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、磁共振擴(kuò)散的基本知識、擴(kuò)散現(xiàn)象磁共振擴(kuò)散成像原理表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC) DWI未來趨勢DWI缺陷和偽影、擴(kuò)散現(xiàn)象、水通常占體重的60%-80%，與體溫有關(guān)的熱量使水分子活躍，而周圍隨機(jī)“跳動(dòng)”的布朗運(yùn)動(dòng)：與溫度有關(guān)的分子的不規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)性腦組織擴(kuò)散現(xiàn)象；纖維組織、其他結(jié)構(gòu)和細(xì)胞膜使水分子自由運(yùn)動(dòng)或限制它們的運(yùn)動(dòng)；磁共振擴(kuò)散成像原理，一個(gè)色散梯度是應(yīng)用于核自旋質(zhì)子在靜態(tài)磁場平行于大磁場的方向，使一個(gè)小磁場形成圍繞自旋質(zhì)子和自旋質(zhì)子成為“神奇的墨水”。經(jīng)過一定時(shí)間后，施加另一個(gè)梯度脈沖，獲得此時(shí)自旋質(zhì)子色散的信息。最常用的脈沖-梯度自旋-回波脈沖序列，表觀

2、擴(kuò)散系數(shù)(ADC)，外觀：ADC圖是從兩幅不同b值(0，1000)的圖像計(jì)算得到的，用于組織中許多復(fù)雜過程的平均測量，反映了體素中擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的ADC值與DWI相反，腦脊液的ADC值很高，暗信號出現(xiàn)在DWI，所以ADC圖應(yīng)該計(jì)算而不是DWI T2傳輸效應(yīng)，以及DWI的未來趨勢。更高的B值：8000或更高可以解決常規(guī)擴(kuò)散成像的最大問題，“T2透射效應(yīng)”。增加擴(kuò)散對比度模數(shù)轉(zhuǎn)換器值將隨著上限值而變化。當(dāng)B值增加時(shí)，測得的模數(shù)轉(zhuǎn)換器值將會降低。擴(kuò)散張量成像(655方向)，DWI缺陷和偽影，T2-閃亮通過，高信號出現(xiàn)在DWI由于T2伸長。然而，如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器的值增加，同時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的值減少，這將增加DWI

3、高信號。功率成像(EADC)消除T2傳輸效應(yīng)、T2傳輸效應(yīng)(多發(fā)性硬化)、T2洗脫、模數(shù)轉(zhuǎn)換器效應(yīng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器值增加和T2WI高信號的綜合結(jié)果導(dǎo)致DWI和其他信號在血管性水腫、T2清除效應(yīng)(高血壓性腦病)和T2停電效應(yīng)中常見。由T2WI低信號強(qiáng)度引起的DWI低信號強(qiáng)度在出血性病變中更常見，例如順磁敏感性偽影、T2暗化效應(yīng)(急性血腫)、偽影、渦流偽影、磁敏感性偽影、化學(xué)位移偽影、渦流偽影、磁敏感性偽影、N/2重影、運(yùn)動(dòng)偽影(癲癇發(fā)作)、DWI和模數(shù)轉(zhuǎn)換器在Y軸方向的圖像以及正常腦組織成人腦組織、基底神經(jīng)節(jié)DWI顯示低信號。正常的鐵沉積與T2反差有關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器圖通常顯示相等的信號。根據(jù)鐵沉積引起

4、的磁敏感性偽影，它可以顯示高或相等的信號。成人腦組織，灰質(zhì)DWI通常顯示高信號相比，白質(zhì)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的值基本相等。據(jù)報(bào)道，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的值隨著年齡的增長而增加。然而，這種增加非常小，可以在腦組織的所有部位觀察到。內(nèi)囊后肢、皮質(zhì)脊髓束、內(nèi)側(cè)丘和腦足的DWI通常表現(xiàn)為高信號：T2對比度引起的ADC圖通常表現(xiàn)為等信號，蒼白球和皮質(zhì)脊髓束、DWI、ADC圖、B0 DWI、成人腦組織，偶爾脈絡(luò)叢DWI的信號明顯高。ADC圖上相應(yīng)的輕微信號增加通常高于腦白質(zhì)，但低于腦脊液，提示脈絡(luò)叢有凝膠樣囊性改變，這通常與年齡有關(guān)。脈絡(luò)叢DWI上的高信號、兒童的腦組織、兒童腦組織的特征：高含水量、未成熟細(xì)胞和無髓白質(zhì)的A

