弥散成像（精选九篇）
弥散成像 篇1
1 材料与方法
1.1 设备及材料
美国GE Signa®EXCITETM Twinspeed 1.5T MRI系统、相控阵接受线圈。efilm Workstation图像处理工作站、弥散张量分析软件Dti Studio 2.4[4]。
1.2 磁共振检查方法
收集27例正常健康体检者,男18例,女9例,年龄在19~54岁之间,平均年龄为(32.1±12.3)岁。所有研究对象均无神经系统症状和体征,无神经系统疾病史,并进行常规T1、T2磁共振检查且无异常。其中,15例行DWI,扫描参数为:TR=8000ms,TE=60.2ms(为最小回波时间),层厚4mm,层间距0mm,视野(FOV)240mm×240mm,矩阵256×256,采集次数为2,弥散敏感梯分别施加在层面选择(头/足)、相位编码(前/后)、频率编码(左/右)3个方向上,取2个弥敏感系数(b值):b=0s/mm2和b=1000s/mm2。6、15、25个弥散方向的DTI各15例,扫描参数为:TR=8000ms,TE=74.7ms(为最小回波时间),层厚4mm,层间距0mm,视野(FOV)240mm×240mm,矩阵256×256,采集次数为2,取2个弥敏感系数b=0s/mm2和b=1000s/mm2,其中,DTI成像时所加的弥散敏感梯度方向上在空间的分布矢量来自MRI系统的tensor.dat文件。
1.3 图像处理
(1)半卵圆中心,(2)内囊前肢,(3)内囊膝部,(4)内囊后肢,(5)胼胝体干,(6)胼胝体膝部,(7)胼胝体压部,(8)尾状核头部,(9)豆状核,(10)丘脑。
MRI系统扫描获得的图像在efilm workstation图像处理工作站中,将DWI和DTI图像转换为DTI分析软件方便处理的DICOM格式图像。使用Jiang H.等人开发的DTI分析软件Dti Studio 2.4进行处理、分析、测量DWI和DTI的有关数据,通过该软件重建人脑各层面的平均ADC图像,特征值λ1、λ2、λ3图。在各参数图像中测量大脑半球左侧10个位置的各参数值,这10个位置分别是半卵圆中心、胼胝体膝部、胼胝体干、胼胝体压部、内囊前肢、内囊膝部、内囊后肢、豆状核、尾状核头部、丘脑。感兴趣区域(Region of Interesting,ROI)位置的选择由T2WI和FA图像为参考,测量时使用直径为6像素的圆形区域,如图1所示。所得数据应用SPSS15.0统计软件,对获得的数据进行统计学分析及处理。
2 结果
2.1 ADC比较结果
大脑10个解剖部位ROI的DWI和6、15、25个弥散方向时的DTI的平均ADC比较结果,如表1所示。
单因素方差分析结果显示:无论是所有被试者的所有解剖区总体还是单个解剖区域而言,ADC值在不同的弥散方向个数时,在α=0.05水平无显著性差异(p=0.429)。
2.2 最大特征值λ1比较结果
DTI弥散方向个数分别为6、15、25个时,各ROI的最大特征值λ1比较结果,如表2所示。
单因素方差分析结果显示:就所有被试者的10个解剖区域的总体而言,张量的最大扩散值λ1在不同的弥散方向个数时,在α=0.05水平,没有显著性差异(p=0.287);对于单个解剖区来说,则不确定。
2.3 特征值λ2比较结果
备注:*指所有解剖部位的ROI综合考虑时的统计结果。
备注:*指所有解剖部位的ROI综合考虑时的统计结果。
备注:*指所有解剖部位的ROI综合考虑时的统计结果。
备注:*指所有解剖部位的ROI综合考虑时的统计结果。
DTI弥散方向个数分别为6、15、25个时,各ROI的特征值λ2比较结果,如表3所示。
单因素方差分析结果显示:就所有被试者的10个解剖区域无论总体而言,张量的主轴扩散值λ2在不同的弥散方向个数时,在α=0.05水平,没有显著性差异(p=0.475)。对于单个解剖区来说,则不确定。
2.4 最小特征值λ3比较结果
DTI弥散方向个数分别为6、15、25个时,各ROI的最小特征值λ3比较结果,如表4所示。
单因素方差分析结果显示:就所有被试者的10个解剖区域的总体而言,张量的主轴扩散值λ3在不同的弥散方向时,在α=0.05水平,没有显著性差异(p=0.689);对于单个解剖区域来说,则不确定。
2.5 平均扩散率MD比较结果
DTI弥散方向个数分别为6、15、25个时,各ROI的平均扩散率(MD)比较结果,如表5所示。
单因素方差分析结果显示:在α=0.05水平,无论就所有被试者的10个解剖区域的总体,还是单个解剖区域而言,张量的平均扩散率MD在不同的弥散方向数时,没有显著性差异(P>0.05)。
2.6 表观扩散系数ADC与平均扩散率MD的t检验比较结果
弥散张量成像各ROI的表观扩散系数ADC与平均扩散率MD的t检验比较结果,如表6所示。
两独立样本t检验结果显示:在α=0.05水平,无论就所有被试者的所有解剖区域的总体,还是单个解剖区域而言,张量的平均扩散率MD与表观扩散系数ADC,在不同的弥散方向数时,没有显著性差异(P>0.05)。
3 讨论
由表1可知,脑部10个ROI中弥散梯度无论是加在实验坐标系的X、Y、Z轴相互垂直的三个方向上的DWI还是加在均匀分布的6、15、25个方向上的DTI,所获取的DWI图像经处理后,得到的平均ADC没有显著性差异。饶晶晶等人[5]研究结果:b=1000 s/mm2,TR=5000ms,15、25、55个弥散方向的DTI时,三个扩散梯度上测定的ADC也没有显著性差异。在理论上不考虑噪声影响时,ROI的ADC只由组织的微结构决定,而与梯度方向、弥散敏感系数的b值,甚至MRI的主磁场无关。不同机器、不同参数测量得到的ADC值可以比较,这一点可以和X线计算机断层的CT值在临床上的意义相媲美。但李德军等人[6]研究认为不同b值下的ADC值有显著性差异。因此,噪声对ADC的影响不可忽落,当把ADC作为临床定量测量时还是应该慎重,每次的扫描参数应该一致,并要求有足够大的信噪比。
备注:*指所有解剖部位的ROI综合考虑时的统计结果。
备注:*指所有解剖部位的ROI综合考虑时的统计结果。
由表2、3、4可知,就所有被试者脑部选定10个解剖部位的ROI的总体而言,张量的特征值λ1、λ2、λ3在3种梯度方向个数的DTI中没有显著性差异;而就单个解剖部位而言又有不同的结果。这种单个解剖部位ROI的张量的特征值在3种梯度方向个数的DTI中的不同差异结果,反映了不同解剖部位的组织结构的差异,主要是白质纤维束的走行方向的差异。理论上,梯度方向个数越多测量值越精确。
由表5、6可知,由DTI所获取的DWI图像经Dti Studio处理经计算得到各ROI的MD,在6、15、25个弥散方向时,无显著性差异;而且,各单个解剖部位ROI的ADC和MD比较也没有显著性差异。因此,就ROI的ADC而言,MD完全可以替代ADC,也就是说,MD可以和ADC等价。但是这仅限于ROI的评价各方向的平均扩散率,不能评价扩散在哪个方向具有优势,如果某个ROI的扩散由于某种病变在几个方向扩散受限,而在其他方向弥散增加,则有可能MD不变。因此,对于特定方向的扩散系数的测定则必须进行DTI成像,DTI成像具有更广泛的临床意义。而对于ROI的组织结构扩散特征的评价正是DTI的优势。
水分子的扩散特性由组织的微结构决定的,在中枢神经系统中,灰质部分呈现扩散的各向同性,而白质-神经纤维的水分子扩散呈明显的各向异性,沿神经纤维走行的方向(对应张量主轴的最大值特征值)水分子扩散最快,与神经纤维垂直的方向(对应张量主轴的其它两个特征值)水分子扩散较慢。
4 结论
正常人脑部的各感兴趣区,就表观扩散系数ADC而言,DTI和DWI完全可以相互替代,且其值可以作为成像参数一致时的正常临床参考值。
摘要：目的 研究正常人脑部弥散加权成像(DWI)的表观扩散系数(ADC)和不同弥散方向个数时的弥散张量成像(DTI)的平均扩散系数的异同。方法 应用相控阵神经血管线圈,随机选择正常健康体检者进行DWI成像检查和6、15、25个梯度方向的DTI检查,各取得数据15例。对所有研究对象均进行了头颅常规MRI检查,均未发现异常。然后,用DTI分析软件DtiStiduo 2.4对获得的弥散加权像和弥散张量图像进行处理,得到DWI的平均ADC图像,DTI的张量的导出量——张量的特征值λ1、λ2、λ3,各向同性指标ADC、Trace(MD)的图像。对得到的每个研究对象相应图像中选取10个感兴趣区进行测量,得到相应的参数数值。结果 DWI(X、Y、Z三个方向正交扩散梯度)和6、16、25个扩散梯度方向的DTI所获得的ADC值没有显著性差异(P=0.579);DWI、DTI的ADC值和MD值无显著性差异。结论 弥散成像中DWI和DTI中得到的ADC值具有可比性,可作为临床正常参考值。
关键词：磁共振成像,弥散加权成像,弥散张量成像,表观扩散系数
参考文献
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[6]何文胜.磁共振影像系统双梯度技术的发展和现状[J].中国医疗设备,2010,25(11):51-53.
