磁共振扩散加权成像在脑脓肿诊断与鉴别诊断中的应用.doc

磁共振扩散加权成像在脑脓肿诊断与鉴别诊断中的应用【摘要】 目的：评价磁共振扩散加权成像（DWI）在脑脓肿诊断及与颅内囊性、坏死性肿瘤鉴别诊断中的应用价值。方法：对14例脑脓肿与17例颅内囊性、坏死性肿瘤的DWI信号特征进行分析，测量并比较病灶的表观扩散系数 (ADC) 值、病灶与对照区的ADC值比率(ADC率，rADC)。结果: 全部脑脓肿病例(14/14)在DWI上均显示为程度不等的高信号，12例(12/14)在ADC图上呈低信号，平均ADC值为（0.620.29）10-3mm2/ s，平均rADC为0.770.36；囊性、坏死性肿瘤有15例(15/17)在DWI上显示为低信号，16例(16/17)在ADC图上呈高信号，平均ADC值为（2.370.70）10-3mm2/ s，平均rADC为3.241.08。统计分析显示脑脓肿与囊性坏死性肿瘤的平均ADC值及rADC的差异均有显著性意义（P0.05，说明可以认为它们来自同一总体; 两组各自病灶与对照区ADC均值的配对样本t检验分别示p0.05(脓肿组)、p0.01(对照组)，差异有显著性；两组间病灶ADC均值的独立样本t检验、两组间rADC均值的独立样本t检验均示p0.01，差异非常显著（表2）。3.将DWI诊断脑脓肿的标准设为在DWI上病灶呈高或稍高信号， ADC图诊断脑脓肿的标准为在ADC图上病灶呈低或稍低信号，等价于rADC1，DWI+ADC图诊断标准为上述两项兼具，进行脑脓肿诊断试验评价，灵敏度、特异度等评价结果见表3。讨论磁共振扩散成像（DWI）是一种对水分子扩散运动敏感的成像技术，与以往常规MRI T1WI、T2WI不同，它使磁共振成像对人体的研究深入到了更微观的水平，可反映人体组织的空间信息及病理生理状态下各种组织成分之间水分子交换的功能状况(2)。 在DWI图上图像的对比主要取决于组织内水分子的扩散运动快慢，扩散快的组织由于信号衰减明显而呈低信号，扩散慢的组织由于信号衰减小而呈高信号。组织的T2效应在DWI信号形成中亦起一定作用，但随着扩散敏感系数（b）的逐渐增大而减弱。扩散敏感系数（b）用来表示扩散对比的程度，较大的b值具有较大的扩散权重，并引起较大的信号下降， T2的影响减小。表观扩散系数(Apparent Diffusion Coefficient ，ADC)是用来表示组织内水分子扩散快慢的指标，ADC=In(S2/S1)/(b1-b2)，其中S1、S2表示在不同扩散敏感系数b1、b2条件下扫描所得图像的信号强度；通过软件将各个像素的ADC整合为一幅灰度图即为ADC图。在ADC图上T2效应的影响已被消除，ADC图上的信号强度高低与物质内水分子的扩散速度快慢是完全一致的(3)。本研究中14例脑脓肿有13例在DWI上呈高信号，1例为稍高信号；在ADC图上，12例表现为低信号，另有2例分别为高和稍高信号。17例囊性、坏死性肿瘤在DWI上有15例呈低信号，2例分别呈高和稍高信号；在ADC图上有16例呈高信号，1例呈低信号。2组在DWI及ADC图上的信号差异极其明显，文献认为上述信号的差异是由于脓肿与囊性、坏死性肿瘤病灶内水分子的扩散存在着根本的差异(3-6)。由于在脓腔内包含较多复杂的成分，如蛋白质、大量炎性细胞、坏死组织、渗出液等，因而粘滞性较强，脓腔内的水分子与羧基、羟基以及大分子上的氨基酸群相结合，导致水分子的扩散受限，ADC值下降，在DWI上产生高信号，在ADC图上则呈低信号。而囊性、坏死性肿瘤病灶内包含一些细胞碎屑、少量炎性细胞、浆液，成分较简单，粘滞性低，水分子扩散无受限，甚至超过正常脑组织，因而ADC值升高，在DWI上形成低信号，在ADC图上则呈高信号（）。本组有2例脑脓肿在ADC图上呈较高信号，其中1例在ADC图上表现为高信号的脓肿患者，病灶源自2年前外伤形成的血肿软化灶继发感染， ADC值较高可能是由于脓腔较稀薄和陈旧性血肿中顺磁性物质干扰所致；另1例在ADC图上信号稍高的脓肿病例, 可能与经过较长时间抗生素治疗而导致脓腔内液态性质发生改变有关（）。1例胶质瘤伴出血的病灶在DWI和ADC图上分别呈高和低信号（图3），类似脑脓肿表现，可能与出血早期有关，因其可导致病灶粘稠度增加，还可导致病灶内磁化率的改变（，）；另例胶质瘤在DWI和ADC图上均呈稍高信号，手术中见坏死物呈奶酪状，可能与病灶粘滞度较一般囊性胶质瘤为高有关，病灶的T2隐含效应（T2 shine-through effect）也可能与DWI上信号增高有关（，）。文献报导在转移瘤的坏死早期，病灶的细胞毒性水肿区扩散受限，在DWI和ADC图上可分别表现为高和低信号（，），在与脓肿鉴别中须特别引起注意。文献报导运用常规MRI T1WI+Gd增强扫描诊断脑脓肿的灵敏度及特异度分别平均为60、27.7（），本研究显示结合DWI和ADC图，诊断脑脓肿的灵敏度和特异度分别为84.6、94.1，显著高于文献报告。由于ADC图消除了T2效应的影响，因此其特异度较DWI为高，而将DWI和ADC图相结合的诊断方式，其特异度应不低于单用任何一种诊断方式。本研究显示结合DWI和ADC图，仍有15.4的假阴性率和5.9的假阳性率，因此结合常规MRI扫描及临床资料在脑脓肿诊断与鉴别诊断中仍是必要的的。当脓肿继发于陈旧性血肿或经抗生素治疗后，或囊性、坏死性肿瘤伴有出血、感染、坏死物较粘稠、坏死早期，诊断和鉴别诊断则变得较为困难。