《腦部影像分析》課件

腦部影像分析神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷的核心技術(shù)課程概述腦部影像技術(shù)簡(jiǎn)介現(xiàn)代神經(jīng)影像學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課程目標(biāo)掌握影像診斷核心技能課程內(nèi)容腦部影像技術(shù)發(fā)展歷史11895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線21972年CT掃描儀問(wèn)世31977年首臺(tái)MRI臨床應(yīng)用41980年代PET與SPECT發(fā)展52000年后功能影像與分子影像興起主要腦部影像技術(shù)X射線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)顯示CT密度分析MRI軟組織分辨率高PET/SPECT代謝與功能成像X射線成像原理1X射線產(chǎn)生高壓電子轟擊金屬靶2組織穿透不同密度組織衰減不同3成像形成接收器記錄透過(guò)強(qiáng)度差異CT成像原理1234旋轉(zhuǎn)掃描X射線管繞患者旋轉(zhuǎn)多角度投射采集不同角度數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)重建應(yīng)用算法重建斷層圖像密度顯示以CT值表示組織密度MRI成像原理氫原子排列強(qiáng)磁場(chǎng)中質(zhì)子定向排列射頻脈沖打斷磁矩平衡信號(hào)采集接收質(zhì)子回歸釋放能量圖像重建計(jì)算不同組織弛豫時(shí)間差異PET成像原理1圖像生成計(jì)算機(jī)建立放射性分布圖2湮滅輻射探測(cè)同時(shí)檢測(cè)相對(duì)γ射線3正電子湮滅正電子與電子相遇釋放能量4示蹤劑注射短半衰期放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)SPECT成像原理示蹤劑注射γ射線發(fā)射核素進(jìn)入體內(nèi)γ射線探測(cè)旋轉(zhuǎn)探頭采集多角度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理重建三維放射性分布功能評(píng)估分析腦區(qū)血流和代謝變化腦部解剖結(jié)構(gòu)回顧大腦半球皮層、白質(zhì)、基底核腦干中腦、腦橋、延髓小腦平衡、協(xié)調(diào)、運(yùn)動(dòng)控制腦室系統(tǒng)腦脊液產(chǎn)生與循環(huán)大腦皮層分區(qū)額葉高級(jí)認(rèn)知功能、情緒調(diào)控頂葉感覺(jué)處理、空間感知顳葉聽(tīng)覺(jué)處理、記憶形成枕葉視覺(jué)信息處理腦室系統(tǒng)腦脊液產(chǎn)生脈絡(luò)叢分泌CSF腦室循環(huán)側(cè)腦室→第三腦室→第四腦室蛛網(wǎng)膜下腔循環(huán)環(huán)繞大腦表面吸收回血液蛛網(wǎng)膜顆粒再吸收基底神經(jīng)節(jié)組成結(jié)構(gòu)尾狀核殼核蒼白球黑質(zhì)丘腦下核主要功能運(yùn)動(dòng)控制姿勢(shì)調(diào)節(jié)認(rèn)知過(guò)程情緒調(diào)節(jié)腦干結(jié)構(gòu)1中腦位于最上方，連接間腦與腦橋2腦橋位于中間，連接中腦與延髓3延髓位于最下方，連接腦橋與脊髓小腦結(jié)構(gòu)腦血管解剖前循環(huán)頸內(nèi)動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈后循環(huán)椎動(dòng)脈、基底動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈交通系統(tǒng)前交通動(dòng)脈、后交通動(dòng)脈靜脈系統(tǒng)大腦表面靜脈、深部靜脈、靜脈竇正常腦部CT影像0-30腦脊液低密度，CT值范圍25-40白質(zhì)中密度，CT值范圍35-45灰質(zhì)略高密度，CT值范圍100-1000骨骼最高密度，CT值范圍正常腦部MRI影像T1加權(quán)像灰質(zhì)>白質(zhì)>腦脊液脂肪高信號(hào)，水低信號(hào)T2加權(quán)像腦脊液>白質(zhì)>灰質(zhì)水高信號(hào)，脂肪中等信號(hào)FLAIR序列抑制腦脊液信號(hào)突顯腦實(shí)質(zhì)病變腦部影像分析基本步驟病變檢出系統(tǒng)性觀察各腦區(qū)病變定位確定解剖位置特征分析密度/信號(hào)、邊