脑外DWI、MRS临床及原理

DWI、MRS临床及原理河北医科大学第二医院耿左军MRS氢质子共振峰化学位移（Chemicalshift）因质子所处的化学环境不同，即核外电子云密度不同，所受屏蔽作用的强弱不同，而引起相同质子在不同化合物中吸收信号的位置不同。ω0=γB0氢质子共振峰在1.5T场强下水和脂肪共振频率相差220Hz(化学位移)，但是在这两个峰之间还有多种较低浓度代谢物形成的共振峰，如NAA、Cr、Cho等，这些代谢物的浓度与水和脂肪相比非常低。MRS需要通过匀场抑制水、脂肪的共振峰，才能使这些微弱的共振峰群得以显示。MRS的种类通过特定技术，可以对不同磁性原子核相关的代谢产物进行MRS分析，目前研究较多的是1H、31P、13C、23Na及19F的MRS等脑H-MRS共振峰种类和意义NAA--N-乙酰天冬氨酸N--乙酰基的特征，化学位移位于2.02-2.05ppm，最高峰神经元的一种标志，存在于神经元细胞核降低见于生理源性（婴儿和老年人）和病理源性（肿瘤、缺血缺氧和梗死、癫痫、感染、脱髓鞘等）。升高仅见于海绵状脑白质营养不良病神经退Creatine—肌酸正常磁共振波谱图像第二高峰脑组织能量代谢的提示物，峰度相对其它峰稳定，常作为波谱分析时的参照物振动频率见于3.03ppm，附加峰见3.94ppm处Choline—胆碱出现于细胞膜的磷脂代谢中，参与其代谢，反映细胞膜的更新状态脑肿瘤时增高，且常与肿瘤的恶性程度成正比振动频率见于3.2ppmMyo-Inositol—肌醇肌醇在肝性脑病、多形胶质母细胞瘤中峰值降低在胶质增生、高渗状态时增加振动频率见于3.56ppmLactate—乳酸波峰形态特殊，具有双峰。在TE时间144ms时倒置，在TE时间288ms时正向。乳酸峰的出现提示脑内无氧糖酵解增加。也提示肿瘤病变的恶性程度较高。振动频率见于1.32ppmLipid—脂质脂质多见于坏死性的脑肿瘤、高度恶性肿瘤与乳酸峰位置接近，可通过改变TE时间将二者鉴别开振动频率见于0.8、1.2、1.5、6.0ppm谷氨酸(Glu)和谷胺酰胺（Gln)Glu是一种兴奋性神经递质，在线粒体代谢中起作用；r一氨基丁酸是Glu的重要产物；Gln对神经递质的灭活和调节发挥作用，这两种代谢物可同时发生共振，其波谱用总和表示，波峰位于2.1---2.5ppm之间。Glu和Gln升高见于梗死、梗死的恢复期、肝脏疾病等。1HMRS检查采集技术点分辨选择波谱（point-resolvedselectivespectroscopy,PRESS）技术化学位移选择饱和法（chemicalshift-selectingsaturation,CHESS）年龄的影响5d新生儿与成人脑部肿瘤一般情况下，Cho浓度越高，肿瘤恶性程度就越高乳酸水平也常在恶性程度较高的肿瘤时升高乳酸和脂质水平在转移瘤中比在星型细胞瘤中更高反Hunter'sangle星形细胞瘤颅内肿瘤脑白质正常谱线Hunter'sangle)室管膜瘤NAA下降，Cho增高Ｍ/30，四肢乏力，反应迟钝3月mI明显升高，提示胶质增生星形细胞瘤Ⅲ级Cho/Cr比值星形细胞瘤Ⅰ～Ⅱ级为2.15±0.26,星形细胞瘤Ⅲ级的比值为2.78±0.09,星形细胞瘤Ⅳ级的比值为5.40±0.16,各组间比较有统计学意义(p=0.043),提出Cho/Cr比值可作为判定星形细胞瘤恶性度的标记物。利用NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr及Lac/Cr比值均可对胶质细胞瘤进行分级,但以NAA/Cho及Cho/Cr反映肿瘤级别比较稳定。脑膜瘤NAA峰消失，Cho峰明显升高，提示脑外肿瘤脑膜瘤转移癌TR：1000;TE：144;扫描矩阵：18*18时间：00:04:26预扫描时间：00:00:47NAA降低，Cho升高女/30岁，头痛1月余星形细胞瘤淋巴瘤DWI基本概念扩散系数-D表观扩散系数-ADC扩散敏感因子-bb值•b值是一个反应在序列中施加梯度大小的量度值。•b值越大，施加的正反两个梯度的强度就越大，对弥散探测就越敏感。但整个图像的信号就越低，SNR就越差。•b值越小，施加的正反两个梯度的强度就越小，对弥散探测就越不敏感。