脑外DWI、MRS临床及原理

1、DWI、MRS临床及原理临床及原理河北医科大学第二医院河北医科大学第二医院 耿左军耿左军M R S氢质子共振峰氢质子共振峰化学位移（化学位移（ Chemical shift ） 因质子所处的化学环境不同，即核外电子云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。同质子在不同化合物中吸收信号的位置不同。 0=B0氢质子共振峰氢质子共振峰 在在1.5T场强下水和脂肪共振频率相差场强下水和脂肪共振频率相差220Hz(化学位移化学位移)，但是在这两个峰之间还有多种较低浓，但是在这两个峰之

2、间还有多种较低浓度代谢物形成的共振峰，如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。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。能使这些微弱的共振峰群得以显示。 MRS的种类的种类l 通过特定技术，可以对不同磁性原子核通过特定技术，可以对不同磁性原子核相关的代谢产物进行相关的代谢产物进行MRS分析，目前分析，目前研究较多的是研究较多的是1H、31P、13C、23Na及及19F的的MRS等等脑H-MRS共振峰种类和意义NAA-N-N

3、AA-N-乙酰天乙酰天冬氨酸冬氨酸 N -乙酰基的特征，化学位移位于乙酰基的特征，化学位移位于 2 .02-2.05ppm，最高峰，最高峰 神经元的一种标志，存在于神经元细胞核神经元的一种标志，存在于神经元细胞核降低降低见于生理源性（婴儿和老年人）和病理源性（肿瘤、缺血见于生理源性（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）。缺氧和梗死、癫痫、感染、脱髓鞘等）。升高升高仅见于海绵状脑白质营养不良病仅见于海绵状脑白质营养不良病神经退 Creatine肌酸l正常磁共振波谱图像第二高峰正常磁共振波谱图像第二高峰l脑组织能量代谢的提示物，峰度相对其它峰稳脑组织能量代谢的提示

4、物，峰度相对其它峰稳 定，常作为波谱分析时的参照物定，常作为波谱分析时的参照物l振动频率见于振动频率见于3.03ppm，附加峰见，附加峰见3.94ppm处处Choline胆碱l出现于细胞膜的磷脂代谢中，参与其代谢，反映细胞膜出现于细胞膜的磷脂代谢中，参与其代谢，反映细胞膜 的更新状态的更新状态l脑肿瘤时增高，且常与肿瘤的恶性程度成正比脑肿瘤时增高，且常与肿瘤的恶性程度成正比l振动频率见于振动频率见于3. 2ppmMyo-Inositol肌醇l 肌醇在肝性脑病、多形胶质母细胞瘤中峰值降低l 在胶质增生、高渗状态时增加l 振动频率见于3. 56ppmLactate乳酸l波峰形态特殊，具有双峰。在波

5、峰形态特殊，具有双峰。在TE时间时间144ms时倒置，时倒置，在在TE时间时间288ms时正向。时正向。l乳酸峰的出现提示脑内无氧糖酵解增加。也提示肿瘤病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。变的恶性程度较高。l振动频率见于振动频率见于1.32ppmLipid脂质l脂质多见于坏死性的脑肿瘤、高度恶性肿瘤脂质多见于坏死性的脑肿瘤、高度恶性肿瘤l与乳酸峰位置接近，可通过改变与乳酸峰位置接近，可通过改变TE时间将二者鉴别开时间将二者鉴别开l振动频率见于振动频率见于0.8、1.2、1.5、6.0ppm 谷氨酸谷氨酸 ( Glu )和谷胺酰胺（和谷胺酰胺（ Gln ) Glu

6、 是一种兴奋性神经递质，在线粒体代谢中起作用；是一种兴奋性神经递质，在线粒体代谢中起作用； r 一氨基丁酸是一氨基丁酸是 Glu 的重要产物；的重要产物； Gln 对神经递质的灭活和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，波峰位于总和表示，波峰位于 2 . 1 - 2 . 5ppm 之间。之间。 Glu 和和 Gln 升高见于梗死、梗死的恢复期、肝脏疾病等。升高见于梗死、梗死的恢复期、肝脏疾病等。1HMRS检查检查 l采集技术采集技术l点分辨选择波谱（点分辨选择波谱（point-resolved selec