界、增強(qiáng)診斷推理結(jié)合臨床形成診斷病變定位技巧3平面分析軸位、冠狀位、矢狀位綜合評(píng)估5區(qū)域劃分葉、溝回、灰白質(zhì)、深部結(jié)構(gòu)2對(duì)稱性分析對(duì)照左右兩側(cè)形態(tài)密度/信號(hào)特征分析增強(qiáng)掃描的應(yīng)用血腦屏障破壞腫瘤、炎癥、急性梗塞血管豐富程度腫瘤血供評(píng)估灌注評(píng)估腦組織血流狀態(tài)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)病變時(shí)間-密度曲線分析腦出血的CT表現(xiàn)1超急性期等密度或略高密度2急性期高密度，清晰邊界3亞急性期密度逐漸降低4慢性期低密度，可見(jiàn)包膜腦梗塞的CT和MRI表現(xiàn)CT表現(xiàn)早期：等或低密度不明顯24小時(shí)后：低密度區(qū)慢性期：腦萎縮，腦溝增寬MRI表現(xiàn)DWI：超早期高信號(hào)T2：高信號(hào)區(qū)FLAIR：更清晰顯示腦腫瘤的影像特征邊界特點(diǎn)清晰與否，包膜情況信號(hào)特征均勻程度，囊實(shí)性周?chē)M織水腫范圍，壓跡效應(yīng)增強(qiáng)方式均勻，環(huán)形，結(jié)節(jié)狀腦膜瘤的典型影像表現(xiàn)硬腦膜起源與腦膜相連，呈寬基底硬腦膜尾征增強(qiáng)掃描特征性表現(xiàn)明顯均勻強(qiáng)化豐富血供特點(diǎn)鄰近骨質(zhì)改變可見(jiàn)增厚或溶骨膠質(zhì)瘤的影像特點(diǎn)轉(zhuǎn)移性腦腫瘤的影像學(xué)診斷多發(fā)性常見(jiàn)灰白質(zhì)交界處明顯水腫周?chē)[不成比例環(huán)形強(qiáng)化強(qiáng)化壁較均勻規(guī)則原發(fā)灶尋找配合全身檢查腦積水的影像學(xué)表現(xiàn)交通性腦積水腦脊液吸收障礙全腦室系統(tǒng)擴(kuò)張腦溝可見(jiàn)梗阻性腦積水腦脊液循環(huán)受阻梗阻水平以上腦室擴(kuò)大壓迫周?chē)M織腦外傷的影像學(xué)評(píng)估硬膜外血腫雙凸鏡形，不超顱縫硬膜下血腫新月形，可跨顱縫顱骨骨折線狀或凹陷性彌漫性軸索損傷的MRI表現(xiàn)1微小出血灶GRE/SWI序列最敏感2常見(jiàn)部位腦梁、皮質(zhì)下白質(zhì)、腦干3DWI表現(xiàn)急性期彌漫受限腦疝的影像學(xué)診斷大腦鐮下疝中線結(jié)構(gòu)偏移小腦幕切跡疝內(nèi)側(cè)顳葉向下疝入小腦扁桃體疝扁桃體向枕骨大孔移位上行疝小腦向上穿過(guò)切跡腦動(dòng)脈瘤的CT血管造影1囊狀動(dòng)脈瘤球形或分葉狀局限性擴(kuò)張2夾層動(dòng)脈瘤血管壁分層，管腔狹窄或擴(kuò)張3梭形動(dòng)脈瘤血管節(jié)段性梭形擴(kuò)張腦動(dòng)靜脈畸形的影像學(xué)特征病灶核心異常血管團(tuán)供血?jiǎng)用}擴(kuò)張、迂曲增多引流靜脈早期顯影，擴(kuò)張相關(guān)改變出血風(fēng)險(xiǎn)，盜血現(xiàn)象顱內(nèi)感染性疾病的影像學(xué)表現(xiàn)腦膜炎腦膜強(qiáng)化，腦溝增寬腦膿腫環(huán)形強(qiáng)化，含氣液平面腦炎局灶性或彌漫性水腫腦膿腫的CT和MRI特征1腦炎期不規(guī)則低密度區(qū)，彌漫性強(qiáng)化2早期膿腫期中心液化，周?chē)灰?guī)則強(qiáng)化3晚期膿腫期典型環(huán)形強(qiáng)化，壁厚不均4膠囊期壁變薄規(guī)則，周?chē)[減輕腦炎的影像學(xué)診斷單純皰疹病毒腦炎顳葉內(nèi)側(cè)好發(fā)FLAIR高信號(hào)皮質(zhì)灰質(zhì)為主日本腦炎丘腦、基底節(jié)對(duì)稱性改變T2高信號(hào)朊病毒腦炎皮質(zhì)帶狀高信號(hào)DWI早期顯示腦萎縮表現(xiàn)多發(fā)性硬化的MRI表現(xiàn)腦室周?chē)踪|(zhì)胼胝體皮質(zhì)下白質(zhì)腦干小腦脊髓帕金森病的功能影像學(xué)改變多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體成像紋狀體攝取減低FDG-PET輔助核代謝改變靜息態(tài)功能MRI基底節(jié)網(wǎng)絡(luò)連接改變阿爾茨海默病的影像學(xué)特征1起始內(nèi)側(cè)顳葉萎縮2進(jìn)展頂顳葉皮質(zhì)萎縮3晚期廣泛腦萎縮腦白質(zhì)病變的影像學(xué)分析年齡相關(guān)性腦室周?chē)睜睿c(diǎn)狀缺血性深部白質(zhì)，腦室周?chē)撍枨市圆