DWI和MRS在神经系统疾病中的应用.ppt

DWI和MRS在CNS诊断的应用 浙医一院放射科楼海燕 弥散加权成像 Diffusion weightedimaging物理学基础 SEEPI临床应用 诊断ACI acutecerebralinfarction DWI高信号 ADC值降低但是 出血 脓肿 淋巴瘤 CJD等同样可以鉴别诊断 关键 临床应用 1缺血性脑梗塞 缺血性脑梗死 发生过程中 细胞水肿 水分子弥散受限94 敏感性和100 特异性诊断ACI病变进展中时间问题DWI和PWIDWI病灶的可逆性可靠性 假阴性 假阳性其它 HIE等 Timecourse ADCValues x10 3mm2 sec ofIschemicLesionsduringDifferentTimeIntervalstable WhatIstheEvolutionofAcuteStrokeonDWImagesandADCMaps DWimages ThesignalintensityofacutestrokeonDWimagesincreasesduringthe1stweekaftersymptomonsetanddecreasesthereafter however itremainshyperintenseforalongperiod upto72daysinthestudybyLansbergetal 3 Thispatternismostlikelytheresultoftwofactors initiallytoreduceddiffusionandthereaftertoincreasingT2 T2 shine through BecausetheDWimagingsignalremainshyperintenseforalongperiod itisnotidealforestimatinglesionage ADCvalues ItisacceptedthatADCvaluesdeclinerapidlyaftertheonsetofischemiaandsubsequentlyincreasewiththe flip flop fromdarktobright7 10dayslater 4 8 Thispropertymaybeusedtodifferentiatethelesionsolderthan10daysfrommoreacuteones Diffusion perfusionmismatch DWI和PWI评价半暗带 一般认为 DWI反映不可逆性梗死中心区PWI反映缺血区的血流灌注损伤以下几种损伤形式 PWI DWI 70 未经溶栓 溶栓PWI DWI 大面积脑梗死灶 乏侧支 早期不可逆损伤PWI DWI 10 超早期自发再通 小梗死灶 临床 弥散不匹配预测推定缺血半暗带的特异性高Prosser等用卒中严重程度 美国国立卫生研究院卒中量表 NIHSS 评分 与DWI损害体积的临床 弥散不匹配 clinical diffusionmismatch CDM 替代PWI2DWI不匹配 并与后者进行了比较 其结果发表在最近出版的Stroke上CDM可能是一种有效的选择早期卒中溶栓治疗候选者的工具 能避免与PWI相关的额外扫描时间和阅片问题 假阴性 假阳性 假阴性 脑干 深部灰质核团的小腔隙梗死灶性的低灌注 MTT延长 rCBV减低 随访的DWI呈高信号假阳性 误诊病例 脑脓肿和肿瘤 粘滞度增加的脓肿和密集细胞肿瘤 处理 前者强调正常DWI表现和持续中风样表现的早期随访复查的重要性 后者强调常规T1 T2的结合 鉴别诊断VenousInfarction Differentialdiagnosisofarterialandvenousstrokemaybeimpossible 鉴别Cerebritis theearlycapsulestagesofcerebralabscesseshavebeenreported 53 54 58 onDWimages 研究显示脑炎时DWI可显示不同异常信号 其信号高低或弥散加权系数 ADC 与脑炎发病时间或不同阶段的病理改变有关 在急性期DWI呈异常高信号或ADC值减低 急性期在DWI上显示高信号 这可能为病灶区脑实质充血 水肿 血管周围炎症引起脑组织缺血等导致水弥散明显下降所致 亚急性期DWI高信号减弱 由于炎症反应和脑水肿逐渐消退 水弥散限制减轻 