(完整版)DWI及其中枢神经系统应用

DWI及其中枢神经系统应用天津医科大学总医院放射科孙志华MRI弥散的基础知识弥散现象水通常占体重的60%-80%，与体温相关的热量使水分子活跃，并在周围随机“跳动”布朗运动：分子与温度相关的无规则随机运动墨水实验脑组织弥散现象纤维组织、其他结构及细胞膜→使水分子自由运动或限制其运动MRI弥散成像原理核自旋质子在静止磁场内平行于大磁场的方向施加弥散梯度→使自旋质子周围形成小磁场→自旋质子成为“魔法墨水”一定时间后施加另一个梯度脉冲获得这段时间内自旋质子弥散的信息最常用脉冲-梯度自旋-回波脉冲序列表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficient，ADC）“表观”：为组织内许多复杂过程的平均测量由两幅不同b值（0，1000）的图像计算得出ADC图，反映了体素内弥散运动的强度ADC值与DWI相反脑脊液ADC值很高，DWI上呈暗信号要计算ADC图而不能只应用DWIT2透射效应DWI未来趋势更高的b值：8000和更高可以解决常规弥散成像的最大问题——“T2透射效应”增加弥散对比度ADC值将随上限值而改变，当b值增大时测得的ADC值会下降弥散张量成像（6～55个方向）DWI的缺陷和伪影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T2透射效应（多发性硬化）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T2廓清效应（高血压性脑病）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T2暗化效应（急性血肿）伪影涡漩电流伪影磁敏感伪影N/2鬼影化学位移伪影运动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图正常脑组织弥散加权成像成人脑组织基底节DWI呈低信号正常铁沉积与T2对比度有关ADC图通常呈等信号依沉积铁造成的磁敏感伪影不同可呈高或等信号成人脑组织灰白质DWI上灰质与白质比较通常呈高信号ADC值基本相等有报道指出ADC值随年龄增长而增加，但增长幅度很小且在脑组织所有部分均可以被观察到内囊后肢、皮质脊髓束、内侧丘系和大脑脚DWI通常表现为高信号：由T2对比引起ADC图通常表现为等信号苍白球（↑）与皮质脊髓束（△）DWIADC图b＝0的DWI成人脑组织脉络丛DWI上偶然呈明显高信号ADC图上信号相应的轻度升高通常要高于脑白质，而较脑脊液要低代表脉络丛凝胶样囊变，通常和年龄相关脉络丛的DWI高信号表现儿童脑组织儿童脑组织的特点：脑组织含水量高、细胞不成熟、白质未髓鞘化较成人具有明显更高的ADC值不同区域的ADC值变化很大白质区ADC值高于灰质区出生时皮层下白质ADC值高于内囊前肢和后肢皮层和尾状核ADC值高于丘脑和豆状核除脑脊液以外，随儿童脑组织成熟度的增加ADC值相应下降正常脑质（2d）DWI在中枢神经系统的应用脑缺血性疾病脑脓肿的鉴别表皮样囊肿的鉴别其他脑缺血性疾病脑水肿定义：脑细胞内或细胞外间隙积累了过多的水分分类细胞毒性水肿血管源性水肿间质性水肿常规MR成像不能区分水肿的类型DWI反映脑组织水分子微观水平的运动，可以区分水肿类型细胞毒性水肿定义：由于异常的细胞渗透压调节而造成的胞浆内异常液体摄取见于缺血、创伤、中毒代谢性疾病、脱髓鞘、甚至是早期的变性受累细胞灰质常为神经元和神经胶质细胞白质常为神经胶质细胞，严重