dwi及其中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用

1、DWI及其中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用,影像科,MRI彌散的基礎(chǔ)知識,彌散現(xiàn)象MRI彌散成像原理表觀彌散系數(shù)（ADC）DWI未來趨勢DWI的缺陷和偽影,彌散現(xiàn)象,水通常占體重的60%-80%，與體溫相關(guān)的熱量使水分子活躍，并在周圍隨機“跳動”布朗運動：分子與溫度相關(guān)的無規(guī)則隨機運動墨水實驗?zāi)X組織彌散現(xiàn)象纖維組織、其他結(jié)構(gòu)及細胞膜→使水分子自由運動或限制其運動,MRI彌散成像原理,核自旋質(zhì)子在靜止磁場內(nèi)平行于大磁場的方向施加彌散梯度

2、→使自旋質(zhì)子周圍形成小磁場→自旋質(zhì)子成為“魔法墨水”一定時間后施加另一個梯度脈沖獲得這段時間內(nèi)自旋質(zhì)子彌散的信息最常用脈沖-梯度自旋-回波脈沖序列,表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）,“表觀”：為組織內(nèi)許多復(fù)雜過程的平均測量由兩幅不同b值（0，1000）的圖像計算得出ADC圖，反映了體素內(nèi)彌散運動的強度 ADC值與DWI相反腦脊液ADC值很高，DWI上呈暗信號要計算AD

3、C圖而不能只應(yīng)用DWIT2透射效應(yīng),DWI未來趨勢,更高的b值：8000和更高可以解決常規(guī)彌散成像的最大問題——“T2透射效應(yīng)”增加彌散對比度ADC值將隨上限值而改變，當b值增大時測得的ADC值會下降彌散張量成像（6～55個方向）,DWI的缺陷和偽影,,T2透射效應(yīng)（T2-shine through）,由于T2延長作用使DWI上出現(xiàn)高信號，但ADC值增高若同時ADC值下降，更增加DWI上高信號采用冪圖像（EADC）消除T2

4、透射效應(yīng),T2透射效應(yīng)（多發(fā)性硬化）,ADC值升高和T2WI高信號的綜合結(jié)果造成DWI等信號 常見于血管源性水腫,T2廓清效應(yīng)（高血壓性腦?。?T2暗化效應(yīng)（blackout）,由于T2WI低信號而造成的DWI低信號多見于出血性病變通常發(fā)生順磁性敏感偽影,T2暗化效應(yīng)（急性血腫）,偽影,渦漩電流偽影磁敏感偽影N/2鬼影化學(xué)位移偽影運動偽影,渦漩電流偽影,磁敏感偽影,N/2鬼影,運動偽影(癲癇發(fā)作）,y軸方向的DWI和AD

5、C圖,正常腦組織彌散加權(quán)成像,,成人腦組織,基底節(jié)DWI呈低信號正常鐵沉積與T2對比度有關(guān)ADC圖通常呈等信號依沉積鐵造成的磁敏感偽影不同可呈高或等信號,成人腦組織,灰白質(zhì)DWI上灰質(zhì)與白質(zhì)比較通常呈高信號ADC值基本相等有報道指出ADC值隨年齡增長而增加，但增長幅度很小且在腦組織所有部分均可以被觀察到內(nèi)囊后肢、皮質(zhì)脊髓束、內(nèi)側(cè)丘系和大腦腳DWI通常表現(xiàn)為高信號：由T2對比引起ADC圖通常表現(xiàn)為等信號,蒼白球（

6、↑）與皮質(zhì)脊髓束（△）,,DWI,ADC圖,b＝0的DWI,成人腦組織,脈絡(luò)叢DWI上偶然呈明顯高信號ADC圖上信號相應(yīng)的輕度升高通常要高于腦白質(zhì)，而較腦脊液要低代表脈絡(luò)叢凝膠樣囊變，通常和年齡相關(guān),脈絡(luò)叢的DWI高信號表現(xiàn),兒童腦組織,兒童腦組織的特點：腦組織含水量高、細胞不成熟、白質(zhì)未髓鞘化較成人具有明顯更高的ADC值不同區(qū)域的ADC值變化很大白質(zhì)區(qū)ADC值高于灰質(zhì)區(qū)出生時皮層下白質(zhì)ADC值高于內(nèi)囊前肢和后肢皮層和

7、尾狀核ADC值高于丘腦和豆狀核除腦脊液以外，隨兒童腦組織成熟度的增加ADC值相應(yīng)下降,,正常腦質(zhì)（2d）,DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用,腦缺血性疾病腦膿腫的鑒別表皮樣囊腫的鑒別其他,腦缺血性疾病,,DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用中最為成熟而具有高度特異性的價值是用于檢測超急性期腦梗死。由于腦缺血后導(dǎo)致局部缺血腦組織中水分子彌散降低，DWI能敏感地反映這種水分子的彌散狀態(tài)的變化，其基本原理是：水分子中的氫質(zhì)子受到彌散敏感梯度場作用下，不