弥散成像 篇2
【关键词】 磁共振弥散加权成像技术；肝癌；介入治疗
【中图分类号】R735.7 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2016）05-0125-01
介入治疗是目前临床治疗中晚期肝癌的主要方式，也是晚期患者最佳治疗方式[1]，具有一定效果。在对肝癌患者采取介入治疗时，影像学评估则起到不可忽视的作用，可有效评估患者治疗效果。笔者以52例患者为例，采取磁共振弥散加权成像技术（DWI），现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 此次研究中52例肝癌患者在2013年9月至2015年10月期间到我院接受介入治疗，患者肝癌属于Ⅲ期；无腹腔积水；患者均知情此次研究，并签署研究同意书；男39例，女13例；年龄30～76岁，平均年龄（57.3±12.4）岁。
1.2 方法 52例肝癌患者均接受肝动脉选择性化疗栓塞介入治疗，使用表阿霉素、超液化碘油混悬液为栓塞剂。患者在介入前及介入后第7天采取DWI诊断。采用西门子1.5T超导型核磁共振扫描仪对患者肝脏行T1WI、T2WI轴位及T2WI冠位扫描，并行扩散加权成像扫描。患者取仰卧位，使用八通道相控阵柔软体部线圈和呼吸门控装置，在患者深呼吸后以不同扩散敏感系数扫描。扫描参数：层厚8mm，层间隔2mm，矩阵128×128，扫描视野（36×36～45×45）cm，NEX 1，TR 6000ms，TE37.4～90.2ms。TE值随扩散敏感系数b值变化而变化。根据患者DWI信号通过成像软件形成ADC图像，与经验丰富影像医师评估图像，测定病灶ADC值。
1.3 统计学处理 此次研究中在对需要处理的数据采用SPSS20.0统计学软件进行分析，计量资料采用t检验，计数资料采用χ2检验，P<0.05时差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 治疗前后肿瘤组织体积比较 治疗前肿瘤组织体积（215.2±105.8）mm3，治疗后（134.7±107.9）mm3，治疗前后对比，差异具有统计学意义（P<0.05）。
2.2 治疗前后不同b值ADC值变化情况 b值为50s/mm2、100s/mm2时，治疗前后ADC值差异无统计学意义（P>0.05），b值为1000s/mm2、1300s/mm2时，图像质量差，无法准确测量ADC值。b值为300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2时，ADC值则增加（P<0.05）。见表1。
3 讨论
肝动脉选择性化疗栓塞介入术是目前临床治疗中晚期肝癌的主要方法，是其最佳治疗方法。介入治疗可促使肿瘤凋亡，阻断其供血，效果显著。弥散在人体生理功能中占据着重要地位，能够反映生理功能的物理过程，展现体内物质转运方式[2]。通过磁共振弥散加权成像技术，对水分子布朗运动敏感性高，通过机体组织水的运动情况进行弥散系数检测，可反映组织内部微结构变化情况，因此对肝癌患者采取磁共振弥散加权成像技术诊断，可展现肿瘤细胞增殖、坏死和凋亡。在此处研究中，治疗前肿瘤组织体积（215.2±105.8）mm3，治疗后（134.7±107.9）mm3，差异具有统计学意义（P<0.05）。由此可见，介入治疗可明显缩小肝癌患者肿瘤体积，对肝癌治疗有显著效果。
磁共振弥散加权成像技术临床诊断时，经三个互相垂直方向进行弥散敏感梯度场，降低组织弥散各异向性的影响，充分显示病灶变化。而肿瘤细胞的变化，其细胞膜通透性及细胞内外水的黏滞度也会影响活体组织的表观扩散系数（apparent diffusion coefficient， ADC）[5]。从这个意义上来说，不同弥散梯度值（diffusion gradient factor，b值）下，ADC值的稳定性也存在一定差异。因此，寻找最佳b值，能更为清楚地显示出ADC值。一旦ADC值稳定，其受微循环的影响就会降低最低，便于更好反应组织内水分子的扩散运动，以此准确判断肿瘤微观变化。因此，选择合适的扩散敏感梯度值，能得到较好的信号对比度，从而全面观察患者细胞密度、肿瘤血管密度等，对肝癌患者介入治疗后的相关病理生理变化进行反映，以准确评估治疗效果。
此次研究中，b值为50s/mm2、100s/mm2时，治疗前后ADC值，差异无统计学意义（P>0.05），b值为1000s/mm2、1300s/mm2时，图像质量差，无法准确测量ADC值。b值为300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2时，ADC值则增加，且治疗前后ADC值对比具有统计学差异（P<0.05）。可见，当b值在300～700s/mm2时，ADC值稳定性较高，受微循环影响较小，可清楚显示肿瘤微观变化，为肿瘤介入治疗提供必要的参考依据。总之，肝癌患者在接受介入治疗时采用磁共振弥散加权成像技术，应用价值高，值得临床推广应用。
参考文献
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弥散成像 篇3
1 资料与方法
1.1 资料
收集我院2008年1月~2008年12月经临床证实的15例脊柱结核患者, 女8例, 男7例, 年龄15~56岁, 平均年龄33岁。临床表现:低热、乏力、盗汗等结核中毒症状10例;肢体感觉异常, 双下肢无力7例;感觉障碍6例, 大小便功能障碍2例, 椎体压痛2例。
1.2 MR检查方法
采用西门子1.5TMRI磁共振成像系统, 体线圈与平行采集技术相配合, 常规MR扫描, t1-se-sag TR/TE=642/14;t2-tse-sag TR/TE=4000/109;t2-tse-sag-fs TR/TE=3530/69;T2-tse-tra TR/TE=2620/120;层厚4mm, 矩阵256×256;DWI采用矢状位, TR/TE=3600/100, 层厚3mm, 矩阵128×128, 取弥散敏感系数b150、300、450、650 s/mm2, 扫描时间为1.23min, 激励次数=6。
2 结果
15例病例中, 13例可见椎间隙变窄, 椎间盘及终板受侵, 2例附件同时受累, 均可见范围不同椎旁冷脓肿形成, 4例后突畸形;椎间盘、终板、附件病变, T1WI呈长T1信号, 压脂T2WI呈高信号, b值分别为150、300、650s/mm2, 在主机上利用本机软件获得ADC图, 在DWI病灶和ADC图的病变处选取感兴趣区域, 分别测得b值为150、300、450、650s/mm2的ADC值, 依次为 (1.58±0.30) ×10-3mm2/s, (1.20±0.542) ×10-3mm2/s, (1.02±0.253) ×10-3mm2/s, (0.98±0.142) ×10-3mm2/s, 扩散敏感系数 (b值) 选择对DWI图像非常重要。结果发现图像随b值增加图像敏感度增加, 图像的信噪比显著下降, b=650 s/mm2的图像病变和正常组织分界模糊, 以b=300 s/mm2时图像信号敏感度及对比显示最佳, 此时病变呈均匀高信号;椎旁脓肿T1WI、压脂T2WI、DWI呈不均匀信号, T2WI可见类圆形高信号。
3讨论
脊柱结核的表现具有一定的特征性, 发病部位以腰椎多见, 发病年龄比较小。脊椎结核病变多发生在椎体, 少数在椎板、椎弓、棘突及横突。病理分型为四型:
(1) 中心型或幼年型。小儿椎体周围软骨成份多, 中心骨化部分病变发展后可有塌陷早期椎间隙尚在。
(2) 边缘型。又称骨骺型或成人型, 发生于年龄较大儿童或成人, 起于椎体上缘或下缘的骨骺, 病变常迅速破坏椎间软组织, 使椎间隙狭窄或消失, 上下椎体相连。
(3) 前侧型或骨膜下型。也发生于成人, 位于椎前韧带下, 常扩散累及上下邻近脊椎。
(4) 附件结核。如横突、椎板、椎弓根或棘突结核, 较少见。
本组患者边缘型12例, 骨膜下型2例, 中心型1例, MRI因多参数多方位成像, 高分辨率的T1WI和T2WI可清楚显示病变的范围。本文重点讨论DWI对脊柱结核的诊断价值及鉴别诊断, DWI利用磁共振特殊序列突出了扩散引起的散相位作用, 在宏观成像中反映活体组织中水分子的微观扩散运动[1]。水分子在活体组织内的运动呈布朗运动, 内细胞膜、基底膜等膜性结构的分布、细胞核浆比例以及胞浆内大分子物质如蛋白质的分布等均影响组织内水分子的弥散。病理状态下, 组织细胞内、外的大分子分布发生改变以及膜结构的完整性遭到破坏, 使其中水分子的弥散速度发生改变, 从而形成DWI上信号的异常[2], DWI序列对脊柱结核的诊断有一定的诊断价值, 主要表现表现受累椎体的终板、椎间盘在b=300s/mm2上表现异常均匀高信号, 椎间隙变窄 (见图1) 。终板。
图1 T7、T8、T9椎体变扁, 椎间隙变窄, 椎体呈不规则长T1长T2信号, 压脂像呈稍高信号, 弥散像压缩椎体呈低信号, 残存椎体部分呈均匀高信号, 终板及间盘呈高信号。
椎间盘信号改变基础, 是由于结核杆菌缺乏蛋白溶解酶, 脊椎结核可早期侵犯椎体终板, 引起终板碎裂状破坏[3]。可能因为终板受损引起间盘营养供应减少, 间盘细胞水肿, 细胞外间隙水分进入细胞内, 细胞外水分减少或细胞间隙扭曲, 间盘水分子弥散受限[4]。受累椎体血供改变有关, 间盘及终板受结核杆菌的侵入, 形成局部炎性反应, 抑制蛋白多糖的合成, 蛋白多糖减少, 间盘及终板水分减少。脊柱结核引起的椎体压缩性骨折压脂像呈斑片状高信号, 在DWI上呈低信号, 这与有关文献相符[5]。