ADC开始升高 慢性期DWI上呈低信号或ADC增高 可能与脑软化坏死或白质脱髓鞘有关 鉴别肿瘤 胶质母细胞瘤转移瘤脑脓肿淋巴瘤 鉴别出血 AbstractDiffusion weightedMRI DWI isusedinthediagnosisofacuteischaemicdiseaseofthebrain butitisnotclearwhetherornotitcanbeusedtodifferentiateanacutehaematomafromaninfarct OurpurposewastoidentifyanycharacteristicfeatureofacutehaematomaswhichcanberecognisedonDWIandtoevaluatetheusefulnessofDWIinacutecerebralstroke WeexaminedninepatientswithacutehaemorrhageusingCTandMRIincludingDWI Wemeasuredthevolumeandapparentdiffusioncoefficient ADC ofthehaematomas AllshowedheterogeneoussignalonDWI andthecentreofthelarge 20ml haematomasespeciallyamixedpatternwithhighandlowsignal Thecharacteristicfeatureofacutehaematomaswasaperipherallow signalregion foundinallsubjectsregardlessofthesizeofthehaematoma acuteinfarctsdidnotshowthis Thislow signalrimonDWImaybeusefulfordifferentiatinganacutehaematomafromaninfarct ADCvaluesofHyperacuteHematomasduringDifferentTimeIntervals 鉴别MS 鉴别CJD ThetypicalpresentationofsporadicCJDonMRimagesincludeshighsignalintensitiesinthebasalganglia putamen caudatenucleus andcortex DWimagingismoresensitivethanT2 orprotondensity weightedimagingindetectingcorticalabnormalities TheDWimagesmayprovideadiagnosticclueinearlydetectionofCJD MRI和MRS的区别 MRIVSMRS数字图像 解剖信息频谱频率编码用于空间定位频率编码化学信息利用水 脂肪信号作对比避免水 脂肪信号干扰整个场强变化局部场强变化各向同性无需对兴趣区匀场要求对兴趣区附加匀场所有信号作出贡献选择性信号作出贡献每一层厚的采集整个容积的采集 1HMRSofthehumanbrainat7Tesla NAA CrPCr Glu Gln NAA Asp STEAMTE 6msTR 5sVOI 8mlNT 160 Tkacetal Magn Reson Med 46 451 2001 1HMRSofhumanbrainatdifferentfields Gruetteretal JMR135 2601998 Tkacetal MRM46 451 2001 1 5Tesla NAA Cr Cho N 乙酰天门冬氨酸 NAA 2 04ppm 含胆碱的化合物 Cho 3 22ppm 肌酸和磷酸肌酸 Cr N CH33 0ppm和N CH23 9ppm 谷氨酸 谷氨酰氨 Glu2 2 2 4 Gln3 6 3 8 Glx 肌醇 mI 3 27 3 52 3 61ppm MRS测得之代谢物 甘氨酸 Gly3 56ppm 脂质 Lip1 3ppm Lip0 9ppm 乳酸 Lac1 33ppm 丙氨酸 Ala1 47 0 9ppm 大分子化合物 MM5 4 2 9 2 25 2 05 1 4 0 87ppm 谷胱甘肽 GSH约2 9 3 8ppm MRS测得之代谢物 乙酸盐 