灰?guī)則，可融合代謝性對(duì)稱性，特定分布癲癇的功能影像學(xué)評(píng)估1綜合分析多模態(tài)融合定位2特殊序列DTI、SWI、功能MRI3PET/SPECT檢查代謝異常定位癲癇灶腦卒中的急診影像學(xué)診斷無(wú)增強(qiáng)CT排除出血，早期缺血征象1CT血管造影血管閉塞部位、范圍2CT灌注成像評(píng)估缺血半暗帶3MRI擴(kuò)散灌注確定梗死核心與缺血半暗帶4頸動(dòng)脈狹窄的影像學(xué)評(píng)估超聲檢查無(wú)創(chuàng)篩查工具血流速度測(cè)量斑塊性質(zhì)評(píng)估CTA評(píng)估狹窄程度定量斑塊成分分析顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)DSA檢查金標(biāo)準(zhǔn)方法介入治療結(jié)合血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估腦血管搭橋術(shù)后的影像學(xué)隨訪腦腫瘤術(shù)后復(fù)發(fā)與放射性壞死的鑒別形態(tài)特點(diǎn)復(fù)發(fā)：結(jié)節(jié)樣強(qiáng)化壞死：不規(guī)則強(qiáng)化DWI表現(xiàn)復(fù)發(fā)：高信號(hào)壞死：低-中信號(hào)灌注成像復(fù)發(fā)：rCBV升高壞死：rCBV降低MRS表現(xiàn)復(fù)發(fā)：Cho/NAA比值高壞死：乳酸/脂質(zhì)峰顱內(nèi)占位性病變的鑒別診斷病變定位軸內(nèi)、軸外、腦膜、腦室患者因素年齡、性別、臨床癥狀影像特征密度、信號(hào)、增強(qiáng)方式輔助檢查功能影像、實(shí)驗(yàn)室檢查腦萎縮的定量評(píng)估方法正常體積(ml)萎縮體積(ml)腦灌注成像技術(shù)及應(yīng)用腦血流量(CBF)單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)組織的血液量腦血容量(CBV)組織中的血液體積平均通過(guò)時(shí)間(MTT)血液通過(guò)腦組織的時(shí)間達(dá)峰時(shí)間(TTP)造影劑到達(dá)峰值所需時(shí)間彌散張量成像在白質(zhì)病變中的應(yīng)用白質(zhì)纖維束追蹤三維可視化神經(jīng)纖維走行分?jǐn)?shù)各向異性(FA)測(cè)量定量評(píng)估白質(zhì)完整性平均彌散系數(shù)(MD)分析反映組織水分子運(yùn)動(dòng)神經(jīng)連接組圖譜全腦結(jié)構(gòu)連接網(wǎng)絡(luò)功能MRI在腦功能定位中的應(yīng)用基本原理BOLD效應(yīng)血氧水平依賴對(duì)比神經(jīng)活動(dòng)→血流增加臨床應(yīng)用術(shù)前功能區(qū)定位語(yǔ)言中樞側(cè)化運(yùn)動(dòng)區(qū)精確定位技術(shù)挑戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)偽影血管干擾數(shù)據(jù)處理復(fù)雜PET/CT在腦腫瘤診斷中的價(jià)值1.8SUV比值高級(jí)別膠質(zhì)瘤/正常腦組織11C氨基酸示蹤劑蛋白質(zhì)合成標(biāo)記18FFDG代謝葡萄糖攝取示蹤分子影像技術(shù)在腦部疾病診斷中的應(yīng)用β-淀粉樣蛋白成像阿爾茨海默病診斷1tau蛋白PET神經(jīng)退行性疾病評(píng)估2多巴胺系統(tǒng)成像帕金森病早期診斷3腦部炎癥顯像多發(fā)性硬化病變活動(dòng)性4人工智能在腦部影像分析中的應(yīng)用病變自動(dòng)檢測(cè)微小病變?cè)缙诎l(fā)現(xiàn)影像分割精確區(qū)分組織結(jié)構(gòu)診斷輔助篩查大量影像數(shù)據(jù)預(yù)后預(yù)測(cè)基于影像組學(xué)分析腦部影像三維重建技術(shù)圖像獲取高分辨率原始數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)分割目標(biāo)結(jié)構(gòu)提取模型生成表面網(wǎng)格建立體積渲染透明度與顏色映射腦部影像引導(dǎo)手術(shù)規(guī)劃腫瘤切除路徑規(guī)劃避開(kāi)功能區(qū)和主要血管DBS電極定位精確靶向丘腦下核功能導(dǎo)航手術(shù)中實(shí)時(shí)定位關(guān)鍵結(jié)構(gòu)常見(jiàn)腦部影像診斷陷阱生理變異松果體囊腫，透明隔腔偽影誤判金屬偽影，運(yùn)動(dòng)偽影解剖變異發(fā)育