7、tive spectroscopy, PRESS）技术）技术 l化学位移选择饱和法（化学位移选择饱和法（chemical shift-selecting saturation, CHESS）年龄的影响5d新生儿与成人脑部肿瘤脑部肿瘤一般情况下，一般情况下， Cho浓度越高，肿瘤恶性程度就越高浓度越高，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乳酸和脂质水平在转移瘤中比在星型细胞瘤中更高反Hunters angle星形细胞瘤星形细胞瘤颅内肿瘤颅内肿瘤脑白质正常谱线脑白质正常谱线Hunters angl

8、e)MRS应用：星形细胞瘤 I-II级男男/35/35岁，一周内晕倒岁，一周内晕倒2 2次次病理诊断：星形细胞瘤病理诊断：星形细胞瘤I-III-II级级室管膜瘤室管膜瘤NAA下降，下降，Cho增高增高/30/30，四肢乏力，反，四肢乏力，反应迟钝应迟钝3 3月月mImI明显升高，提示胶明显升高，提示胶质增生质增生星形细胞瘤级Cho/Cr比值l 星形细胞瘤级为2.150.26,l 星形细胞瘤级的比值为2.780.09,l 星形细胞瘤级的比值为5.400.16,l 各组间比较有统计学意义(p=0.043),l 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

9、、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。脑膜瘤脑膜瘤NAA峰消失，峰消失，Cho峰明显升高，提示脑外肿瘤峰明显升高，提示脑外肿瘤脑膜瘤脑膜瘤转移癌转移癌TR：1000; TE：144; 扫描矩阵：扫描矩阵：18*18时间时间：00:04:26预扫描时间：预扫描时间：00:00:47NAA降低，Cho升高女女/30/30岁，头痛岁，头痛1 1月月余余星形细胞瘤星形细胞瘤淋巴瘤淋巴瘤D W I基本概念基本概念l扩散系数扩散系数-Dl表观扩散系数表观扩散系数-ADCl扩散敏感因子扩散敏感因子-bb b 值值 b值是一个反应在序列

10、中施加梯度大小的量度值。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，散探测就越敏感。但整个图像的信号就越低，SNR就越差。就越差。 b值越小，施加的正反两个梯度的强度就越小，对弥值越小，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，散探测就越不敏感。但整个图像的信号就越高，SNR就越好。就越好。 在头部，在头部，b值一般为值一般为1000左右。在体部，左右。在体部，b值一般为值一般为300-800。磁共振弥散成像在原有脉冲序列的基础上

11、加上一对梯度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。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图影响影响DWI信号的因素信号的因素l b 值，弥散敏感因子值，弥散敏感因子l 表观弥散系数表观弥散系数 ( apparent diffusion coefficient, ADC)l 各向异性各向异性( anisotropy)l T2 WI多发性硬化T2透射效应（透射效应（T2-shine through）l 由于由于T2延长作用使

12、延长作用使DWI上出现高信号，但上出现高信号，但ADC值值增高增高l 若同时若同时ADC值下降，更增加值下降，更增加DWI上高信号上高信号l 采用幂图像（采用幂图像（EADC）消除）消除T2透射效应透射效应 高血压性脑病T2廓清效应（廓清效应（washout）l ADC值升高和值升高和T2WI高信号的综合结高信号的综合结果造成果造成DWI等信号等信号 l 常见于血管源性水肿常见于血管源性水肿急性血肿T2暗化效应（暗化效应（blackout）l 由于由于T2WI低信号而造成的低信号而造成的DWI低信号低信号l 多见于出血性病变多见于出血性病变l 通常发生顺磁性敏感伪影通常发生顺磁性敏感伪影DWI

13、 = T2WI + ADC弥散图像ADC图eADC图eADC = Sb=1000 / Sb=0eADC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常见的伪影l 运动伪影运动伪影l N/ 2 鬼影鬼影l 磁敏感性伪影与化学位移伪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DWIDWI临床应用临床应用l中枢神经系统l 超急性期和急性期脑缺血l 感染l 脱髓鞘病变l 肿瘤 多发性硬化急性细胞毒性斑块 陈旧瘢痕T2FlairDWIT1+CADCeADCl 多发性硬化（多发