文献报道良性病变引起的压缩性骨折中较有特征性的表现是椎体后上缘后翘, 突入椎管压迫硬脊膜囊;椎体保留有部分正常信号。本组患者椎体后下缘保留正常部分, 受累终板椎体病变在DWI上呈带样均匀高信号, 椎旁脓肿呈不均匀高信号, T2WI可见类圆形高信号, 这与坏死、囊变的肿瘤在DWI上信号的不同, 可能主要是由于其内容物的物理、生化特性不同所致。脓肿内的脓液是富含多种炎性细胞、细菌、坏死组织和蛋白质的粘稠液体, 高粘稠度的脓液和多细胞性使其大体运动速度和水分子的弥散运动均降低, 以致在DWI上呈明显的高信号[6]。
本组采用b值为150、300、450、650 s/mm2进行扫描, 对比发现b=300s/mm2图像对病变显示更加敏感, 图像质量最佳。化脓性脊柱炎的发病急速, 椎体和椎间隙改变发展快, 多单节或双节发病, 骨质增生的出现较结核早, 增生、硬化明显, 骨赘或骨桥形成, 以此可以鉴别结核。
本病还应与转移瘤恶性病变的鉴别, 转移瘤所致的椎体压缩骨折是椎体脂肪细胞被肿瘤组织所替代, 导致细胞外容积相对减少, 水分子运动相对减弱, 因此在DWI上表现为高信号[5], 转移瘤一般有原发病史, 呈跳跃性, 侵犯多个椎体, 一般侵犯椎弓根, 很少侵犯终板及间盘, 病变比较局限, 通过回顾、分析转移瘤弥散像, 我们总结出转移瘤DWI上受累椎体呈斑片状、不规则高信号, 信号不均匀, 椎体终板及椎间盘未见异常高信号, DWI信号改变不同于脊柱结核, 以b=650s/mm2图像上显示更佳 (见图2) 。转移瘤椎旁软组织肿块局限, 信号多较均匀, 即便中心有坏死, 也多范围很小, 而结核脓肿信号以广泛、不均匀为特点。
图2 L2、L3椎体前方稍长T1、不均匀T2, 压脂像、弥散像呈高信号。压脂像多个椎体异常高信号, L1椎弓根受累, 弥散像病变呈不均匀高信号。
通过本组病例的对比研究发现DWI弥散像与压脂像于病变部位都成高信号, 但DWI弥散像于分子水平显示病变, 可反映疾病的大体及显微结构的变化, 更能显示病变的范围、形态, 反映出不同疾病影像表现特点, 提高疾病检出率及诊断准确率。
总之, MRI常规检查结合弥散成像信号改变特点, 对脊柱结核病变准确诊断鉴别诊断有着重要意义, DWI可以对一些复杂病例提供诊断新依据。
摘要：目的探讨MRI弥散加权成像 (DWI) 在脊柱结核诊断中的价值。方法回顾性分析经临床证实15例脊柱结核的MRI图像表现。应用常规MRI及矢状位DWI (b值分别为150、300、450、650s/mm2) 扫描脊柱。结果发现在DWI序列上, b=300s/mm2时对脊柱结核病变真实大小及病理特征显示更佳, 同时对弥散像上良、恶性病变进行了鉴别。结论应用常规MRI扫描加上DWI矢状扫描对脊柱结核的诊断及鉴别诊断有一定的指导意义。
关键词：MRI,弥散加权成像,脊柱结核,诊断显像
参考文献
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弥散成像 篇4
【关键词】 超急性期脑梗死；磁共振弥散成像技术；诊断
doi：103969/jissn1004-7484（s）201306728 文章编号：1004-7484（2013）-06-3409-01
脑梗死作为一种临床上常见的、多发的脑血管疾病，其病亡率及致残率较高。脑梗死经诊断治疗之后复发的危险性较高，可严重影响预后及患者的生活质量。脑梗死是指因缺血引起的脑部组织坏死，脑梗死发病在6h内的属于超急性期脑梗死。该时期患者的症状与体征大多数未达高峰，且血脑屏障还没有破坏。目前急性脑梗死影像诊断的常规方法是MRI，应用磁共振弥散加权成像（DWI）技术诊断超急性期脑梗死的特异性与敏感性较高，可正确检测出发病6h内的脑梗死，与磁共振脑血管成像（MRA）技术比较，具有简便、快捷、无创等优势，可初步评价脑梗死病人的脑血管状况。2011年1月——2013年1月，我院对76例超急性期脑梗死病人行磁共振DWI诊断，现报告如下。
1 资料和方法
11 一般资料 本组76例超急性期脑梗死病人，其中48例男性，28例女性；年龄36-79岁，平均（612±878）岁；发病至行MRI检查的时间为1-6h，其中14例为发病3h内，62例3-6h。所有患者均经头颅CT检查排除非缺血性脑部疾病与脑出血。
12 临床表现 病人的临床表现主要有意识丧失、失语、偏瘫、视觉障碍及剧烈头痛等。其中19例肢体功能障碍，48例四肢无力、头痛及头晕，7例失语，2例昏迷；68例有高血压病史，28例高血脂，4例糖尿病，3例合并动脉粥样硬化与风湿性心脏病。
13 检查方法 所有病人均使用Siemens Avanto 15T超导磁共振系统进行检查。采用头颅线圈，MRI成像扫描序列包括矢状位、轴位、轴位SET1WI序列及TSET2WI序列，轴位液体反转恢复（FLAIR）序列与轴位单次激发平面回波DWISE-EPI序列。其弥散方向有频率编码、相位编码、层面选择等3个单方向与全方向。采集DWI扫描的原始图像，经后处理工作站配备的软件处理后生成ADC图。
2 结 果
21 病灶分布 本组76例患者中，52例首次发病，24例复发（发病2次或者2次以上）。单发性病灶，65例65个，多发性病灶（不少于2个）11例26个，病灶总计91个。梗死灶位置：15个于颞叶，11个于额叶，39个于基底节区，14个于顶叶，10个于小脑，2个于脑干。其中基底节区的发病率最大。
22 超急性期脑梗死的常规MRI平扫与DWI扫描表现 14例发病3h内病人MRI各序列（除DWI外）扫描均未显示病灶，DWI扫描均显示病灶；62例发病时间在3-6h病人中，39例行常规的T1WI、T2WI及FLAIR扫描未发现异常，DWI检测显示与神经损伤体征相应区域存在高信号的病灶影。23例在FLAIR与DWI上均显示病灶，但DWI的范围明显大于FLAIR的，且其信号强度高于FLAIR。76例患者DWI上均呈高信号，ADC图像呈低信号，检出率达100%；FLAIR检出率为3026%。
3 讨 论
脑梗死发病突然，多数发生于睡眠、休息时，在数秒或者数小时内可出现失语、麻木、偏瘫等脑部局灶性的体征与症状，并在数小时或者1-2d内出现峰值，若患者的病灶范围大可出现昏迷甚至危及生命[1]。因此，治疗脑梗死的关键在于及时阻断病变进展，使受损的神经功能逆转。目前，认为急性脑梗死治療的最佳时间窗是发病6小时内。MRI常规的序列检查与CT检查等不能对脑缺血患者的生理病理变化做出正确评估，尤其是在超急性期脑梗死检查时特异性与敏感性较低。而DWI在超急性期脑梗死患者的诊断与评估中具有重要作用。
DWI可非常敏感的反映出水分子运动状况的变化情况，其成像的原理[2]：水分子所含的氢质子经强梯度的磁场作用，与人体包含的质子形成多种共振频率，当相位重叠时各质子的相位存在不一致性，致使T2WI的信号消弱。但水分子运动受限区域由于信号未衰减而使信号加强，ADC图呈现低信号。DWI作为弥散加权产生的图像，但其图像中也包含了T1与T2的成分，即弥散加权形成的图像受到一定程度的器官组织中T1、T2变化的影响，可通过修改b值实现弥散权重的调整。在DWI中通常包括低b值（b=0）图像与高b值（b=1000）图像。水分子运动受限，使组织的扩散运动缓慢，DWI上呈现高信号。ADC图是依据DWI经计算机合成，其信号强度与T1、T2无关，仅和ADC值有关。当水分子的扩散运动受限时，ADC值降低，病灶呈现低信号。
DWI可非常敏感的反映超急性期脑组织缺血情况的改变。脑缺血后，Na+-K+-ATP酶活性下降，引起钠水储留，首先造成细胞水肿，致使分子扩散运动变慢呈高信号，ADC值下降。血管源性水肿多出现于发病5至6小时后，此时T2WI可表现为高信号。前者因组织的含水量没有增加，故体现了功能变化；后者反映出含水量变化，故体现了形态学上的变化。据研究证明，在发病2h后应用DWI检查可正确检出直径大小约4mm的腔隙性病灶[3]。本组76例患者中DWI检查均清晰显示病灶，正确检出率达100%。23例患者在FLAIR序列检查中显示病灶，检出率为3026%。与有关文献报道的结果接近。
因DWI与ADC值可对早期的脑梗死，特别是发病6h内的超急性期脑梗死作出正确诊断及准确定位，有利于在时间窗内展开治疗。以往溶栓治疗通常是经CT检查排除脑出血后，依据患者的发病时间、症状及体征判断病程，从而决定行溶栓治疗与否，但因此时行常规CT与MRI检查无法显示病灶，医师往往不能正确判断梗死灶的范围、大小，故临床医师对治疗与预后的判断必然会受到影响。DWI与ADC图则可准确显示超急性期缺血灶的部位及大小，对辅助医师制定有效治疗方案具有重大作用。故在超急性期脑梗死患者的诊断中DWI技术具有关键作用，值得临床推广应用。
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综 述中国保健营养CHINA HEALTH CARE & NUTRITION 2013·06（上）
弥散成像 篇5
1 资料与方法
1.1 一般资料
随机选取2012年7月-2014年7月本院肿瘤科接受放射治疗的67例肝癌患者。患者年龄31~75岁, 平均 (50.6±6.2) 岁;男41例, 女26例;肿瘤直径3~7 cm, 平均 (5.4±0.7) cm;肝硬化ChildPugh等级中, 27例为A级, 23例为B级, 17例为C级。经过临床分析, 全部患者均无腹水, 且UICC (国际抗癌联盟) 肝癌TNM分期均≥Ⅲ期, 无手术治疗史、药物过敏史等。