5、DC值明顯高于成人。不同區(qū)域的模數(shù)轉(zhuǎn)換器值變化很大。出生時(shí)腦白質(zhì)區(qū)的ADC值高于皮質(zhì)下腦白質(zhì)，高于前肢和內(nèi)囊后肢的皮質(zhì)和尾狀核，高于除腦脊液外的丘腦和豆?fàn)詈恕ｋS著兒童腦組織成熟度的增加，ADC值逐漸降低。正常腦組織(2D)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用DWI，腦膿腫在腦缺血性疾病中的鑒別，表皮樣囊腫在腦缺血性疾病中的鑒別，DWI是中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用中最成熟和高度特異的價(jià)值，用于檢測超急性腦梗死。自從分散然而，水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)減弱的區(qū)域(如缺血區(qū))往往顯示高信號而無信號衰減，在模數(shù)轉(zhuǎn)換圖上顯示低信號區(qū)域(模數(shù)轉(zhuǎn)換值降低)。腦水腫，定義：腦細(xì)胞或細(xì)胞外空間過度積水細(xì)胞毒性水腫的分類血管生成性水腫間質(zhì)性水腫常規(guī)磁共

6、振成像不能區(qū)分水腫的類型DWI反映了腦組織中水分子的微觀水平運(yùn)動(dòng)，并能區(qū)分水腫、細(xì)胞毒性水腫的類型，定義：細(xì)胞滲透壓調(diào)節(jié)異常引起的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)液體攝取異常可見于缺血、創(chuàng)傷、中毒性代謝疾病、脫髓鞘，甚至早期變性。相關(guān)細(xì)胞的灰質(zhì)通常是神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。在嚴(yán)重的情況下，軸突(軸突腫脹)和髓鞘(髓鞘水腫)可能涉及。DWI表現(xiàn)出特有的高信號。ADC值降低腫瘤、出血、膿腫和凝固性壞死均可導(dǎo)致ADC值降低，這可能與核質(zhì)比例高和病理組織粘度高、細(xì)胞毒性水腫、常見疾病和可逆性梗死有關(guān)：動(dòng)脈梗死：部分可逆性(缺血半暗帶)短暫性腦缺血發(fā)作和靜脈梗死：部分或完全可逆性缺氧缺血性腦病、創(chuàng)傷性腦損傷：不可逆癲癇持續(xù)狀態(tài)、

7、彌漫性軸索損傷伴軸索腫脹、早期沃勒變性、髓磷脂水腫(多發(fā)性硬化急性期、中毒或代謝性白質(zhì)腦病、穿透性髓鞘溶解):部分或完全可逆性。細(xì)胞毒性水腫(缺血缺氧性腦病，2d)、血管性水腫、血腦屏障功能障礙、蛋白質(zhì)、電解質(zhì)和水分子異常進(jìn)入細(xì)胞外間隙的白質(zhì)，以及在腦腫瘤、顱內(nèi)血腫、梗塞、腦膿腫、挫傷和后部可逆性白質(zhì)腦病綜合征等中更明顯的外周靜脈缺血。首先，血管性水腫(靜脈充血和正常血腦屏障破壞)發(fā)展為細(xì)胞毒性腦水腫。血管生成性水腫，ADC值增加：根據(jù)T2對比，DWI顯示含有游離水分子的細(xì)胞外空間擴(kuò)張為低信號，等于或略高信號，而血管生成性水腫(弓形蟲)中心的凝固性壞死顯示DWI高信號，ADC值降低。對于腦梗死

8、，DWI反映細(xì)胞毒性水腫，T2WI反映血管性水腫，而CT反映腦組織壞死和水腫。血管生成性水腫的出現(xiàn)時(shí)間比細(xì)胞毒性水腫晚6-12小時(shí)，因此DWI在超急性腦梗死的診斷(6小時(shí)內(nèi))方面明顯優(yōu)于常規(guī)的MRI序列和頭顱CT。在常規(guī)的磁共振檢查中，F(xiàn)LAIR是發(fā)現(xiàn)腦梗死最敏感的，但它只能在6-12小時(shí)左右發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗匀环从衬X梗死的血管性水腫，而DWI反映細(xì)胞毒性水腫，所以人們已經(jīng)認(rèn)識到腦梗死可以更早發(fā)現(xiàn)(可以在缺血后2小時(shí)發(fā)現(xiàn))。腦梗死不同時(shí)期的DWI表現(xiàn)包括細(xì)胞毒性水腫超急性期或血管性水腫早期，細(xì)胞外間隙明顯縮小，水分子彌散障礙嚴(yán)重，DWI信號高，ADC值下降，血管性水腫亞急性期總含水量和水分子彌散較