14、性硬化（MSMS）：分期：急性期）：分期：急性期DWIDWI呈高信号，慢性病呈高信号，慢性病灶呈等信号，急性期硬化斑灶呈等信号，急性期硬化斑ADCADC明显低于慢性硬化斑。明显低于慢性硬化斑。l 可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。脱髓鞘病变l表皮样囊肿表皮样囊肿蛛网膜囊肿蛛网膜囊肿T2 FRFSET1 FlairDWIADC表皮样囊肿表皮样囊肿 蛛网膜囊肿蛛网膜囊肿 表皮样囊肿表皮样囊肿表皮样囊肿和蛛网膜囊肿 l常规MRI表现相似lDWI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

15、脓肿脑脓肿包膜期脑脓肿包膜期脓腔脓腔DWIDWI呈高信号，呈高信号，ADCADC平均值平均值0.600.60 10-3mm2/s10-3mm2/s霉菌感染，霉菌感染，DWI信号不均匀信号不均匀脑脓肿吸收期脑脓肿吸收期DWIDWI信号逐渐减低，信号逐渐减低，ADCADC平均值平均值1.461.461010-3 -3 mm2/smm2/s脑脓肿的组织学成分脑脓肿的组织学成分l DWI高信号：粘稠的脓液，细胞及高信号：粘稠的脓液，细胞及组织碎屑组织碎屑l T2低信号环：巨噬细胞吞噬含铁低信号环：巨噬细胞吞噬含铁及顺磁性物质及顺磁性物质坏死囊变脑转移瘤坏死囊变脑转移瘤DWI表现表现 肿瘤中央肿瘤中央D

16、WIDWI为低信号，平均为低信号，平均ADCADC值为值为1.81.81010-3-3mmmm2 2/s/s良性脑膜瘤图像良性脑膜瘤图像 T2WI T1+C DWI（等信号）（等信号）脑脑 膜膜 瘤瘤 伴伴 脑脑 浸浸 润润T2FLAIRT1WI + C常规常规MRIMRI显示为良性脑膜瘤的表现。显示为良性脑膜瘤的表现。DWIDWI上为高信号，上为高信号，ADCADC值降低提示细胞密度较高值降低提示细胞密度较高 DWIADC图良性脑膜瘤良性脑膜瘤 非典型性脑膜瘤非典型性脑膜瘤 良、恶性脑膜瘤的鉴别良、恶性脑膜瘤的鉴别l脑膜瘤在脑膜瘤在DWI上信号不定上信号不定l多数良性脑膜瘤在多数良性脑膜瘤在

17、DWI上为等信号，仅有上为等信号，仅有23%表现为略高信号，表现为略高信号，ADC正常或略有升高正常或略有升高l恶性脑膜瘤在恶性脑膜瘤在DWI上多呈明显高信号，上多呈明显高信号，ADC值降低。值降低。淋巴瘤淋巴瘤病灶病灶T1T1增强显示明显强化，增强显示明显强化，DWIDWI上也为高信号上也为高信号T1+CDWIT1WIT1+CT2FLAREADC淋巴瘤淋巴瘤病灶病灶T1T1增强显示均匀强化，增强显示均匀强化，ADCADC图上显示弥散受限图上显示弥散受限淋巴瘤（弥漫淋巴瘤（弥漫性大性大B细胞型）细胞型） 淋巴瘤多发病灶淋巴瘤多发病灶DWIDWI淋巴瘤淋巴瘤DWI高信号高信号l瘤细胞密集瘤细胞密集l核浆比高核浆比高l细胞器丰富细胞器丰富l瘤组织的细胞外瘤组织的细胞外 间隙缩小间隙缩小水分子扩水分子扩散受限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多形性胶质母细胞瘤 星形细胞瘤星形细胞瘤级级毛细胞型星毛细胞型星形细胞瘤形细胞瘤 髓母细胞瘤（髓母细胞瘤（10岁）岁）ADC范围范围平均ADC特殊I级级1.3021.9211.3021.9211.6591.659DNT2.5