1.2 方法
1.2.1 放射治疗
67例患者均采用UNICORN3D TPS系统以及超级伽玛刀 (SGS-I型立体定向伽玛射线旋转聚焦全身放射治疗) 对患者进行临床治疗, 并给予患者常规性的保肝治疗。
1.2.2 疗效评价
在患者进行放射治疗前1 d以及治疗后2 d时, 采用3.0 Trio TIM, Siemens Medical Solution (超导型磁共振扫描仪) 对患者进行常规的MRT (磁共振) 和弥散加权成像扫描检查。在检查前, 要叮嘱患者低渣饮食, 禁食巧克力、脂肪等提升T1WI信号的食物。在扫描时, 取患者仰卧体位, 上举双臂, 并将体部线圈固定好。其扫描的项目主要包括: (1) HASTE (半傅立叶采集单层激发快速自旋回波) 序列冠状位扫描; (2) 2D-TSE/T2MI横轴位扫描; (3) 常规横轴2D-FLASH/T1WI横轴位扫描; (4) 弥散加权成像横轴位扫描。
1.3 统计学处理
利用SPSS 13.0软件就两组患者的临床诊治情况及效果进行统计学分析和对比, 并进行t检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 传统MRI治疗前后的扫描情况分析
经过临床统计显示, 67例患者通过传统MRI扫描, 其治疗前1 d的肿瘤体积为 (199.03±146.98) cm3, 治疗后2 d的体积为 (197.75±147.12) cm3。前后变化差异无统计学意义 (t=0.050381, P>0.05) 。
2.2 弥散加权成像治疗前后的扫描情况分析
统计学分析显示, 67例患者通过弥散加权成像对不同部位进行扫描, 肝癌病灶治疗后的ADC值明显高于治疗前, 前后比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。而正常肝脏和脾脏治疗前后的ADC值无明显的改变, 前后比较差异无统计学意义 (P>0.05) 。肝细胞肝癌患者, 肝左内叶存在较大的病灶, 可按肝细胞肝癌诊断, 对右后叶上段结节灶进行观察, 为海绵状血管瘤。见图1、图2、表1。
mm2/s×10-3
3 讨论
目前, 临床上在对肝癌患者的临床疗效进行评价时, 主要采用的是X片、超声、CT、磁共振等传统的形态影像学资料[4,5]。这些资料虽然能够有效地反映出患者病变部位的形态 (体积、形状等) 变化, 但却未反映组织器官在生化代谢、生理以及生物学等功能上的变化。再加上肿瘤部位形态变化较为缓慢, 因此, 其评价结果往往存在滞后性和盲目性, 不能很好地为医生提供及时、动态、准确的评价指导建议[6,7]。
磁共振成像 (MRI) 技术中, 磁共振扩散加权成像 (DWI) 为新的技术种类, 是唯一可对于活体组织内分布的水分子扩散运动进行检测的无创性方法, 对其基本的作用原理展开分析, 是通过对活体组织内存在的水分子运动方向检测, 从分子运动水平, 就脏器内病变组织成分及脏器内部结构进行分析。在扩散成像中出现随机运动受限, 而有高的信号呈现, 通过对表观弥散系数 (ADC) 测量, 可就组织细胞水平在微观变化方面的探测提供可能性。另外, DWI可对组织的灌注代谢和增殖信息进行间接反映。
通过对DWI图像上周围肝脏组织与病灶的信号强度比, 可对信号变化客观反映。通过研究脏脏的DWI, 有学者认为, DWI在鉴别诊断肝脏局灶性病变中作用显著, 但实性病变采用DWI鉴别, 作用有一定的限制。因在DWI上, 肝脏的良性实性病变也呈高信号, 与肝细胞肝癌在ADC值上相似。因患者的疾病状态和个体差异不同, 选择的病例不同, 在相同的b值, 对ADC值检测的结果也有较大差异存在。故能否运用其他观察方案, 在DWI中运用, 对DWI信号改变更个体化、真实、客观的体比较。有研究显示, 在对胰腺癌检出的DWI图像进行观察时, 对胰腺病变信号强度比相关概念进行提出, 另有报道称, 用病灶ADC对照肝脏周围正常ADC值, 促使个体ADC值差异缩小。结合本次研究示, 对信号强度比借用, 合理性更高, 在DWI图像上对比值进行测量, 可量化DWI信号, 尽个体差异尽可能的消除, 更真实、客观地对DWI信号改变反映。
另外, 在低b值的情况下, ADC值和DWI可对肝脏局灶性病变化存在的血供情况反映。用b值对磁共振扩散加权成像相关敏感度进行表示, 通常情况下, 获取的b值越大, 图像敏感度越高, b值越差, 图像越大, 测得的ADC值准确度越高。尽管对单次激发的SE-EPI技术应用, 但EPI本身对病灶组织血流灌注方面的影响无法限制。有研究示, 小b值和小b值差在前组数据中应用时, 可以明显降低图像的稳定性, 但DWI敏感度呈较低水平显示时, 水分子运动通常于运动较快的血流来源, 故可对病灶血流改变反应。观察前组ADC病灶具丰富血供, 相较缺乏血供的病灶, ADC值居较高显示, 而相对于肝癌血供, 血管瘤的血管较丰富, 获取的ADC值大于肝癌。部分患者可检出病灶血供本身即不均匀, 有相对乏血供区和富血供区, 在分组时, 按乏血供和富血供病灶统计, 结果示, b=0和50时, 相较乏血供的ADC值, 富血供区居较高水平, 相较乏血供区, DWI上观察示, 富血供区域信号下降更明显。提示在低b值时, 采用SE-EPI序列获取的DWI的ADC值与血流灌注相关, 观察ADC值, 出现的大小方面的变化, 可对组织病灶血供是否丰富的改变进行反映, 同时, 观察同一病灶内部血供, 呈不均匀表现时, ADC值也可对病变不同观点区域分布的血供改变进行反映。
DWI通过对组织内水分子的运动状态进行检测, 进而对组织的结构特点间接反映, 故使肝脏局灶性病变检出率提高, 为肝硬化背景下检出小肝癌提供有利条件。与常规T2W1及运动增强扫描措施比较, DWI可对更多转移瘤的病灶和小肝癌检出。另外DWI对ADC值即相对稳定的量化值进行提供。采用低b值检查肝局灶性病灶, 在显示能力对比方向, 较常规MRI序列高, 可对病灶突出显示, 信噪比和噪声比均居较高水平, 且应用DWI实施扫描的时间相对较短, 无需取对比剂经高压注射器注射, 应用较为方便, 在急诊病例中较为适用。
有研究选取的病例多为单发病灶, 未完全将肝转移瘤多发特点在其中包括, 样本取材的广泛性和多样性不足, 另外, 测量ADC值, 受影响的因素较多, 在低b值条件下, 单次激发的SE-EPI序列可对大多数生理运动如心跳等诱发的DWI信号下降排除, 但在实际过程中, 存在的影响无法避免。总之, DWI在b值条件下, 可对肝脏局灶性病变的血供特点进行反映, ADC的改变, 可为诊断肝脏局灶性肝癌中的相关血供分析有一定参考价值。目前, 无法采用手术方案切除治疗的中、晚期肝癌, 采用介入方案为治疗的主要手段之一, 采用经导管肝动脉灌注化疗栓塞, 可对肿瘤生长加以抑制, 促使患者生存期限延长。治疗肝癌后评估疗法, 对下一步治疗方案的治疗, 临床效果的提高作用显著。MRI和CT为对肝癌治疗后检查的主要影像方法, CT通过碘油在肿瘤内的沉积和分布模式及肿瘤大小改变方面的检查, 对TACE疗效评估, 如碘油有致密的沉积, 则肿瘤彻底坏死, 相反, 若局灶性缺损或沉积稀疏, 增强扫描后, 存在强化的情况, 表明有残余病灶存在。因病灶内高密度碘油有伪影产生, 常对CT对复发、残留的评价造成影响。但DWI可对组织微环境病理和生理方面的改变进行无创检测, 通过获取的ADC值, 展开定量分析, 故在肝脏肿瘤栓塞治疗中, 有较高的应用价值。肝细胞肝癌患者, 肝左内叶存在较大的病灶, 可按肝细胞肝癌诊断, 对右后叶上段结节灶进行观察, 为海绵状血管瘤, 如图1、2示。
弥散加权成像, 它是磁共振功能影像之一, 能够通过对活体组织内部的水分子无规则扩散运动情况的检验, 有效反映出各组织间水分子的功能交换情况以及结构的微观变化情况, 从而能够及时、准确的对患者的临床治疗效果进行信息反馈, 以便于医生更好的开展后续治疗, 从而更好地提高治疗的效果, 确保患者的生命健康安全[8,9,10]。临床研究表明, 在本次随机抽选的67例进行放射治疗的肝癌患者中, 采用常规MRI扫描发现, 患者治疗后的肿瘤体积略小于治疗前, 但前后比较差异无统计学意义 (P>0.05) 。而采用弥散加权成像扫描发现, 肝脏肿瘤治疗后的ADC值为 (1.16±0.34) mm2/s×10-3, 明显高于治疗前的 (0.81±0.19) mm2/s×10-3, 前后对比差异具有统计学意义 (P<0.05) 。但正常肝脏以及脾脏治疗前后的ADC值变化不大, 前后比较差异均无统计学意义 (P>0.05) 。由此可见, 在对肝癌患者的放射治疗效果进行评价的过程中, 采用传统的形态学影像扫描仅能够提供肿瘤体积、大小等方面的变化信息, 不能更加准确的对患者临床治疗的情况效果进行评价。而弥散加权成像能够准确、及时、有效的扫描计算出不同组织部位的ADC值变化情况, 对肝癌放射治疗后病灶组织的内部变化情况进行客观反映, 从而为早期的临床治疗提供明确、有效的效果量化标准[10,11,12,13,14,15], 进而更好地帮助医生进行后续治疗, 提高临床治疗的效果, 促进患者早日康复。