Acetate Ac 1 92 丁二酸盐 琥珀酸盐Succ2 24ppm 厌氧酸 1 5ppm 天门冬氨酸 Asp2 65 2 82ppm 丝氨酸 Ser3 83 3 94 3 98ppm MRS测得之代谢物 丙酮酸盐 Py2 36ppm 见于寄生虫囊肿 r 氨酪酸 r 氨基丁酸GABA多峰 1 89 2 28 3 01 选择性GABA测量 多峰中心为3 01 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 Val Leu I Leu0 95 1 05与MM重叠 2 26与GABA重叠 3 6与MI重叠 见于脑脓肿 MRS测得之代谢物 CommonlydetectableBrainMetabolitesatlowfieldstrength 1 5T N 乙酰天门冬氨酸 acetylaspartate NAA 2 02ppm 单尖峰 存在于成熟的神经元和脑白质的轴突内 少突胶质细胞可以产生少量的NAA 成熟神经元活性的特异标志 反映神经元功能和数量的变化包含NAA和N 乙酰天冬氨酰谷氨酸 N acetylaspartylglutamate NAAG 参与神经细胞蛋白合成调节 脂质合成 渗透压维持 细胞膜转运 维持脑兴奋和神经递质的代谢脑损伤或脑组织病变时 NAA普遍下降或消失 Cavana脑病 海绵状脑病 时 NAA唯一升高 胆碱复合物 Cholinecompounds Cho 3 23ppm 包含磷酸胆碱 phosphocholine 磷酸甘油胆碱 glycero phosphocholine 占80 和游离胆碱其一 细胞膜磷脂代谢的成分 反映细胞膜的合成与分解程度 其二 是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱 卵磷脂 的前体 脑肿瘤性病变和脱髓鞘性病变中 Cho显著升高 肌酸 Creatine Cr 3 03ppm 3 94ppm包括肌酸 creatine 和磷酸肌酸 phosphocreatine 高能物质的储备分子 传递磷酸键并维持细胞内的ATP水平组织的细胞密度影响着肌酸水平在体内相对稳定 MRS作为一个内参评价其它各代谢物的变化 乳酸 Lactate Lac 1 33ppm 双尖峰 无氧糖酵解的终产物 提示有氧呼吸不再有效进行 正常脑组织中不存在当TE从短TE 35 变为长TE 144 时 Lac峰会发生翻转 病变区的炎症反应和 或 严重的组织损伤如脑肿瘤 脓肿 囊肿及梗塞时会出现乳酸峰 无特异性 肌醇 Myo inositol mI 3 56ppm 多个尖波 10 的信号强度是由Glycine贡献的在胶质细胞的渗透压调节方面起作用 并反映胶质细胞的增殖变化和反应性胶质增生胶质细胞标记 谷氨酸及谷氨酰胺复合物 Glu Gln glutamine glutamate Glx GLx峰由三个甲基峰贡献 即 CH CH2及 CH2 其中GLx 位于3 76ppm处 GLx 位于2 0 2 5ppm范围 由于其化学位移范围覆盖大 相位调制较复杂 常与其它波峰有重迭 在1 5TMRI MRS系统不易界定谷氨酸是一种兴奋性神经递质 在线粒体代谢中具有重要功能 氨基丁酸是谷氨酸重要的代谢产物 谷氨酰氨参与解毒和神经递质活动 谷氨酰胺及谷氨酸复合物是抑制性神经递质 氨基丁酸的前体 具有兴奋毒性作用 在肝性脑病和脑的缺血缺氧状态下增高 脂质 lipid Lip 脂质峰位于0 8 1 2 1 5和6 0ppm处 脑肿瘤中这些代谢物的增加可反映组织坏死的进展TE短时 易和Lac峰重叠 增加TE 144 时 Lip峰不发生反转 BasicStepsofMRS 临床应用 神经退行性疾病 AD PD ALSAD阿尔茨海默病 Alzheimer sdisease AD 患者的NAA水平在海马 颞叶 额叶 枕叶及脑白质均明显降低 海马的代谢异常早于体积的萎缩mI Cr增高早于NAA Cr降低 0 7提示ADPD基底节MRS无异常 PS出现NAA Cr NAA Cho降低 ALS沿运动通路区域的NAA Cr降低 中央前回 脑桥 延髓 急性脑梗死 MRS 急性脑缺血 Lac明显升高 组织缺血 不可逆损伤NAA降低 NAA轻度降低 正常的区域代表半暗带Cr和Cho峰的改变不如Lac和NAA那样恒定 TIA发作后的3天内 进行MRS检查 发现功能异常区的NAA Cr无明显异常改变 