8、同部位的質(zhì)子產(chǎn)生不同的共振頻率，以致相位重聚時質(zhì)子間失去相位的一致性(失相位)，從而在DWI上出現(xiàn)信號衰減。而水分子彌散運動減弱的區(qū)域(如缺血區(qū))常無信號的衰減而呈高信號，在ADC圖上為低信號區(qū)(ADC值降低)。,腦水腫,定義：腦細胞內(nèi)或細胞外間隙積累了過多的水分分類細胞毒性水腫血管源性水腫間質(zhì)性水腫常規(guī)MR成像不能區(qū)分水腫的類型DWI反映腦組織水分子微觀水平的運動，可以區(qū)分水腫類型,細胞毒性水腫,定義：由于異常的細胞滲透壓

9、調(diào)節(jié)而造成的胞漿內(nèi)異常液體攝取見于缺血、創(chuàng)傷、中毒代謝性疾病、脫髓鞘、甚至是早期的變性受累細胞 灰質(zhì)常為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞白質(zhì)常為神經(jīng)膠質(zhì)細胞，嚴重時可累及軸突（軸突腫脹）和髓鞘（髓鞘內(nèi)水腫）,細胞毒性水腫,DWI呈現(xiàn)特征性的高信號，ADC值下降腫瘤、出血、膿腫和凝固性壞死都可以造成ADC值下降，可能與病理組織高核漿比例、高粘滯性有關(guān),細胞毒性水腫,常見疾病及其可逆性梗死：動脈性梗死：部分可逆（缺血性半暗帶）TIA和靜

10、脈梗死：部分或全部可逆 缺氧缺血性腦病、創(chuàng)傷性腦損傷：不可逆癲癇持續(xù)狀態(tài)、彌漫軸索損傷伴發(fā)軸索腫脹、早期沃勒氏變性、髓鞘內(nèi)水腫（多發(fā)性硬化的急性期、中毒或代謝性白質(zhì)腦病、滲透性髓鞘溶解） ：部分或全部可逆,細胞毒性水腫（缺血缺氧性腦病——2d）,血管源性水腫,血腦屏障的功能障礙→蛋白質(zhì)、電解質(zhì)、水分子異常進入細胞外間隙腦白質(zhì)中更加顯著常見于腦腫瘤、顱內(nèi)血腫、梗死、腦膿腫、挫傷和后部可復(fù)性白質(zhì)腦病綜合癥等病變的周圍靜脈性缺血：首

11、先為血管源性水腫（靜脈充血和正常血腦屏障的破壞）→進展為細胞毒性腦水腫,血管源性水腫,ADC值升高：含有游離水分子的細胞外間隙的擴大依T2對比不同在DWI上可顯示為低信號、等或稍高信號影可逆,血管源性水腫（腦弓形體病）——中心凝固性壞死呈DWI高信號，ADC值減低,對于腦梗死，DWI反映的是細胞毒性水腫，T2WI反映的是血管源性水腫，CT反映的是腦組織的壞死和水腫。血管源性水腫的出現(xiàn)比細胞毒性水腫的出現(xiàn)晚6h-12h，所以對于超急性

12、腦梗死（6h之內(nèi)）的確診，DWI明顯優(yōu)于常規(guī)MRI序列和頭顱CT。常規(guī)MRI檢查中以FLAIR發(fā)現(xiàn)腦梗死最敏感，但因其反映的仍是腦梗死的血管源性水腫，所以要在6h-12h左右方能發(fā)現(xiàn)，而DWI反映的是細胞毒性水腫，因此能更早發(fā)現(xiàn)腦梗死(在缺血發(fā)生2h即能發(fā)現(xiàn))，這已經(jīng)得到公認。,腦梗死不同時期的DWI表現(xiàn),超急性、急性期細胞毒性水腫期或血管源性水腫早期細胞腫脹，細胞外間隙明顯縮小，水分子彌散嚴重障礙，DWI呈高信號，ADC值減低亞

13、急性期血管源性水腫期組織含水總量較前增加，水分子彌散程度較前增加，DWI呈稍高信號 ，ADC值“假正?；甭云诩毎夯瘔乃栏啵M織含水量更多，ADC值升高， DWI呈低信號，T2WI呈高信號,腦梗死不同時期的DWI表現(xiàn),超急性期腦梗死（3h）,治療3d后,急性期腦梗死（24h）,亞急性期腦梗死（10d）,慢性期腦梗死（3m）,高血壓性腦病,3個月后,腦膿腫的鑒別,,腦膿腫,位于灰-白質(zhì)交界區(qū)和深部白質(zhì)腦膿腫早期局部