摘要：目的:分析和研究采用弥散加权成像对肝癌放射治疗效果进行评价的作用。方法:随机抽取2012年7月-2014年7月在本院肿瘤科进行放射治疗的肝癌患者67例。分别采用传统形态影像学和弥散加权成像法对患者的临床疗效进行评价, 并就两种方法的评价作用进行对比、统计和分析。结果:临床对比分析显示, 患者经传统形态影像学扫描的肿瘤体积值无明显差异, 前后比较差异无统计学意义 (P>0.05) 。而弥散加权成像扫描得出的治疗前后ADC值有明显变化, 前后比较差异具有统计学意义 (P<0.05) 。结论:采用弥散加权成像对肝癌患者的放射治疗进行疗效评价, 能够及时、准确地反映出病灶ADC的变化情况, 是一种科学、有效、理想的肝癌放疗效果评价方法。
弥散成像 篇6
关键词：磁共振成像,扩散,全身成像
背景抑制全身弥散加权(类PET)成像实际上是磁共振的全身弥散加权成像(DWI)[1]。DWI是通过一种特殊设计的序列,检测水分子的弥散能力,弥散速度越快,则信号越弱,弥散速度越慢,则信号越强,因而在图像上形成对比而进行疾病诊断。背景抑制全身弥散技术是把肌肉、脂肪、肝脏等组织背景信号抑制掉,从而突出了病变的显示,能大大提高病变组织尤其是恶性肿瘤及转移灶的检出率。本文旨在探讨类PET成像在肿瘤TNM分期、转移瘤原发灶筛查、健康体检方面的应用价值。
1 资料与方法
1.1 临床资料:
收集2015年3月至2016年4月我院临床资料完整的42例恶性肿瘤患者、7例转移瘤、18名健康体检者的类PET图像,并进行分析,类PET图像包括原始图像,即自旋平面-回波成像(SE-EPI)序列行分段全身DWI扫描,扩散敏感系数(b值)取1 000 s/mm2,重建及最大密度投影(MIP)图像以及冠状位T2WI图像。
1.2 影像检查设备及方法:
磁共振成像(MRI)扫描设备使用GE 1.5T Signa HDxt超导型扫描仪,患者取仰卧位,应用体部线圈进行分段扫描。DWI使用单次激发自旋-平面回波技术SE-EPI,TR/TE:6 000 ms/92 ms,矩阵192×192,层厚:4.0 mm,扩散敏感因子b取1 000 s/mm2。冠状位T2WI扫描:使用快速反转恢复序列(TIR,TR/TE:5 640 ms/72 ms,层厚:3.5 mm,无间隔扫描,矩阵512×512,视野(FOV)340 mm×340 mm。
2 结果
2.1 肿瘤TNM分期价值:
42例恶性肿瘤患者中,乳腺癌30例,肺癌3例,肝癌5例,结肠癌3例,鼻咽癌1例,临床诊断T0-2N0-1M0-1共35例,类PET成像检查,有3例由N0期改变为N1期(图1a、1b),4例由M0期改变为M1期(图2a、2b)。
2.2 原发性筛查及健康体检价值:
7例转移瘤有2例查出原发灶(图3a、3b、3c);18名健康体检者有3名发现异常,未见恶性肿瘤表现(图4a、4b)。
图1患者,女,35岁,术后病理:左乳腺癌并左腋窝淋巴结转移1枚,临床诊断T1N0M0,类PET诊断为T1N1M0(a:类PET成像示左乳圆形扩散受限病变并左腋窝小淋巴结1枚;b:冠状位T2WI进一步证实左乳占位性病变)
图2患者,女,78岁,活检病理:胃癌,临床诊断T1N0M0,类PET诊断为T1N0M1(a:类PET成像示胃、肝脏、两肺见多发扩散受限病变;b:冠状位T2WI进一步证实为胃癌、肝脏、两肺多发转移)
图4患者,男,50岁,健康体检,双侧肾脏多发囊肿(a:全身类PET成像双侧肾脏见多发轻度扩散受限信号;b:冠状位T2WI进一步证实为双侧肾脏多发囊肿)
3 讨论
2004年,日本学者Taro Takahara提出“类PET”概念,认为可以应用磁共振达到与PET相近的成像效果[2]。2005年,我国学者在北京的放射年会上介绍与评价了这一观点。一般的MRI已经可以对常见的肿瘤及其转移作出判断,但显示率不太高,比不上正电子发射计算机断层显像(PET-CT)。但是把成像序列特殊处理后,经MIP重建,就能够得到类似PET-CT的成像效果,即“类PET”成像,与PET-CT相比,“类PET”具有多个明显优势:检查费用远低于PET-CT,因而可以应用于常规体检,可以常规用于肿瘤患者;无需注射放射性药物,患者无需经受放射性核素污染;检查方法简单、迅速,可适用于大范围检查,进行肿瘤的TNM分期,可以筛查原发灶。本组病例中,有3例发现淋巴结转移将诊断由N0期改为N1期,4例发现远处转移将诊断由M0期改为M1期,7例转移瘤有2例筛查出原发灶。“类PET”成像能够检测到细胞级的病变,对恶性肿瘤的敏感性相当高。另外,其空间分辨率也明显高于PET,特异性较高[3]3[3]。
“类PET”成像实际上是磁共振的全身弥散加权成像,采用的是全身大范围扫描,并加以三维后处理重建,获得全身肿瘤筛查、良恶性肿瘤的鉴别、肿瘤TNM分期及疗效随诊等诊断信息[4]。在病理情况下,有2种原因造成水的弥散受限,即细胞水肿和恶性肿瘤。细胞水肿后,细胞内水增多,细胞间液减少,因而扩散受限的水增多,水的整体扩散速度慢于正常组织,主要见于急性脑梗死。恶性肿瘤细胞较正常细胞体积大,排列密集,细胞间液较正常少,水的整体扩散速度慢于正常组织,而造成扩散受限呈高信号[5]。
“类PET”成像可以与MRI的常规T1、T2像结合,形成融合图像,更易于病变的定位与诊断。已经有研究表明,“类PET”成像与PET-CT比较,2种融合图像对恶性肿瘤的诊断能力差异无统计学意义[6]。“类PET”成像对于全身转移灶筛查、淋巴结转移筛查、肿块的良恶性鉴别、发现明确恶性肿瘤指征寻找原发灶、术后放化疗后的疗效观察、恶性肿瘤的病情检测、健康体检等都具实用价值[7]。笔者认为,该项检查更重要的意义在于对发现异常信号病变的部位进行磁共振常规扫描或进一步相关检查,从而达到及时诊断的目的。同时,利用“类PET”成像进行健康体检,是当今最完美、最高档次、最放心的全身健康查体方案[8]。磁共振“类PET”成像检查过程简单,无需提前准备,安全性高,整个检查无创,无需注射药物,没有射线危害;只需要约30 min,即可获得全身扫描的结果。
可见,磁共振“类PET”成像在肿瘤术前TNM分期,放化疗术后评估,转移瘤原发灶筛查、健康体检方面有一定应用价值,在无条件做PET-CT检查的情况下,可作为一种全新的检查手段在临床推广应用。
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磁共振弥散张量成像与脑胶质瘤 篇7
弥散张量成像（DTI）是在弥散加权成像（DWI）基础上发展起来的一项磁共振功能成像新技术。DTI利用水分子扩散原理，通过评估水分子在体内的三维弥散状态，显示纤维束在脑实质内的走行，并通过对比纤维束走行的改变反映颅内肿瘤的范围及对正常白质纤维束的影响，实现了无创及活体研究颅内肿瘤的方法，为确定治疗方案及手术方式提供了重要的影像学依据。自1994年Basser等[1]提出了弥散张量成像的技术，DTI已经越来越广泛地用于中枢神经系统疾病的研究，并在计算机重建技术的辅助下，发展为弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tracking, DTT）。
1 弥散张量成像基本原理及基本参数
同DWI一样，DTI也是水分子的弥散运动为成像基础。在人体组织中，存在两种弥散方式，即各向同性弥散（isotropic diffusion）和各项异性弥散（anisotropic diffusion）。在颅内脑脊液、大脑灰质，水分子向各个方向运动的几率相当，接近于在纯水中的弥散轨迹，称为各向同性弥散；但是在大脑内水分子的运动是优先沿着白质纤维束弥散的，这归结于细胞内的屏障如神经丝和细胞器，和细胞外的屏障如磷脂膜和胶质细胞。表现为其运动轨迹为椭圆，称为各项异性弥散（anisotropic diffusion）。DTI是利用组织中水分子弥散的各向异性来探测组织微观结构，能精确描述水分子在三维空间中的扩散轨迹，并能对这种扩散作定量评价[2]。
目前DTI研究分为两大方向：一是定量研究，主要参数有：表观弥散系数（ADC），各向异性分数（FA）。这些参数可以帮助了解脑组织的解剖结构之外的生物学特性[3]，ADC值可用于预测胶质瘤术后放疗的疗效及无进展生存（TPP）等[4]；二是弥散张量纤维束成像（DTT），是以FA值为基础合成的彩色图像，通过计算机重建软件，可以得到同脑内纤维走行一致的三维纤维束信号。随着计算机软件的不断升级，得到的DTT图像不断优化和改进，甚至可以描绘出人脑完整的三维立体神经图像。
2 DTI在胶质瘤的应用
胶质瘤（glioma）是发生在脑组织的最常见肿瘤，脑胶质瘤的病理类型主要有星形细胞起源肿瘤、少突胶质细胞起源的肿瘤、室管膜细胞起源的肿瘤、星形细胞-少突胶质细胞混合性起源的肿瘤。依据WHO标准可分四级：Ⅰ、Ⅱ级偏良性；Ⅲ、Ⅳ级偏恶性，占所有胶质瘤的77.5%，而且级别越高，恶性程度越高，特别是高级别胶质瘤，呈侵袭性浸润生长，致残率和致死率高，预后差。其主要的治疗手段是手术和术后放疗。目前胶质瘤手术切除主要依靠术者经验行肉眼下全切除，术后易复发。DTI和DTT检查可以用于显示胶质瘤与周围白质纤维的三维空间关系[5,6]，在指导手术入路、确定术中病灶切除范围以及评估预后方面都非常重要。特别是用于运动区和视觉皮质区胶质瘤的手术计划与导航，已作为2012年中国中枢神经系统恶性胶质瘤诊断和治疗指南的强烈推荐方案。
