叶略低。右侧疑似有微腺瘤。在80秒(s）时，正常的垂体前叶组织与垂体柄等信号，显示低信号的微腺瘤。在120秒时，微腺瘤不再可见，因为它与垂体前叶呈等信号。
MRI对囊肿内容的解释（Interspantation of cyst content on MRI ）
囊性腺瘤并不少见。鞍区影像学检查中其他典型的囊性病变包括颅咽管瘤、Rathke裂隙囊肿、中间部囊肿和蛛网膜囊肿(图6和7)。液体样结构通常在T2加权像上表现为高信号，T1加权像上表现为低信号。信号模式取决于囊肿内容物的物理参数。蛋白质含量高会导致T1加权图像上的信号明亮(图7)，甚至会导致T2加权图像上的信号降低。术中囊肿内容物的胶体外观与T2加权扫描的暗外观相关。在急性出血中，由于形成高铁血红蛋白，血液蛋白导致中间T1信号在前24 - 48小时内信号强度增加。由于脱氧血红蛋白的形成，T2加权扫描通常可以稍早地看到低信号。由于重力作用，血液成分会分离，可能会形成沉淀成分的特征性平面（characteristic plane surface）(图7)。然而，在急性患者中，血液信号可能会很复杂。
图6带有囊性成分的乳头状颅咽管瘤的磁共振成像(蓝色箭头).肿瘤引起右侧丘脑脑水肿(红色*)。原始T1加权(上排，左)和增强T1加权(下排，左)矢状位图像。T2加权(上排，右)和增强T1加权(下排，右)冠状图。
