核磁灌注成像(脑部)课件

灌注和扩散成像Perfusion & Diffusion比其他成像方法更快地显示梗塞灶。80%中风是由血栓栓子引起局部缺血，通过了解病情状态，可确定局部缺血性中风治疗方案。局部缺血的程度脑组织损坏的逆转区分新梗塞区同其他损伤如老中风与出血区显示脑损伤区域灌注与扩散能提供以上参数，为治疗计划制定提供强有力的工具。灌注和扩散成像灌注成像应用1988年灌注成像应用于人脑，用于诊断：诊断肿瘤退行性病变脑血管病梗塞区域用动态 T2加权像研究造影剂通过脑实质情况，通过 MR信号的变化来测定局部微循环变化，即容量 -时间关系 (灌注 )。 此方法称： Dynamic Susceptibility Contrast， (DSC)MRI。GD-DTPA、 Dysprosium(镝 ) 和 iron oxide microspere通过肘静脉注入， FFE-EPI序列 (T2*)，得到 rCBF、 rCBV， TTP， T0， MTT灌注成像法 (Perfusion)灌注：将动脉与静脉的血液传递到毛细血管中，向组织输送氧与葡萄糖，维持细胞的正常代谢。对灌注的准确测量，可以对中风预测。另一种灌注的方法 (无损伤的测量技术 )：通过对动脉血液的质子进行标定，被标定的质子能通过血脑障碍，直接观察脑 CBF。PerfusionCBV： 每克组织中所包含血管的体积 (ml/g)CBF： 每克组织中所包含液体流量 (ml/g/s)当标定物进入一 Voxel时，有两种情况会使 MRI信号以生变化： 通过 Voxel的时间 进入静脉的容量Perfusion血管通过 voxel， 由于血管粗细和血液进入小静脉，导致血管血液稀释，这些影响将与血管结构、血管的容量、血液进入血管的时间和其内的仃留时间有关，研究脑的血液容量。理想情况下标定物通过 Voxel的情况MTT(Mean Transit Time)： 反映了 CBV与 CBF的关系在相同的 CBF下的二个 Voxel的 CBV情况， CBV正比曲线下的面积 (与 CBF无关 )。 MR测量与 CBV/CBF正比实际情况下标定物通过 Voxel的情况T0： Time of arrival 造影剂到达时间TTP： Time to Peak 造影剂到达峰值时间通过 测量 T0与 TTP， 可了解脑的灌注分布情况，体素的 T0与 TTP时间的差异体现了动脉血管的血流延迟的长短与 CBF有关，但还与血管结构有关。CBF测量原理MR信号变化是造影剂通过血管内 (富含造影剂 )与血管外邻近脑组织 (乏含造影剂 )的磁化率差异来测量， 血管内平均造影剂浓度正比于 R* (造影剂通过前后 )的变化，计算 R*就得到 rCBV值。造影剂约在 10秒内通过脑部，期间至少测量 5点，得到 “强度 -时间 ”曲线 。通过曲线校准，测量曲线面积，得 CBV分布。CBV测量原理a 健康志愿者大脑的 IR TSE像b (rCBF)用标定动脉质子法， (TI=900ms IR SE-EPI采用非选择性 IR脉冲 )c 同上选用层面选择性 IR脉冲，大血管被抑制，提供较精确CBF图。测量移动质子的变化情况。质子扩散要受到细胞膜、与大分子结合等限制。对运动受限质子与自由质子的扩散比较，可得组织的物理与生理特性。如：水分子扩散 速度为 60m/s与细胞尺寸相当，通过对水扩散研究间接了解细胞的完整性与病理性质。扩散成像法 (Diffusion)水分子的布朗运动voxel内有四个质子的迹径，采用 TE=100ms： 开始 ： TE/2 ： TE水分子的布朗运动是在微观范围内的随机运动，虽然路程长但位移小。扩散系数 D：单位时间内分子的位移的大小。Brownian Motion扩散与布朗运动有关之外，还与灌注，毛细血管有关。