2.1判断胶质瘤的恶性程度, 明确肿瘤与周围纤维的关系术前通过DTI检查, 显示脑白质各向异性的改变, 再通过定量分析FA值的变化, 初步推测肿瘤的良恶性和瘤细胞的侵及范围。Beppu等[7]通过与病理结果对比发现, FA值可反映胶质母细胞瘤的细胞密度及增殖活性, 提出脑胶质瘤级别越低, FA值降低越明显。Chen等[8]回顾性研究了31例术后病理确诊为胶质瘤患者的FA值, 认为当FA阈值设置为0.25时, 高级别胶质瘤患者与低级别胶质瘤患者的双侧FA比值存在着显著差别, 认为根据FA值在术前区分高低级别胶质瘤, 从而指导选择合适的手术方式, 最大范围地切除病灶。肿瘤与周围神经纤维的关系也可以通过DTT检查明确。肿瘤的浸润性生长, 对周围的白质纤维束产生水肿、压迫和浸润。通常描述为以下4种类型: (1) 移位, 指白质纤维束保持正常的各向异性, 位置和走行已发生改变; (2) 水肿, 在T2WI图像上显示为高信号, 白质纤维束的各向异性及其位置尚正常; (3) 浸润, 在移位或水肿的基础上, 白质纤维束变得稀疏, 但尚能辨认; (4) 破坏, 是指白质纤维束出现断裂, 消失, 不能辨认。低级别胶质瘤一般仅表现为移位和 (或) 水肿, 高级别胶质瘤除表现为水肿、移位外, 多有浸润和破坏的征象, 由此可初步鉴别肿瘤的级别和浸润范围。将FA值和增强MRI联合应用, 则可以提高判断肿瘤恶性程度的准确性, 确定合理手术方式, 选择恰当的切除范围, 最大范围切除肿瘤并减少对正常纤维束的损害, 提高手术的安全性。
2.2在放疗中的作用放疗是脑胶质瘤治疗的第二重要手段, 因为解剖位置或肉眼观察有限等原因, 手术不能完全切除的脑胶质瘤需要放疗进一步根治。通过DTI及DTT检查, 可以明确区分肿瘤残留灶及术后水肿区, 分别勾画为GTV和CTV, 给予不同的治疗剂量, 达到既消除肿瘤, 又避免局部功能损伤的目的。Chang等[9]认为弥散张量成像等磁共振功能成像在确定放疗计划中有助于辨别及区分颅内重要功能区域, 从而避免功能损伤。脑肿瘤除了局部复发, 还有可能发生对侧脑半球转移, 究其原因, 可能与肿瘤沿胼胝体纤维束走行方向发生的转移有关, DTT通过纤维束重建成像, 显示肿瘤周围纤维束走行, 可以对肿瘤高危区域进行预防, 避免遗漏。放疗后的损伤与复发一直是诊断与鉴别的难点, 需要通过多个定量参数及临床表现进行分析, 还有待于进一步的研究。Xu等[10]比较术后复发与放疗损伤的区别时认为, ADC值在术后复发组里较放疗损伤组明显降低, 而FA值明显增高。
3 问题与展望
DTI和DTT通过追踪水分子的弥散速度和方向的定量信息，显示组织的纤维结构和病理状态，并结合常规MRI检查，为脑肿瘤诊断和临床治疗方案的制定提供了有力的影像学依据。目前DTI和DTT技术仍没有广泛应用于临床，考虑原因主要有以下几个因素：（1) DTI、DTT成像时间较长，而且数据处理也需要大量的人力及物力，绝大多数患者不具备这种经济实力；（2) DTI、DTT成像数据的采集经常受到噪声和伪影干扰，计算机重建的纤维束成像与实际纤维走行有一定误差，需要改进数据采集设备。DTT是现今唯一的能够在活体研究大脑白质纤维的方法，其应用价值前景是可以预见的，随着科学的不断更新发展，此技术也将会有更大的发展。
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弥散成像 篇8
常规MRI对MSA的诊断价值有限,多数是在进展至中期以后的患者显示出较特异的征象,如脑桥十字征、壳核裂隙征及脑桥、小脑中脚和壳核萎缩等[3]。多项采用弥散张量成像(DTI)的研究证实各向异性分数(FA)和平均扩散率(mean diffusivity,MD)可揭示及鉴别诊断MSA患者的早期病变,成为近年该领域较为显著的进展之一[4,5,6,7,8,9]。本研究将DTI技术与基于体素的分析方法结合,对MSA-P患者的全脑FA和MD图进行分析,以敏感的指标和全面客观的方法展示患者的脑内受累情况,有助于进一步了解该病的临床症状所反映的病变机制。
1 资料与方法
1.1 研究对象
2009-03~2011-11就诊于我院神经内科,由同一名运动障碍病专家依据新版Gilman共识[1]诊断为MSA-P可能性大的24例患者(病例组),其中男12例,女12例;年龄43~63岁,平均(54.3±5.5)岁;病程5~61个月。社区招募26例健康志愿者设为对照组,其中男11例,女15例;年龄46~62岁,平均(54.3±3.9)岁。所有受试者均由同一名运动障碍病专家进行神经科查体后确定入组,均为右利手,排除神经及精神系统病史以及高血压、高血脂、糖尿病等心脑血管病危险因素。于检查前详细告知受试者研究目的及方法,并签署知情同意书。
1.2 影像采集
使用GE Signa VH/i ExciteⅡ3.0T磁共振成像系统和头部8通道相控阵线圈,由同一名熟练的操作者完成。在常规头部成像检查序列之后,采集全脑轴位三维结构像,所用序列为三维快速扰相梯度回波(3D fast spoiled gradient echo,3DFSPGR),成像参数:TE 3.3ms,TR 6.9ms,Prep Time 400ms,翻转角(FA)15°,激励次数(NEX)1.00,视野(FOV)24cm×18cm,矩阵256×256,层厚1.6mm,层间距-0.8mm,共216层。DTI使用单次激发的平面回波成像技术(single-shot SE-EPI)进行全脑轴位扫描,成像参数:TE 72ms,TR 11 000ms,NEX 1.00,FOV24cm×24cm,矩阵128×128,层厚3mm,无层间距,b=1000s/mm2,扩散敏感梯度方向数为15,共49层。所有图像均经目测评价以确保成像质量。
1.3 图像后处理
1.3.1 DTI图像后处理
所有受试者DTI原始图像以MRIConvert软件进行格式转换后,使用FSL(http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/)经过涡电流校正、头动校正和生成蒙片等步骤,得到各自的b0图、FA图和MD图。
1.3.2 FA图和MD图的模板制作及空间预处理
以SPM8(http://www.fi l.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/)进行处理,步骤如下:①将所有受试者的原始图像使用DICOM Import转换为SPM8可处理的格式;②通过刚体变换将每一位受试者的b0图与各自的结构像进行配准(coregister),并将变换参数应用于对应的FA图和MD图;③对所有受试者的结构像进行联合分割和标准化(unifi ed segmentation and normalization),并使用Jacobian Determinant进行调制(modulate),以尽量减轻标准化时的空间变形造成的失真[10],同时取得其空间变形参数;④将上一步获取的空间变形参数应用至步骤②配准后对应受试者的FA图和MD图,从而完成后两者的空间标准化(normalization),使之变换至标准的MNI空间;⑤使用全宽半高(FWHM)为8mm的高斯核对所有标化后的FA图和MD图进行平滑(smooth);⑥将所有个体平滑后的FA图和MD图分别取平均即得到FA和MD模板;⑦以生成的模板分别对所有的原始FA图和MD图再次进行标准化和平滑。
1.4 激活图生成及解剖定位
使用xjview(http://www.alivelearn.net/xjview/)将SPM生成的统计结果叠加至标准T1WI模板,得到激活图并以簇为单位,得到各组块中统计学极值点的解剖定位。
1.5 统计学方法
使用SPSS 19.0软件,病例组与对照组年龄及性别分别行两独立样本t检验和χ2检验,P<0.05表示差异有统计学意义。两组FA及MD图使用SPM8中的一般线性模型行两独立样本t检验,经过矩阵设计和计算后生成统计参数图,结果采用正反两种对比度查看,P<0.005(非校正)表示差异有统计学意义,簇(cluster)阈值设为10个相邻体素。
2 结果
2.1 受试者基本情况
对照组所有个体均未见显著MRI异常。病例组与对照组在年龄(t=-0.012,P>0.05)及性别(χ2=0.303,P>0.05)分布差异无统计学意义。
2.2 SPM分析结果
与对照组相比,病例组患者出现显著FA值减低和MD值升高。FA值减低的区域较为对称地分布在双侧下橄榄核、脑桥基底部、小脑前后叶灰白质、岛叶皮层、外囊、外侧颞叶、顶叶(中央后回、顶上小叶及顶下小叶)、额叶(额上回、额中回、额内侧回,左侧为著)及枕叶部分结构,其中白质受累较灰质显著(图1、表1)。MD值升高的区域较为对称地分布于双侧脑桥基底部、小脑半球白质、小脑前叶皮层、外侧颞叶灰白质、额叶(眶回、直回、额上回、额中回、额下回)、岛叶、外囊、尾状核、壳核后部及枕叶部分结构(图2、表2)。颅内未见显著FA值升高和MD值减低区域。
3 讨论
