功能磁共振在神經(jīng)外科的應(yīng)用

功能磁共振在神經(jīng)外科的應(yīng)用第1頁(yè)/共47頁(yè)

在我們神經(jīng)外科臨床工作當(dāng)中，核磁共振已成為常規(guī)檢查，對(duì)疾病的診斷、療效評(píng)估有著巨大優(yōu)勢(shì)。

但是在日常工作中，常規(guī)磁共振仍存在以下局限性。第2頁(yè)/共47頁(yè)

1、腦梗塞的超早期診斷、表皮樣囊腫與蛛網(wǎng)膜囊腫的鑒別、腫瘤壞死與膿腫的鑒別、腦膜瘤惡性程度的鑒別；2、血管性病變、彌漫性軸索損傷（DAI）、外傷性腦出血及梗死；3、腦功能評(píng)判等等第3頁(yè)/共47頁(yè)功能磁共振成像(functionMRI，fMRI)中的彌散加權(quán)成像(DWI)、磁敏感加權(quán)成像（SWI）、腦功能成像（BOLD-fmri）可以為我們解決以上問(wèn)題提供新的思路。第4頁(yè)/共47頁(yè)

彌散加權(quán)成像（DWI）

——描述組織水分子擴(kuò)散程度的利器第5頁(yè)/共47頁(yè)第6頁(yè)/共47頁(yè)第7頁(yè)/共47頁(yè)彌散（diffusion）的概念

彌散是指分子不斷隨機(jī)改變方向和位置的現(xiàn)象，即布朗運(yùn)動(dòng)。所有分子在高于絕對(duì)零度時(shí)都有布朗運(yùn)動(dòng)第8頁(yè)/共47頁(yè)

DWI提供真實(shí)描述組織水分子擴(kuò)散相對(duì)速度的圖象對(duì)比與傳統(tǒng)的MR技術(shù)不同，它主要依賴于水分子的運(yùn)動(dòng)而不依賴于自旋質(zhì)子密度、T1或T2DWI提供了一種新的影像對(duì)比DWI（diffusionweightedImaging）概述第9頁(yè)/共47頁(yè)在自旋回波T2WI的基礎(chǔ)上，在某一方向上施加一對(duì)大小相等、方向相反的梯度脈沖如果水在體素內(nèi)能自由移動(dòng)（擴(kuò)散），則此處會(huì)失相位，因此信號(hào)降低。反之如果水的彌散受限制則很少失相位，因此信號(hào)較高在相應(yīng)的方向上測(cè)量水分子的運(yùn)動(dòng)。MR彌散成像的物理基礎(chǔ)第10頁(yè)/共47頁(yè)擴(kuò)散敏感系數(shù)－b成像序列對(duì)彌散運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的敏感程度，反映彌散加權(quán)的程度，單位s/mm2與施加的彌散敏感梯度場(chǎng)強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間和間隔時(shí)間有關(guān)。目前設(shè)備提供的b值為0－10000s/mm2水分子的彌散敏感性隨著b值的增加而增加，但圖像信噪比則相應(yīng)地下降。常用b值為1000s/mm2第11頁(yè)/共47頁(yè)Apparentdiffusioncoefficient

表觀擴(kuò)散系數(shù)是不同方向的分子彌散運(yùn)動(dòng)的速度和范圍。ADC反映水分子移動(dòng)的自由度。

ADC值主要根據(jù)DWI圖像上的信號(hào)強(qiáng)度的變化來(lái)計(jì)算

ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)表觀擴(kuò)散系數(shù)－ADC第12頁(yè)/共47頁(yè)計(jì)算公式S2=S1×exp(-b.ADC)ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)

S1、S2

不同b值時(shí)的DWI信號(hào)強(qiáng)度

exp指數(shù)函數(shù)

b

擴(kuò)散敏感系數(shù)

ADC

表觀彌散系數(shù)

第13頁(yè)/共47頁(yè)ADC值與DWI信號(hào)的關(guān)系A(chǔ)DC值與DWI信號(hào)呈負(fù)指數(shù)關(guān)系