时可累及轴突（轴突肿胀）和髓鞘（髓鞘内水肿）细胞毒性水肿DWI呈现特征性的高信号，ADC值下降肿瘤、出血、脓肿和凝固性坏死都可以造成ADC值下降，可能与病理组织高核浆比例、高粘滞性有关细胞毒性水肿常见疾病及其可逆性梗死：动脉性梗死：部分可逆（缺血性半暗带）TIA和静脉梗死：部分或全部可逆缺氧缺血性脑病、创伤性脑损伤：不可逆癫痫持续状态、弥漫轴索损伤伴发轴索肿胀、早期沃勒氏变性、髓鞘内水肿（多发性硬化的急性期、中毒或代谢性白质脑病、渗透性髓鞘溶解）：部分或全部可逆细胞毒性水肿（缺血缺氧性脑病——2d）血管源性水肿血脑屏障的功能障碍→蛋白质、电解质、水分子异常进入细胞外间隙脑白质中更加显著常见于脑肿瘤、颅内血肿、梗死、脑脓肿、挫伤和后部可复性白质脑病综合症等病变的周围静脉性缺血：首先为血管源性水肿（静脉充血和正常血脑屏障的破坏）→进展为细胞毒性脑水肿血管源性水肿ADC值升高：含有游离水分子的细胞外间隙的扩大依T2对比不同在DWI上可显示为低信号、等或稍高信号影可逆血管源性水肿（脑弓形体病）——中心凝固性坏死呈DWI高信号，ADC值减低脑梗死不同时期的DWI表现超急性、急性期细胞毒性水肿期或血管源性水肿早期细胞肿胀，细胞外间隙明显缩小，水分子弥散严重障碍，DWI呈高信号，ADC值减低亚急性期血管源性水肿期组织含水总量较前增加，水分子弥散程度较前增加，DWI呈稍高信号，ADC值“假正常化”慢性期细胞液化坏死更多，组织含水量更多，ADC值升高，DWI呈低信号，T2WI呈高信号脑梗死不同时期的DWI表现超急性期＜6h急性期6h～3d亚急性期3d～3w慢性期3w～3mT2等高高高DWI高极高高等ADC低极低低高超急性期脑梗死（3h）治疗3d后急性期脑梗死（24h）亚急性期脑梗死（10d）慢性期脑梗死（3m）后循环可复性脑病综合征与高血压性脑病、严重先兆子痫/子痫、免疫抑制药物或干扰素的神经毒性、尿毒症和血栓性血小板减少性紫癜有关病因：脑血管自身调节系统功能不全和小血管—微动脉的血管病脑灌注的维持主要通过小动脉和微动脉的肌源性和神经源性成分自身调节系统的作用椎基底动脉系统和大脑后动脉缺乏交感神经分布多见于双侧顶枕叶皮质下白质区并不完全可复，可以进展为梗死和出血高血压性脑病3个月后脑脓肿的鉴别脑脓肿位于灰-白质交界区和深部白质脑脓肿早期局部脑炎病灶或化脓前的脑炎DWI呈稍高信号，ADC值降低脓肿形成期病灶中心凝固性坏死、化脓DWI呈高信号，ADC值减低明显脑脓肿鉴别诊断与囊性、坏死性肿瘤DWI呈低信号，ADC值增高但当肿瘤的中央坏死区含无菌性和凝固性坏死、出血和粘稠的粘液时，也可表现为DWI高信号，ADC值降低与单纯凝固性坏死常发生于射频丘脑切开术之后DWI呈高信号，ADC值降低病史和症候学有助于鉴别脑脓肿多形性胶质母细胞瘤肺癌脑转移原发性震颤行射频丘脑切开术后出现凝固性坏死表皮样囊肿的鉴别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）表皮样囊肿蛛网膜囊肿表皮样囊肿其他颅内出血头外伤脱髓鞘及变性疾病脑肿瘤脑实质内出血超急性期急性期亚急性早期亚急性晚期慢性期T1WI稍低或等等、低高高极低T2WI稍高极低极低高高DWI高极低低高高ADC低低不定不定高超急性出血急性期及亚急性早期出血亚急性晚期出血慢性期出血弥漫性轴索损伤累及脑灰白质邻界部位细胞毒性水肿（弥漫性轴索损伤）多发性硬化——急性细胞毒性斑块多形性胶质母细胞瘤毛细胞型星形细胞瘤髓母细胞瘤（10岁）良性脑膜瘤非典型性脑膜瘤淋巴瘤（弥漫性大B细胞型）