本研究以基于体素的分析方法对一组较大样本的MSA-P患者的FA和MD数据进行分析,并与一组年龄、性别相匹配的正常人进行比较,结果表明,这些平均病程较短的MSA-P患者出现了广泛的、显著的脑内改变,主要位于小脑灰白质、脑桥、内侧颞叶、岛叶、外囊、前扣带回、额叶、顶叶、枕叶,以及深部核团如壳核及尾状核,且异常区域分布较为对称。这与采用类似方法进行研究[11,12,13]的结果有一定的一致性。其中Tha等[11]使用类似的方法对16例平均病程超过4年的MSA-C患者进行的研究与本研究结果相符程度最高,其结果显示MSA-C患者颞、顶、枕、额各叶均受累,并与病程及临床评价进行了相关性分析。Wang等[12]的研究表明,MSA-P患者FA减低及MD升高均位于幕下,可能与其统计学分析选择了较为严格的多重比较有关,但该统计学方法在本研究采用的最新版SPM中已不可用;另外,该研究对同一组病例进行的形态测量学分析显示,MSA-P的脑容量减低主要位于额叶、基底节、岛叶等幕上结构,与本研究的DTI异常区域部分相符。Oishi等[13]对一组早期MSA-C患者的DTI进行分析,结果表明,其FA减低及白质萎缩主要位于幕下的小脑中脚、小脑下脚和脑桥基底部,且与病程呈指数相关。与上述研究比较,本研究采用了3.0T成像设备,使用了最薄的层厚和最多的弥散方向数,并以最新版权威的第三方后处理软件FSL和SPM8进行后处理,这些都提高了成像质量和数据的可靠性;同时,本研究的样本量较上述研究大,更有利于检出这类患者的共性。MSA-P与MSA-C在晚期虽然会使3个系统均受累而出现震颤麻痹、共济失调及自主神经功能紊乱,但对早期患者而言,不同亚型的受累情况应有区别[1]。因此,亚型不同也可能是上述研究与本研究结果差异的原因之一。
DTI是近几年来在神经变性病领域逐渐广泛使用的技术,其最常用的指标为FA和MD。FA表示组织中水分子各向异性运动的程度,反映了局部白质结构的完整性。发生脱髓鞘或轴索断裂时,FA值减低。当细胞骨架等微结构受损或由于变性而发生破坏时,细胞内限制水分子弥散的微结构屏障受损,水分子弥散趋向各向同性,MD值升高。由此可见,FA值和MD值均为在微观水平反映组织结构变化的指标,对于神经变性病早期的病变过程敏感,并有可能先于肉眼可见的病变而出现改变[5]。应用DWI和DTI这类弥散成像技术有助于MSA的早期诊断,为多种运动障碍型神经变性病如PD、MSA和PSP等的鉴别诊断提供了一种手段[4,5,6,7,8,9],并得到了2009年第2版Gilman诊断共识的肯定[1]。纵向研究也证实了弥散技术在监测MSA-P进展中的作用[14,15]。
既往DTI或DWI研究多是从常规MRI和临床症状上MSA易受累的颅内结构如脑桥、小脑中脚及壳核入手,局部设置感兴趣区,获取相应指标的定量数据,然后进行统计学分析[4,5,6,7,8,9]。其主要弊端有:(1)ROI的大小及位置都具有操作者依赖性,难以避免由主观因素造成的误差,且弥散成像所采用的EPI技术容易在不同组织界面造成变形以及部分容积效应等;(2)ROI评价方法仅对常规影像易受累或根据临床症状推测可能受累的区域进行评价,不利于系统全面地认识和理解病变机制。相比而言,本研究采用基于体素的研究方法,是近10年来神经影像学分析技术发展最显著的成果之一,已广泛应用于神经认知科学和神经病学研究。其整个过程不需要操作者主观因素的介入,且能够对全脑的数据进行统计学分析,可靠性及研究带来的价值均显著提高。本研究尚有不足:(1)缺少来自本组患者的病理学资料验证DTI结果;(2)缺乏临床资料与影像信息进行的相关性分析;(3)基于体素的分析方法较敏感,即便本研究将检验水平提高至P值为0.005,仍不除外假阳性的发生,因此,纵向研究及组织学结果对本研究将具有重要的验证作用。
本研究结果除与以往的DTI研究取得较多一致外,异常区域也可从相关的组织病理学研究报道中找到依据。大样本病理学研究多报道为一些常见累及区域,包括壳核、尾状核、外侧苍白球、黑质、蓝斑、下橄榄、脑桥和小脑蒲肯野纤维等处细胞丧失及胶质增生[16,17,18]。对于大脑半球灰白质的病理学研究多见于个案报道[19,20],表明额叶中央前回及额上回、顶叶中央后回及顶下小叶等初级运动皮层及前运动皮层第五、六层细胞神经元丧失伴星形细胞增生,额顶叶白质内大量髓鞘及轴索丧失伴胶质增生。Konagaya等[19,21]对多例MSA患者进行MRI随访至死亡,发现额颞叶随病程显著萎缩,顶枕叶萎缩不显著,但仍表现出进行性萎缩。扣带回内共核蛋白染色阳性也可见诸组织学研究[18]。核素研究证实MSA患者额颞枕叶皮层、壳核、尾状核、小脑及脑干的葡萄糖代谢显著减低[22]。枕叶MRS研究[23]显示,MSA患者磷酸肌酸显著减低且亚型间无区别。
弥散成像 篇9
1 DTI的原理
DTI主要用于观察大脑白质纤维结构的特性, 它是在弥散加权成像 (DWI) 基础上发展起来的一种新型磁共振成像技术 (MRI) , 是测量自旋质子的微观随机位移运动, 可在三维空间内定量分析组织内水分子的弥散运动, 清晰勾画脑内主要白质纤维如皮质脊髓束、钩束、上下纵束、下额枕束的走行、完整性及空间分布, 显示脑内病变对白质纤维束形态结构的直接或间接影响, 是目前唯一无创性活体研究脑白质纤维形态结构的方法[1]。
DTI技术是在活体上测量水分子弥散运动与成像的方法, 最常用的主要包括DWI和DTI。DTI成像通过改变弥散敏感梯度方向测量体素内水分子在各个方向上的弥散程度, 在三维空间内定量分析水分子的弥散运动, 利用所得多种参数值进行成像。DTI的主要参数有:扩散系数 (diffusion coefficient, DC) :表示单位时间内分子自由扩散的范围;表观弥散系数 (apparent diffusion coeffcient, ADC) :描述磁共振扩散加权成像中不同方面水分子扩散运动的速度和范围;各向异性 (anisotropic) :体现局部环境的影响使扩散运动在各个方向不一致的特性, 如白质纤维中水分子在平行于白质纤维方向时易于扩散, 垂直于纤维方向时扩散受限, 包括相对各向异性 (relative anisotropy, RA) 和部分各向异性 (fractional anisotropy, FA) 及容积比 (volume rate, VR) 。最常用的是FA值, 其各向异性分数, 它是指弥散张量中的水分子各向异性部分所占整个弥散张量的比例[1], 弥散的各向异性反映了细胞膜和髓鞘纤维的完整性, 在一些病理过程中 (如脑梗死、脑肿瘤等) 脑组织的微结构完整性遭到破坏, 引起组织水分子弥散各向异性特征的改变来反映脑组织的病理生理过程, 是功能磁共振成像的一个重要组成部分。在大脑白质中, 受到纤维排列方式、密集程度以及髓鞘等因素的影响, 水分子在垂直纤维走行方向上的弥散程度明显小于与纤维走行方向一致的方向, 呈高度各向异性。定量分析大脑白质纤维各向异性程度最常用的参数是FA, FA图的像值取决于FA的值, 即体素中水分子弥散各向异性的程度, 各向异性程度越高, FA值越大, 图像越亮, 反之, FA值越小, 图像越暗。FA其取值范围为0~1, 0代表最大各向同性的弥散, 1代表最大各向异性的弥散。在脑组织中, 水分子弥散所受限制越小, ADC值越高, FA值越低, 两者相结合可以准确地了解脑白质的形态改变。
DTI在中枢神经系统尤其对白质和灰质的区别以及白质纤维的走行有良好的成像效果, 可了解病变造成的白质纤维束受压移位、浸润与破坏[2], 为病变的诊断与鉴别诊断提供更多信息、为手术方法的制定、术后随访提供依据。有2种重建白质束的方法, 即线性延伸算法和全部能量最小化算法。目前常用全部能量最小化算法, 其可在能量损耗最小的情况下在预先决定的2个像素间发现1条通路, 如快速行进技术 (fast marching) 。利用这种算法有利于准确地将每个像素内的离散矢量信息变为连续的白质纤维束图[3]。
2 DTI的临床应用
2.1 脑肿瘤:
DTI在临床使用可克服常规MRI的局限性, MRI虽可确定肿瘤位置和范围, 但对于定性和分期有困难, DTI可用于肿瘤的定性、识别肿瘤的不同结构、鉴别浸润和脑水肿。有报道常规MRI显示正常, 但行DTI检查发现有77%恶性胶质瘤的累及范围超过T2WI, 30%发现了对侧半球的侵犯[4]。DTI还能清楚地显示出瘤周白质的异常位置, 计算出其偏移角度, 更能显示出远距离白质束占位效应所致的位置异常, 显示了其在肿瘤瘤体与周围组织关系应用中的巨大价值, 是其他成像手段无法完成的[5]。DTI常用于以下肿瘤:胶质瘤、脑膜瘤和转移瘤。起源于星形神经胶质的胶质瘤, 在白质中浸润性生长是其特点, 但不同级别的脑胶质瘤对脑白质有不同程度的浸润, DTI在不同级别的胶质瘤有不同的改变。Witwer等[6]将颅内肿瘤患者的白质纤维束的研究结果分为4种:移位、水肿、浸润、破坏。根据DTI显示白质纤维束受浸情况可分为以下几种类型:推移型:脑内肿瘤由于占位效应使白质受压推移, 病侧白质纤维位置和形态与对侧相应部位的正常白质纤维比较发生改变, 轻度受压时FA值变化不明显, 明显受压时由于纤维排列更加紧密FA值有所上升。浸润型:病侧白质纤维位置和形态异常, 与对侧相应部位的正常白质纤维比较, FA表现为轻度下降。破坏型:肿瘤所在部位白质纤维消失, 为肿瘤组织所占据, 在瘤周水肿与脑内肿瘤生长部位可见FA值明显下降。良恶性肿瘤实质部分都存在较快的增值、血管的异常增生以及正常组织的结构被破坏, 因而造成病变实性组织内轴突的排列方向和顺序下降, 造成肿瘤组织内各向异性FA值下降[7]。因为水分子的扩散受到组织生化特性以及细胞结构等的影响, 在瘤周水肿区由于胞外水分子增多而使其平均扩散率明显大于正常的脑组织;由于可能有增殖细胞、坏死及囊变的存在而使增强的肿瘤核心平均扩散率界于瘤周水肿区与增强的肿瘤边缘之间;同时由于增强的肿瘤边缘出现较多增殖的肿瘤细胞使细胞密度增大而出现较低的平均扩散率;因此DTI可以区分脑肿瘤核心、瘤周水肿区、增强的肿瘤核心、增强的肿瘤边缘及正常脑组织。DTI也可用于颅内肿瘤的定位、诊断及鉴别诊断, 可为肿瘤的术前计划、术后处理和评估提供重要的指导作用。
2.2 阿尔茨海默病 (AD) :