9、高，DWI信號稍高，ADC值“假正常化”慢性期細(xì)胞液化和壞死較多。組織含水量增加，ADC值增加，DWI表現(xiàn)為低信號強(qiáng)度，T2WI表現(xiàn)為高信號強(qiáng)度，DWI表現(xiàn)為不同時(shí)期的腦梗死、超急性腦梗死(3h)、急性腦梗死(24h)、亞急性腦梗死(10d)、慢性腦梗死(3m)、高血壓性腦病、3個(gè)月后腦膿腫的分化，DWI表現(xiàn)為早期局部腦炎病灶位于灰質(zhì)-白質(zhì)交界處和深部白質(zhì)腦膿腫或化膿前的腦炎呈稍高信號，而ADC值下降。病灶中心的凝固性壞死和化膿在DWI呈高信號，ADC值明顯下降，腦膿腫和囊性壞死性腫瘤的鑒別診斷在DWI呈低信號。ADC值增加，但當(dāng)腫瘤中心壞死區(qū)含有無菌性和凝固性壞死、出血和粘稠粘液時(shí)，也可顯示

10、高DWI信號。射頻丘腦切開術(shù)后常出現(xiàn)ADC值下降和單純凝固性壞死。ADC值降低的病史和癥狀學(xué)有助于鑒別原發(fā)性震顫射頻丘腦切開術(shù)后的腦膿腫、多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、肺癌腦轉(zhuǎn)移和凝固性壞死。區(qū)分表皮樣囊腫、表皮樣囊腫和蛛網(wǎng)膜囊腫，能區(qū)分這兩種疾病，蛛網(wǎng)膜囊腫含有游離水，類似于腦脊液，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，顯示高信號(傳遞效應(yīng))，表皮樣囊腫、蛛網(wǎng)膜囊腫、表皮樣囊腫、其他，腦腫瘤、腦實(shí)質(zhì)出血、急性和亞急性早期出血、亞急性晚期出血、慢性出血、細(xì)胞毒性水腫(彌漫性軸索損傷)、彌漫性軸索損傷(戴)， 也稱為腦白質(zhì)剪切損傷，一種嚴(yán)重的創(chuàng)傷性腦損傷，其特征是由剪切應(yīng)力引起的大面

11、積水腫和軸突撕裂以及大腦小血管破裂。 DWI對腦損傷早期發(fā)現(xiàn)繼發(fā)性腦缺血也很敏感。Albensi等人建立了DAI小鼠模型，發(fā)現(xiàn)DWI能在損傷后2小時(shí)發(fā)現(xiàn)病灶，比常規(guī)se序列更敏感。Pamela等人還證明了DWI與損傷數(shù)量和改進(jìn)的Rankin評分有很強(qiáng)的相關(guān)性，并且改進(jìn)的Rankin評分在損傷體積和臨床癥狀方面的相關(guān)參數(shù)均強(qiáng)于GCS評分，因?yàn)椋? .DAI具有水?dāng)U散的特征；2.DWI很容易受到磁化的影響。因此，血管損傷可以更好地描述，特別是當(dāng)FLAIR、SE T2WI和GRE顯示“正?！睍r(shí)，DWI比其他方法更具診斷性，可以顯示更多的病變。Ezaki等人發(fā)現(xiàn)，DWI檢測到的DAI損傷數(shù)量僅占總損傷

12、數(shù)量的32%，但它可以顯示在T2*WI和FLAIR上無法顯示的損傷區(qū)域。盡管DWI不能顯示所有的損傷部位，但它對疾病的診斷和評估非常有幫助。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變化是細(xì)胞內(nèi)水分穩(wěn)態(tài)的反映，也是離子平衡的敏感標(biāo)志。模數(shù)轉(zhuǎn)換器值作為一個(gè)定量參數(shù)，可以用來測量腦實(shí)質(zhì)的水?dāng)U散速率。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)腦血管閉塞10分鐘和2小時(shí)后，ADC圖上出現(xiàn)異常信號。損傷后1 7周DAI病灶的ADC值下降，出血性病灶與非出血性病灶的比值明顯下降。此外，ADC值的下降程度在一定程度上與損傷有關(guān)。ADC值評分與昏迷時(shí)間成正比，ADC圖可以是。此外，還可以根據(jù)成人腦深部灰質(zhì)區(qū)的損害情況來判斷預(yù)后。與常規(guī)磁共振成像相比，DWI能更早、更準(zhǔn)確地顯示腦彌漫性軸索損傷的信號變化，軟件處理形成的模數(shù)轉(zhuǎn)換圖能定量測量腦組織模數(shù)轉(zhuǎn)換的變化，因此DWI對腦彌漫性軸索損傷的早期診斷具有重要價(jià)值。