14、腦炎病灶或化膿前的腦炎DWI呈稍高信號，ADC值降低膿腫形成期病灶中心凝固性壞死、化膿DWI呈高信號，ADC值減低明顯,腦膿腫,鑒別診斷與囊性、壞死性腫瘤DWI呈低信號，ADC值增高但當腫瘤的中央壞死區(qū)含無菌性和凝固性壞死、出血和粘稠的粘液時，也可表現(xiàn)為DWI高信號，ADC值降低與單純凝固性壞死常發(fā)生于射頻丘腦切開術(shù)之后DWI呈高信號，ADC值降低病史和癥候?qū)W有助于鑒別,腦膿腫,多形性膠質(zhì)母細胞瘤,肺癌腦轉(zhuǎn)移,原發(fā)

15、性震顫行射頻丘腦切開術(shù)后出現(xiàn)凝固性壞死,表皮樣囊腫的鑒別,,表皮樣囊腫和蛛網(wǎng)膜囊腫,常規(guī)MRI表現(xiàn)相似DWI可區(qū)分這兩種病變蛛網(wǎng)膜囊腫含自由水，與腦脊液相類似表皮樣囊腫含有復(fù)層鱗狀上皮和角蛋白碎片 ，ADC值低于腦脊液，DWI呈高信號（T2透射效應(yīng)）,表皮樣囊腫,蛛網(wǎng)膜囊腫,表皮樣囊腫,其他,顱內(nèi)出血頭外傷脫髓鞘及變性疾病腦腫瘤,腦實質(zhì)內(nèi)出血,超急性期出血,急性期及亞急性早期出血,亞急性晚期出血,慢性期出血,細胞毒性水腫（彌

16、漫性軸索損傷）彌漫性軸索損傷(diffuse axonal injury ,DAI)又稱腦白質(zhì)剪切傷，腦組織受到剪切力后引起以腦內(nèi)軸索廣泛水腫、撕裂以及軸索并行小血管破裂為特征的一種嚴重的一種創(chuàng)傷性腦損傷,DWI在腦外傷早期發(fā)現(xiàn)繼發(fā)性腦缺血也很敏感，Albensi等建立DAI鼠模型發(fā)現(xiàn)DWI在傷后二小時就可發(fā)現(xiàn)病灶，其敏感性強于常規(guī)SE序列，Pamela等也證明了DWI與損傷數(shù)量及改良Rankin積分有很

17、強的相關(guān)性，并且改良Rankin積分在損傷體積和臨床癥狀的相關(guān)參數(shù)比GCS積分的相關(guān)性強，這是因為：1、DAI大多數(shù)具有水擴散的特點，2、DWI易受磁化的影響。因此可以更好地描繪血管損傷，特別是在FLAIR、SE T2WI、GRE顯示“正?！睍r，DWI更有診斷意義，并且比其他可顯示更多的損傷病灶。Ezaki等研究發(fā)現(xiàn)DWI檢測DAI損傷數(shù)量僅占損傷數(shù)量總數(shù)的32%，但他可顯示T2*WI及FLAIR上不能顯示的損傷區(qū)域。即使DWI不能顯示

18、出所有的損傷部位，但它對于診斷及評估病情很有幫助。ADC的變化是細胞內(nèi)水自穩(wěn)態(tài)的反映，是離子平衡與否的敏感標志，ADC值作為定量參數(shù)可以測定腦實質(zhì)的水擴散率，動物實驗中發(fā)現(xiàn)，動物腦內(nèi)血管閉塞10min～2h即可在ADC圖上發(fā)現(xiàn)異常信號，傷后1h到7周DAI病灶的ADC值均下降，出血性病灶的比非出血性的明顯降低，并且ADC值的下降程度與損傷有一定的相關(guān)性，ADC值評分與昏迷時間呈正比關(guān)系，ADC圖可以顯示常規(guī)序列不能顯示的DAI損傷區(qū)域。

19、另外可根據(jù)成人腦深部灰白質(zhì)區(qū)損傷的情況估計預(yù)后。DWI比常規(guī)MRI能更早更準確地顯示DAI病灶的信號改變，而且通過軟件處理形成的ADC圖可定量測定腦組織ADC的變化，故DWI對DAI的早期診斷具有重要價值。,彌漫性軸索損傷累及腦灰白質(zhì)鄰界部位,多發(fā)性硬化——急性細胞毒性斑塊研究認為環(huán)形高信號是MS活動期病灶在DWI上的特征性表現(xiàn)，病灶中心主要是炎性細胞的滲出液和失去髓鞘的軸突，高信號的環(huán)代表急性脫髓鞘和炎癥反應(yīng)區(qū)，說明DWI可以在一