用 IVIM(Intra Voxel Incoherent Motion)定义分子随机运动。IVIM信号通过 Voxel中质子的相位变化来反映，激励后 Voxel内分子共相位，当使用梯度回波 (GE)时，质子会重新聚合，但由于 IVIM的存在，运动质子则不会重聚， 导致 信号降低 。Diffusion扩散 (Diffusion)静态质子，能产生自旋回波信号；而水，由于弥散运动，在 G1和 G2作用后积累的相位变化不一致。因此回波信号幅度下降。下降幅度与分子扩散有关。 常规 MR序列， IVIM导致信号损失较小， 因 测不出扩散。若 成 扩散像 ，要选择梯度场持续时间、间隔和幅度，约在 100ms左右产生与 IVIM有关的回波信号。DiffusionT2 150 300 600 1200 b: s/mm2DWI扩散梯度场关系计算基于两次 MR扫描：一次正常扫描一次为带扩散作用 MR扫描在计算中应考虑： 扩散与灌注的分离 限制和多相扩散 各向异性扩散扩散系数的计算Voxel内的质子相散是由扩散与灌注的共同作用的结果，由于灌注时的流量较大，可选用较小的 b使灌注血液产生相散。较大的 b使扩散作用明显。扩散与灌注的分离回波期间 (100ms)， 水分子运动范围比细胞大得多，若水分子不能通过细胞膜，则水分子的实际路径受到细胞壁的限制，称为受限制扩散。若细胞膜对于水分子可通透的，测得扩散系数也与 Voxel内质子的多种效应有关 (血管内、细胞内、细胞外质子运动 )。称为 ADC(Apparent Diffusion Coefficient)表观扩散系数。限制多相扩散由于扩散梯度具有方向，所测的 ADC也具有方向性，如一些白质区域 (胼胝体 )具有各向异性的水分子扩散。为了避免由于病变而导致的水分子的各向异性扩散，在进行扩散成像时就在不同方向上施加扩散敏感性梯度场 (三个正交方向 )，最后将所有方向的 ADC相加，产生 ADCt。各向异性扩散相位 (Y) 频率 (X) 层面 (Z) 平均b=50b=1250ADC不同方向施加扩散梯度场各向异性扩散二不同方向进行扩散成像，计算 ADC扩散是三维的，一般对空间的三个正交方向进行测定，再得到平均 ADC。扩散系数 ADC不同组织扩散系数 (ADC)：脑脊液： ADC=3200 mm2/s 灰质： ADC=800 mm2/s白质： ADC=600 mm2/s 获得 DWI比 ADC图像方便，通常也能提供较多信息， DW是一种长 T2加权扩散像， ADC效应较小，所以通常用于与 ADC像比较。一般常规 T2加权像， b=0， 无扩散梯度场作用。灌注与中风由于血管狭窄或急性中风，导致局部区域血液流动受阻，灌注量的减少。脑组织在一定程度内具有自动调节灌注量下降所致的障碍功能，通过局部动静脉的扩张来增加 rCBF， 使rCBF维持在一个正常水平，当灌注量再下降时，这种自身调节功能丧失，导致 rCBF下降，便脑组织局部开始缺血，并使细胞功能失调。灌注与中风若局部缺血过程发展不快，此时体内平衡通过增加氧耗，则细胞仍然可以存活。若局部缺血情况加重，能耗加剧，从而影响脑细胞，导致不可逆损伤 (梗塞 )，此时 rCBF急速下降。能量缺乏引起细胞膜去极化 (Na+/K+泵功能衰退 )，导致离子进入细胞和水分子集聚 (细胞水肿 )，脑水肿的形成更加使微血管变得狭窄。扩散成像与中风在超急性局部缺血时 ADC会降低 20-60%，诊状出现 2小时左右， ADC开始明显降低，此时 T2加权像仍显示正常。 ADC下降并不说明已形成永久损伤，梗塞后几天， T2加权像出现高信号， CT出现低密度影，但 ADC恢复，约 10天左右时间达到甚至超过正常值。利用该方法可以区别新旧梗塞区域