ADC值下降，DWI像呈高信號(hào)－擴(kuò)散受限

DWI像上高信號(hào)不一定預(yù)示ADC值下降。－T2穿透效應(yīng)第14頁(yè)/共47頁(yè)DWI信號(hào)與ADC圖信號(hào)相反ADCDWI基本概念第15頁(yè)/共47頁(yè)T2穿透效應(yīng)當(dāng)受檢組織的T2值明顯增高時(shí),會(huì)在DWI上有明顯的T2圖象對(duì)比存在，稱之為T(mén)2穿透效應(yīng)，這可能造成擴(kuò)散受限的假陽(yáng)性表現(xiàn)。重建指數(shù)圖像(假DWI或T2糾正過(guò)的DWI)或ADC圖均可消除DWI的殘余T2效應(yīng)第16頁(yè)/共47頁(yè)影響水分子彌散的因素膜結(jié)構(gòu)的阻擋大分子蛋白物質(zhì)的吸附微血管內(nèi)流動(dòng)的血液第17頁(yè)/共47頁(yè)第18頁(yè)/共47頁(yè)第19頁(yè)/共47頁(yè)第20頁(yè)/共47頁(yè)第21頁(yè)/共47頁(yè)DWI上高信號(hào)的病灶（1）

細(xì)胞毒性水腫

神經(jīng)元/膠質(zhì)細(xì)胞水腫急性腦梗死腦外傷缺血缺氧性腦病髓鞘水腫

MS急性期，中毒性腦病（co中毒），代謝性腦?。ˋLD）軸索水腫彌漫性軸索損傷（DAI）

Wallerian變性第22頁(yè)/共47頁(yè)DWI上高信號(hào)的病灶（2）細(xì)胞密度高、細(xì)胞外間隙小

淋巴瘤，原始神經(jīng)外胚層腫瘤等

粘滯度高

腦膿腫表皮樣囊腫第23頁(yè)/共47頁(yè)【腦梗塞】一、病理生理：1、急性期：血供中斷，細(xì)胞缺血、缺氧Na-KATP酶大量Na離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞水腫細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)腫脹，擴(kuò)散受限，細(xì)胞內(nèi)能量代謝障礙導(dǎo)致細(xì)胞器裂解，產(chǎn)生大量碎片，造成細(xì)胞內(nèi)粘度增加，胞漿流動(dòng)減慢，導(dǎo)致擴(kuò)散進(jìn)一步受限細(xì)胞外間隙縮小，擴(kuò)散受限第24頁(yè)/共47頁(yè)正常組織，水分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，呈低信號(hào)。細(xì)胞毒性組織，水分子運(yùn)動(dòng)受限，呈高信號(hào)。第25頁(yè)/共47頁(yè)2、慢性期：細(xì)胞外水的增加，組織軟化和膠質(zhì)增生，使水分子擴(kuò)散增加血管源性水腫，血腦屏障破壞第26頁(yè)/共47頁(yè)第27頁(yè)/共47頁(yè)二、影像檢查：腦梗塞的診斷，用常規(guī)成像序列（SE或GRE）檢查時(shí)，一般需要到發(fā)病6h后，方能查得其病理過(guò)程；但用MRDWI檢查，則在發(fā)病后20～30min，即可見(jiàn)到局部的擴(kuò)散作用增加，呈現(xiàn)相應(yīng)的病理MR信號(hào)（高信號(hào)）。因此DWI序列又稱為中風(fēng)序列。第28頁(yè)/共47頁(yè)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。第29頁(yè)/共47頁(yè)2、DWI演變過(guò)程：超急性期（數(shù)小時(shí)）DWI明顯高信號(hào)。急性期（數(shù)天）DWI高信號(hào)。亞急性期（7-14天）DWI高或等信號(hào)。慢性期（2周至2個(gè)月后）DWI高等低信號(hào)。第30頁(yè)/共47頁(yè)3、ADC值的動(dòng)態(tài)變化：急性期是ADC值降低（4-14天），反映了擴(kuò)散受限。ADC值的下降程度與組織的受傷程度有一定的相關(guān)性，減低40~60%代表不可逆梗死灶，輕度下降10~25%代表可逆性損傷區(qū)。ADC值隨時(shí)間變化，受再灌注和遲發(fā)性腦損傷的影響，因此不能依賴它判斷腦組織的存活程度。第31頁(yè)/共47頁(yè)4-14天后，ADC值開(kāi)始升高，可高于正常水平。7-14天處于亞急性期，ADC值“假正?；?。研究表明：從缺血區(qū)邊緣帶到梗塞中心，ADC值逐漸降低，早期出現(xiàn)ADC值下降的缺血組織最終演變?yōu)椴豢苫謴?fù)的梗死灶。第32頁(yè)/共47頁(yè)第33頁(yè)/共47頁(yè)