综上所述，磁共振扩散加权成像（DWI）能有效反映脓肿与囊性、坏死性肿瘤的不同液态性质，DWI高信号与ADC图低信号可作为脑脓肿诊断的重要依据，对提高脑脓肿的诊断率及与囊性、坏死性肿瘤的鉴别诊断具有重要价值。参考文献1 韩哲生，裘明德，康笃伦，等.脑脓肿147例临床分析.中华神经外科学杂志2001,17(5):313-315.2 赵修义. 磁共振扩散加权成像在肿瘤鉴别诊断种的应用. 国外医学肿瘤学分册. 2002,29(4）：269-271.3. J.H.M. Chan, E.Y.K. Tsui, L.F. Chau. et al. Discrimination of an infected brain tumor from a cerebral abscess by combined MR perfusion and diffusion imaging. Computerized Medical Imaging and Graphics. 2002,26:19-23.4 Shih-Chin Chang, Ping-Hong Lai, Wei-Liang Chen, et al. Diffusion-Weighted MR features of brain abscess and cystic or necrotic brain tumors Comparison with conventional MRI. Journal of Clinical Imaging. 2002,26:227-236.5. Leuthard EC, Wippold FJ, Oswood MC, et al. Diffusion-weighted MR imaging in the preoperative assessment of brain abscesses. Surg Neurol 2002,58:395-402.6 Toshio Moritani, David A. Shrier, Yuji Numaquchi, et al. Diffusion-weighted echo-planar MR imaging: clinical applications and pitfalls A pictorial essay. Journal of Clinical Imaging. 2000,24:181-192 . bisu T, Tanaka C, Umeda M, et al. hemorrhagic and nonhemorrhagic stroke: diagnosis with diffusion-weighted and T2- weighted echo-planar MR imaging. Radiology. 1997,203:823-828.8Holtas S, Geijer B, Stromblad L-G, et al. A ring-enhancing metastasis with central high signal on diffusion-weighted imaging and low apparent diffusion coefficients. Neuroradiology. 2000 ,42:824-827.表1 脑脓肿与囊性、坏死性肿瘤的DWI及ADC图信号比较疾病分类DWI信号 ADC图信号高或稍高低或稍低高或稍高低或稍低脑脓肿（n=14）14(100%)/2(14.3%)12(85.7%)囊性、坏死性肿瘤（n=17） 胶质瘤(n=10)2891 转移瘤(n=5)/55/ 血管母细胞瘤(n=1)/11/ 听神经瘤(n=1)/11/ 总计2（11.8）15(88.2%)16(94.1%)1(5.9%)注: 在DWI及ADC图上均无等或混杂信号病例 表2 脑脓肿与囊性、坏死性肿瘤的ADC值与rADC比较疾病例数ADC值（10-3mm2/ s）tprADC病灶(xs)对照区(xs)脑脓肿囊性、坏死性肿瘤14170.620.292.370.700.800.100.770.11-2.4378.5980.050.010.770.363.241.08t-8.6960.845-8.172p0.050.01 表3 各种脑脓肿诊断方法的诊断指标比较诊断方法灵敏度特异度假阴性率假阳性率DWIADC图DWI+ADC图10084.684.685.794.194.1015.415.411.85.95.9 图1，左顶脑脓肿，图a、b、c分别为增强扫描、DWI、ADC图。增强扫描病灶呈环形强化，脓腔在DWI及ADC图上分别表现为高和低信号。病灶和对照区的ADC值分别为0.4410-3mm2/ s、0.7310-3mm2/ s，rADC0. 6。图2，左顶胶质瘤，图a、b、c分别为增强扫描、DWI、ADC图。增强扫描病灶呈环形强化，囊变坏死区在DWI及ADC图上分别表现为低和高信号。病灶和对照区的ADC值分别为2.9310-3mm2/ s、0.7810-3mm2/ s，rADC3.76。图3，左顶胶质瘤伴出血，a、b、c分别为T1WI、DWI、ADC图。T1WI可见病灶周围有高信号出血带，内部亦有出血影；病灶在DWI和ADC图上分别为高和低信号，与脑脓肿表现相似。病灶和对照区的ADC值分别为0.5410-3mm2/ s、