但整个图像的信号就越高，SNR就越好。•在头部，b值一般为1000左右。在体部，b值一般为300-800。磁共振弥散成像在原有脉冲序列的基础上加上一对梯度脉冲，此对梯度正好大小相同，方向相反。time9001800回波TE1234静止水分子弥散水分子射频场梯度场信号强度9001800弥散梯度场对弥散图像ADC图eADC图影响DWI信号的因素b值，弥散敏感因子表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)各向异性(anisotropy)T2WI多发性硬化T2透射效应（T2-shinethrough）由于T2延长作用使DWI上出现高信号，但ADC值增高若同时ADC值下降，更增加DWI上高信号采用幂图像（EADC）消除T2透射效应高血压性脑病T2廓清效应（washout）ADC值升高和T2WI高信号的综合结果造成DWI等信号常见于血管源性水肿急性血肿T2暗化效应（blackout）由于T2WI低信号而造成的DWI低信号多见于出血性病变通常发生顺磁性敏感伪影DWI=T2WI+ADC弥散图像ADC图eADC图•eADC=Sb=1000/Sb=0•eADC的图的信号对比度较ADC图高•病变部位的边界显示清晰•应用方便，病变的表现与DWI图像一致，符合临床观察习惯常见的伪影运动伪影N/2鬼影磁敏感性伪影与化学位移伪影涡漩电流伪影磁敏感伪影N/2鬼影运动伪影(癫痫发作）y轴方向的DWI和ADC图DWI临床应用中枢神经系统超急性期和急性期脑缺血感染脱髓鞘病变肿瘤多发性硬化——急性细胞毒性斑块陈旧瘢痕T2FlairDWIT1+CADCeADC多发性硬化（MS）：分期：急性期DWI呈高信号，慢性病灶呈等信号，急性期硬化斑ADC明显低于慢性硬化斑。可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。脱髓鞘病变表皮样囊肿蛛网膜囊肿T2FRFSET1FlairDWIADC表皮样囊肿蛛网膜囊肿表皮样囊肿表皮样囊肿和蛛网膜囊肿常规MRI表现相似DWI可区分这两种病变蛛网膜囊肿含自由水，与脑脊液相类似表皮样囊肿含有复层鳞状上皮和角蛋白碎片，ADC值低于脑脊液，DWI呈高信号（T2透射效应）脑脓肿脑脓肿包膜期脓腔DWI呈高信号，ADC平均值0.6010-3mm2/s霉菌感染，DWI信号不均匀脑脓肿吸收期DWI信号逐渐减低，ADC平均值1.46×10-3mm2/s脑脓肿的组织学成分DWI高信号：粘稠的脓液，细胞及组织碎屑T2低信号环：巨噬细胞吞噬含铁及顺磁性物质坏死囊变脑转移瘤DWI表现肿瘤中央DWI为低信号，平均ADC值为1.8×10-3mm2/s良性脑膜瘤图像T2WIT1+CDWI（等信号）脑膜瘤伴脑浸润T2FLAIRT1WI+C常规MRI显示为良性脑膜瘤的表现。DWI上为高信号，ADC值降低提示细胞密度较高DWIADC图良性脑膜瘤非典型性脑膜瘤良、恶性脑膜瘤的鉴别脑膜瘤在DWI上信号不定多数良性脑膜瘤在DWI上为等信号，仅有23%表现为略高信号，ADC正常或略有升高恶性脑膜瘤在DWI上多呈明显高信号，ADC值降低。淋巴瘤病灶T1增强显示明显强化，DWI上也为高信号T1+CDWIT1WIT1+CT2FLAREADC淋巴瘤病灶T1增强显示均匀强化，ADC图上显示弥散受限淋巴瘤（弥漫性大B细胞型）淋巴瘤多发病灶DWI淋巴瘤DWI高信号瘤细胞密集核浆比高细胞器丰富瘤组织的细胞外间隙缩小水分子扩散受限弥散成像在肿瘤中的应用肿瘤细胞由于失去了“接触抑制”。导致细胞间的空间减小，位于细胞和细胞间的组织液弥散比正常细胞更加受限。多形性胶质母细胞瘤星形细胞瘤Ⅱ级毛细胞型星形细胞瘤髓母细胞瘤（10岁）ADC范围平均ADC特殊I级1.302–1.9211.659DNT2.546II级1.270–1.7761.530中枢神经细胞瘤1.009III级1.045–1.5761.245IV级0.769–1.4221.079PNET0.835淋巴瘤0.504–1.0670.725脑膜瘤0.796–2.6771.036与恶性程度及亚型无关转移瘤0.887–1.5811.149常见脑肿瘤的ADC值Fumiyuki