AD是引起老年性痴呆的主要原因, 影像学对于AD的诊断、病程预测和药物疗效评价起着越来越重要的作用, 当前常用影像学检查手段仍是常规CT和MRI, 功能性神经影像诊断AD得到肯定但其特异性尚有待证实, 不同种类的神经影像结合应用可能提高临床诊断率。AD的主要病理改变是皮层变性和萎缩, 但其病理变化有淀粉样血管病和血管内皮的异常, 超过60%的AD患者存在脑白质损害[8]。在颞叶脑白质、胼胝体压部和扣带束的前后部FA值降低, 表明白质中触突的数量减少和/或轴浆流的变化。不同类型痴呆均表现出室周和胼胝体膝部的白质纤维完整性改变, 这可能提示痴呆发病过程中胆碱能通路和两侧大脑半球皮质-皮质和皮质-皮质下通路受损的重要作用。MRI弥散成像对于AD的诊断虽无高度特异性, 但其是其他神经影像诊断AD的有益补充, 为临床诊断拓宽了思路。目前扩散张量纤维束示踪成像 (diffusion tensor tracking, DTT) 是DTI领域的拓宽, 可以量化分析人脑白质纤维束的完整性及白质的损害。
2.3 肌萎缩侧索硬化 (ALS) :
ALS特点为进行性肌无力伴延髓症状, 以往对ALS患者的DTI研究表明, ALS患者颅内皮质脊髓束 (CST) FA减低, ADC数值增加, ADT可显示ALS患者CST变性范围和严重程度[9]。张玉笛等[10]研究发现ALS患者脑部FA、RA (各向异性部分与各项同性部分的比值) 均有减低, 患者虽无明显感觉障碍, 但其感觉区和非皮质脊髓束走行区的纤维也有损伤, 从多角度证实ALS患者CST及非运动区均有损伤, ALS为不单纯损害运动系统, 而是损伤范围更广泛的系统性疾病。
2.4 多发性硬化 (multiple sclerosis, MS) :
DTI对MS的研究是近年来研究的热点之一。MS是一种选择性损伤神经纤维致脱髓鞘甚至轴突消失的自身免疫性疾病。病理改变包括星形细胞增生、水肿、血管周围炎性浸润、髓鞘破坏及异常变薄、轴突消失。Tortorella等[11]研究发现, 与相应正常显示的脑白质相比, MS患者斑块的ADC值明显升高, 而FA值显著降低, 与其病理变化相一致, 同时对于此病的MS斑块周围脑白质区的研究发现, 斑块周围的脑白质区ADC值升高, FA值降低, 说明DTI较常规T2加权像在评价MS脑白质病变方面更敏感, 在评价白质完整性方面显示了明显优势。另有研究发现各种类型的MS之间DTI改变不同。继发进展型MS的扩散系数明显高于原发进展型MS, 原发进展型MS病例T2加权像信号正常的DTI异常不如继发进展型MS明显。DTI还能确定MS病灶是否为活动性, 活动性病灶的平均扩散系数增加, FA值下降, 而非活动期的MS病变FA值增高, 活动性MS病灶造成水分子扩散的屏障破坏, 而非活动期的病灶是由于炎症减轻及髓鞘的再度形成[12]。急性期病灶呈均匀强化和环形强化, 均匀强化病灶ADC轻度升高, FA值轻度下降, 环形强化病灶的ADC明显升高、FA值明显下降, 非急性期ADC明显升高, FA明显下降[13]。由此可见, DTI可定量、无创性地评估脑内脱髓鞘斑块以及常规MRI表现为正常脑白质的损伤程度, 将有助于对MS进行临床分期、分型, 对病情的进展及转归进行预测及随访。
2.5 帕金森病 (PD) :
Yoshikawa等[14]于2004年首次将DTI技术应用于PD研究, 发现PD纹状体环路的FA值降低, 且在病程早期。后有学者发现黑质部的FA值可作为PD疾病进展和疗效观察的指标。汪晶等[15]的研究发现在帕金森病纤维环路穿越的部位如黑质致密部、黑质致密部与底丘脑核之间的部位FA值显著低于健康对照组, 而在其后面的环路苍白球、壳核、尾状核等部位的FA和ADC值与对照组差异无统计学意义, 从而提出DTI对苍白球-黑质-纹状体区的FA、ADC定量是评估早期帕金森病的敏感研究手段。Vaillancourt等[16]在一项研究中发现PD黑质尾侧的FA值较健康对照组降低, 且利用黑质尾侧的FA值区分PD和健康对照组的敏感性和特异性达到了100%。虽然利用DTI早期检测PD有一定的研究, 但DTI技术是否能在PD临床症状出现之前检测出黑质多巴胺能神经元的变性, 是否能预测PD的发病还有待进一步研究。
2.6 特发性震颤:
Shin等[17]首次对10例患者和8例对照者进行DTI检查, 发现相当于左侧红核区域的FA值较对照组明显减低。在排除了炎症性和缺血性病变后, 认为引起红核ADC升高的最大原因应当是神经元的退行性改变, 但对检测的兴趣区FA值进行比较差异无统计学意义。
2.7 脑卒中:
脑梗死后发生缺血, 而脑白质对缺血较灰质敏感, 脑缺血后病变区水分子扩散发生显著异常, 病变区的FA值和ADC值出现相应变化。不同时期脑梗死的ADC和FA值均会有不同的变化:在超急性期病变区ADC值降低, FA值轻度增高;在急性期病变区ADC值、FA值均比对侧相应部位降低;亚急性期FA较健侧有明显下降, ADC值变化不一致;慢性期病变侧较健侧FA值持续降低而ADC值高于健侧[18]。张晓钰和桑德春[19]研究发现梗死侧FA值随年龄的增加呈下降趋势, 在康复治疗6周后显著增加。DTI可清晰地显示缺血区和受损白质纤维之间的关系, 更能立体直观地观察皮质脊髓束的状况, 应用DTI对脑卒中患者进行评价, 已逐渐成为临床上一种重要的参考依据, 甚至可以发现短暂性脑缺血发作和微小脑卒中之间的差异[20], 同时对梗死患者临床神经功能康复治疗及判断预后提供更多重要的信息。在脑出血急性期, 常规MRI对受损的神经纤维束没有特异性, 而DTI可在活体上无创地显示脑白质纤维束的走行方向和立体形态。在脑出血急性期, 血肿周围脑组织血流量下降, 导致出血区的水分子扩散发生异常, 使得感兴趣部位测得的FA值明显下降, 但其白质髓鞘仍保持其完整性, 而随着水肿消除, 血肿体积减少、组织压力减少, 水肿吸收后, FA值增加, 神经传导功能越强, 神经功能恢复好于预期。对于出血量在30~50 ml的基底节区的高血压脑出血患者, 可以通过DTI准确评估患者神经受损情况、病情严重程度[21]。
2.8 癫痫:
学者对于颞叶癫痫海马结构的研究发现, DTI能发现常规MRI难以明确的颞叶癫痫白质改变, 同时对患侧及对侧比较, 致痫灶同侧的海马结构表现为ADC显著升高, 虽FA值降低, 但差异无统计学意义。ADC增高和FA降低在海马硬化区提示组织结构丧失和细胞外腔扩大[22]。DTI能显示癫痫患者脑组织微观结构的异常, 探索癫痫的发病原因, 甚至可用于致痫灶的定位并有助于在癫痫手术治疗中尽量避免皮质脊髓束的损伤。
2.9 颅脑损伤:
脑外伤后使颅脑产生旋转加速度或角加速度, 脑组织内部发生剪力作用, 导致脑组织神经轴索断裂、水肿和坏死, 急性期以组织血管源性水肿为主要改变是其脑外伤的发病机制。外伤后大部分表现为非出血性损伤, 行CT扫描不易检出, 行DTI成像技术目前已经成为弥漫性轴索损伤 (diffuse axonal injury, DAI) 的首选检查方法[23], DAI是头部受到外伤作用后发生, 其主要弥漫分布于脑白质, 是以轴索损伤为主要改变的一种原发性脑实质损伤。研究发现急性期DAI病灶的FA、ADC与正常组织间差异有统计学意义, DT对于DAI的诊断有更高的敏感性和特异性, MRI的FLAIR序列的高分辨率可以显示更多的病灶, 有助于对病灶的准确定位。
2.1 0 其他:
有学者用DTI研究精神分裂患者发现其白质纤维的FA降低, 虽然白质的体积未见异常, 但可说明白质纤维束的完整性受损。Okada等[24]用DTI对34例动静脉畸形患者的皮质脊髓束、视辐射进行研究, 发现临近病灶的纤维束较对侧减少, 有神经系统症状患者的纤维束较没有神经系统症状患者减少。脑白质疏松是临床常见的脑白质病变, 常伴痴呆和血管病, 也见于部分无临床症状的老年人, MRI表现为斑片状、斑点状长T1、T2信号, 用DTI观察ADC明显增高, FA减低, 脑白质疏松程度越重, FA越低, ADC越高, 说明DTI与脑白质疏松的严重程度相关, 用DTI可发现常规MRI检查不易发现的脑白质微结构改变。鉴别脓肿和肿瘤坏死、囊变DTI有一定的价值, 与肿瘤坏死相比, 脓肿中心ADC值明显降低[9]。人体中枢神经系统感染人类免疫缺陷病毒 (HIV) , 引起皮质下脑白质和胼胝体的损伤, 常规MRI仅表现为轻度脑萎缩或正常, 而DTI在白质细微病变方面较MRI敏感, 可发现FA值异常, 对早发现及估计病情严重程度及疗效检测有一定的价值。
3 存在的问题与展望
存在的弊端:DTI技术首先采用平面回波序列、对运动较敏感, 易产生运动伪影, 例如脊髓所在的蛛网膜下隙脑脊液流动、呼吸、吞咽动作都会使DTI图像产生伪影;平面回波序列受磁敏感效应影响很可能产生变形伪影;扫描时b值较高, 信噪比下降明显;方向数的选择影响扫描时间, 需进一步加快扫描速度以使其临床应用成为可能。其次由于扩散梯度的存在可能会引起涡流, 纤维束方向确定不可靠、磁场不均匀使不同方向的弥散加权成像图像之间不匹配, 甚至在一些区域造成扭曲变形, 影响DTI定量分析。如在脑组织之间的区域, 对走行较长和迂曲的传导束显示不清。同时磁场强度对空间分辨率的影响很重要, 在DTI白质纤维示踪技术的空间分辨率为1~2 mm, DTI图像可显示相互连接和交叉的纤维束, 但却不易分辨。同时发现操作者对神经解剖学的了解和对兴趣区范围的选取也可影响到图像质量。目前扫描序列尚不成熟, 尚没有神经纤维束示踪影像的“金标准”。DTI的精度不仅依赖于成像中脉冲序列的设置、成像方法的设计, 还依赖于图像后处理算法, 改进DTI的精度和数据可靠性应该从这两方面入手。