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(shí),彌散現(xiàn)象MRI彌散成像原理表觀彌散系數(shù)（ADC）DWI未來(lái)趨勢(shì)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?chē)S機(jī)“跳動(dòng)”布朗運(yùn)動(dòng)：分子與溫度相關(guān)的無(wú)規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng)墨水實(shí)驗(yàn)?zāi)X組織彌散現(xiàn)象纖維組織、其他結(jié)構(gòu)及細(xì)胞膜→使水分子自由運(yùn)動(dòng)或限制其運(yùn)動(dòng),MRI彌散成像原理,核自旋質(zhì)子在靜止磁場(chǎng)內(nèi)平行于大磁場(chǎng)的方向施加彌散梯度

2、→使自旋質(zhì)子周?chē)纬尚〈艌?chǎng)→自旋質(zhì)子成為“魔法墨水”一定時(shí)間后施加另一個(gè)梯度脈沖獲得這段時(shí)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(guò)程的平均測(cè)量由兩幅不同b值（0，1000）的圖像計(jì)算得出ADC圖，反映了體素內(nèi)彌散運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度 ADC值與DWI相反腦脊液ADC值很高，DWI上呈暗信號(hào)要計(jì)算AD

3、C圖而不能只應(yīng)用DWIT2透射效應(yīng),DWI未來(lái)趨勢(shì),更高的b值：8000和更高可以解決常規(guī)彌散成像的最大問(wèn)題——“T2透射效應(yīng)”增加彌散對(duì)比度ADC值將隨上限值而改變，當(dāng)b值增大時(shí)測(cè)得的ADC值會(huì)下降彌散張量成像（6～55個(gè)方向）,DWI的缺陷和偽影,,T2透射效應(yīng)（T2-shine through）,由于T2延長(zhǎng)作用使DWI上出現(xiàn)高信號(hào)，但ADC值增高若同時(shí)ADC值下降，更增加DWI上高信號(hào)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(hào)的綜合結(jié)果造成DWI等信號(hào) 常見(jiàn)于血管源性水腫,T2廓清效應(yīng)（高血壓性腦病）,T2暗化效應(yīng)（blackout）,由于T2WI低信號(hào)而造成的DWI低信號(hào)多見(jiàn)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(yùn)動(dòng)偽影,渦漩電流偽影,磁敏感偽影,N/2鬼影,運(yùn)動(dòng)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(hào)正常鐵沉積與T2對(duì)比度有關(guān)ADC圖通常呈等信號(hào)依沉積鐵造成的磁敏感偽影不同可呈高或等信號(hào),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(hào)ADC值基本相等有報(bào)道指出ADC值隨年齡增長(zhǎng)而增加，但增長(zhǎng)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(hào)：由T2對(duì)比引起ADC圖通常表現(xiàn)為等信號(hào),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(hào)ADC圖上信號(hào)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(hào)表現(xiàn),兒童腦組織,兒童腦組織的特點(diǎn)：腦組織含水量高、細(xì)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(shí)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?fàn)詈顺X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(jià)值是用于檢測(cè)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(chǎng)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(shí)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(hào)衰減。而水分子彌散運(yùn)動(dòng)減弱的區(qū)域(如缺血區(qū))常無(wú)信號(hào)的衰減而呈高信號(hào)，在ADC圖上為低信號(hào)區(qū)(ADC值降低)。,腦水腫,定義：腦細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外間隙積累了過(guò)多的水分分類(lèi)細(xì)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(lèi)型DWI反映腦組織水分子微觀水平的運(yùn)動(dòng)，可以區(qū)分水腫類(lèi)型,細(xì)胞毒性水腫,定義：由于異常的細(xì)胞滲透壓

9、調(diào)節(jié)而造成的胞漿內(nèi)異常液體攝取見(jiàn)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(xì)胞 灰質(zhì)常為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞白質(zhì)常為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，嚴(yán)重時(shí)可累及軸突（軸突腫脹）和髓鞘（髓鞘內(nèi)水腫）,細(xì)胞毒性水腫,DWI呈現(xiàn)特征性的高信號(hào)，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(xì)胞毒性水腫,常見(jiàn)疾病及其可逆性梗死：動(dòng)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(xì)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(jìn)入細(xì)胞外間隙腦白質(zhì)中更加顯著常見(jiàn)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?chē)o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(jìn)展為細(xì)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(xì)胞外間隙的擴(kuò)大依T2對(duì)比不同在DWI上可顯示為低信號(hào)、等或稍高信號(hào)影可逆,血管源性水腫（腦弓形體?。行哪绦詨乃莱蔇WI高信號(hào)，ADC值減低,對(duì)于腦梗死，DWI反映的是細(xì)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(xì)胞毒性水腫的出現(xiàn)晚6h-12h，所以對(duì)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(xì)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(rèn)。,腦梗死不同時(shí)期的DWI表現(xiàn),超急性、急性期細(xì)胞毒性水腫期或血管源性水腫早期細(xì)胞腫脹，細(xì)胞外間隙明顯縮小，水分子彌散嚴(yán)重障礙，DWI呈高信號(hào)，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(hào) ，ADC值“假正?；甭云诩?xì)胞液化壞死更多，組織含水量更多，ADC值升高， DWI呈低信號(hào)，T2WI呈高信號(hào),腦梗死不同時(shí)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(gè)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(hào)，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(hào)，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(hào)，ADC值增高但當(dāng)腫瘤的中央壞死區(qū)含無(wú)菌性和凝固性壞死、出血和粘稠的粘液時(shí)，也可表現(xiàn)為DWI高信號(hào)，ADC值降低與單純凝固性壞死常發(fā)生于射頻丘腦切開(kāi)術(shù)之后DWI呈高信號(hào)，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(xì)胞瘤,肺癌腦轉(zhuǎn)移,原發(fā)

15、性震顫行射頻丘腦切開(kāi)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(lèi)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(hào)（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(shí)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(xì)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(chēng)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(yán)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(shí)就可發(fā)現(xiàn)病灶，其敏感性強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)，這是因?yàn)椋?、DAI大多數(shù)具有水?dāng)U散的特點(diǎn)，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(shí)，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(cè)DAI損傷數(shù)量?jī)H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(duì)于診斷及評(píng)估病情很有幫助。ADC的變化是細(xì)胞內(nèi)水自穩(wěn)態(tài)的反映，是離子平衡與否的敏感標(biāo)志，ADC值作為定量參數(shù)可以測(cè)定腦實(shí)質(zhì)的水?dāng)U散率，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物腦內(nèi)血管閉塞10min～2h即可在ADC圖上發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)，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(píng)分與昏迷時(shí)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(jì)預(yù)后。DWI比常規(guī)MRI能更早更準(zhǔn)確地顯示DAI病灶的信號(hào)改變，而且通過(guò)軟件處理形成的ADC圖可定量測(cè)定腦組織ADC的變化，故DWI對(duì)DAI的早期診斷具有重要價(jià)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(xì)胞毒性斑塊研究認(rèn)為環(huán)形高信號(hào)是MS活動(dòng)期病灶在DWI上的特征性表現(xiàn)，病灶中心主要是炎性細(xì)胞的滲出液和失去髓鞘的軸突，高信號(hào)的環(huán)代表急性脫髓鞘和炎癥反應(yīng)區(qū)，說(shuō)明DWI可以在一