DWI在顱內(nèi)占位性病變中的應(yīng)用第34頁(yè)/共47頁(yè)DWI在顱內(nèi)占位性病變中的應(yīng)用

表皮樣囊腫與蛛網(wǎng)膜囊腫的鑒別腫瘤壞死與膿腫的鑒別腦膜瘤惡性程度的鑒別淋巴瘤的診斷第35頁(yè)/共47頁(yè)表皮樣囊腫與蛛網(wǎng)膜囊腫的鑒別常規(guī)MR通常不能可靠地鑒別二者，均表現(xiàn)為T(mén)1WI低信號(hào)和T2WI高信號(hào)改變表皮樣囊腫在DWI上表現(xiàn)為高信號(hào)蛛網(wǎng)膜囊腫囊液的蛋白含量較多在DWI圖像上類似腦脊液，表現(xiàn)為低信號(hào)表皮樣囊腫切除后，在DWI圖上低信號(hào)充滿腦脊液的囊腔與高信號(hào)的殘留組織很容易區(qū)別第36頁(yè)/共47頁(yè)表皮樣囊腫與蛛網(wǎng)膜囊腫的鑒別蛛網(wǎng)膜囊腫表皮樣囊腫第37頁(yè)/共47頁(yè)腦膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤囊變/壞死和腦膿腫的鑒別腫瘤生長(zhǎng)迅速,病變中心缺血等引起壞死，壞死灶中的細(xì)胞數(shù)量少,液體清亮,黏稠度低,在DWI像上表現(xiàn)為低信號(hào)。膿腫的膿液主要含有細(xì)菌、炎性細(xì)胞、黏蛋白、細(xì)胞碎屑等,較高的黏稠度和大量的炎性細(xì)胞限制了水分子的運(yùn)動(dòng),因此DWI上呈高信號(hào)第38頁(yè)/共47頁(yè)T2WIT1＋cDWIADC壞死液化膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的DWI表現(xiàn)第39頁(yè)/共47頁(yè)腦膿腫包膜期DWI表現(xiàn)膿腔DWI呈高信號(hào)，ADC平均值0.6010-3mm2/s第40頁(yè)/共47頁(yè)良、惡性腦膜瘤的鑒別腦膜瘤在DWI上信號(hào)不定多數(shù)良性腦膜瘤在DWI上為等信號(hào)，僅有23%表現(xiàn)為略高信號(hào)，ADC正常或略有升高惡性腦膜瘤在DWI上多呈明顯高信號(hào)，ADC值降低。第41頁(yè)/共47頁(yè)良性腦膜瘤圖像T2WIT1+CDWI（等信號(hào)）第42頁(yè)/共47頁(yè)腦膜瘤伴腦浸潤(rùn)T2FLAIRT1WI+C常規(guī)MRI顯示為良性腦膜瘤的表現(xiàn)。DWI上為高信號(hào)，ADC值降低提示細(xì)胞密度較高

DWIADC圖第43頁(yè)/共47頁(yè)淋巴瘤DWI淋巴瘤的強(qiáng)化部分在DWI