而Lac峰升高 提示脑局部低灌注可能导致乳酸浓度升高 预示该区是可能发展成脑梗死的高危区域 多发性硬化 MS的病理改变以炎症 脱髓鞘和轴索缺失为特征常规MRI在监测MS的疾病活动性以及病灶总量与临床表现之间的相关性很弱NAA Cr比值降低 为 轴索假说 提供了证据 即MS患者的慢性临床神经功能障碍是由于轴索损害所致 Cho Cr比值升高 表明在MS患者的脑部病理改变中存在急性脱髓鞘和炎症NAA Cr比值与EDSS评分 扩展的功能障碍分级法 相关性有争议 癫痫 颞叶癫痫 MRS检查发现颞叶癫痫病灶侧颞叶NAA峰减低 Cr和Cho峰升高 MRS的定位诊断与EEG和PET结果有很高的一致性 国内外均以NAA Cr Cho 比值作为颞叶癫痫定量诊断指标 该值降低被认为是定量诊断最敏感的指标之一 海马短TE单体素波谱 单侧NAA Cr Cho 11 15 提示癫痫灶 颞叶外癫痫大脑皮层 额叶 中央后回 波谱显示NAA Cr Cho 较对照组减低 脑积水 磁共振波谱 代谢性疾病 遗传性脑白质营养不良基因缺陷导致中枢神经系统的髓鞘形成 髓鞘维持和髓鞘分解的代谢异常 分类 溶酶体病 脂质沉积症 粘多糖沉积症 线粒体病 leigh s病 线粒体脑肌病过氧化物酶体病 ALD氨基酸尿症 苯丙酮尿症 影像学鉴别特征 髓鞘化的完全丧失 几乎完全脱失 Canavandisease Pelizaeus MerzbacherD 主要额叶白质受累 Alexander sdisease MLD主要枕叶白质受累 adrenoleukodystrophy基底节对称性高密度影 Krabbedisease globoidcellleukodystrophy 增强后出现对比强化 Adrenoleukodystrophy Alexanderdisease皮层下弓形纤维相对保留 MLD GLD 波谱表现 体素位于异常信号的白质区域和正常表现的白质区 同侧和对侧 用于对照 表现 NAA NAA Cr Cho Cho Cr mI mI Cr Lac Lip可见 Glx Glx Cr 金阳 男10岁 因走路不稳7月就诊 血浆长链脂肪酸C26 C22 0 076 参考值0 011 0 023 C26增高 C22下降 磁共振波谱改变 SVPRESS35 金阳 男10岁 其它脑白质病的磁共振波谱改变 MLD MRS特征的mI显著增高 白质病变区mI NAA 2 GLD 顶叶白质区mI和Cho显著增高 Cr中等升高 NAA下降 可见Lac峰群 Alexanderdisease 受累脑白质区和基底节 皮层灰质的mI明显升高 NAA降低 伴随Lac升高 Cho的升高与年龄相关 KruseB JNeuro1993 241 68 74BrockmannK JNeurol2003 250 300BrockmannK Neurology 2003 60 819 25 Alxanderdisease 血浆长链脂肪酸证实ALD 彭星 男10岁 MRS同样的右侧病灶区采集谱未显示明显的mI峰 0 9 1 4ppm处明显的乳酸和脂质峰 Cho峰增高显著 其它代谢异常疾病 Wilson病苯丙酮尿症Leigh病 亚急性坏死性脑脊髓病 糖原贮积症 脑肿瘤 星形细胞瘤 异常增生星形细胞侵犯正常神经元 典型表现Cho显著升高 NAA显著下降 Cr中等下降NAA Cr比值下降和Cho Cr比值升高LAC峰可出现 LAC峰的存在不能反映肿瘤的良恶性 但其浓度的增加反映肿瘤的缺氧程度利用NAA Cr NAA Cho Cho Cr及LAC Cr比值可对肿瘤进行分级 但以NAA Cho及Cho Cr反映肿瘤级别比较稳定 可判断肿瘤复发 残存与术后瘢痕及放疗改变 间变性星形细胞瘤 胶母细胞瘤 Bacterialabcess Succ 丁二酸盐Ac 乙酸盐 寄生虫感染 脑囊虫病 包虫病 特异性波峰 pyruvate py 2 4ppm处的丙酮酸可见于泡状棘球蚴病 包虫病 和脑囊虫病 脑血吸虫感染 脱髓鞘性假瘤 Inourpatient thereisamarkedincreaseinCho Cr slightreductioninNAA CrandsomeLac aspectroscopicpatternseeninpatientswithprovenhighgradegliomas Cho Crhasconsistentlybeenfoundtobeelevatedingliomasasinanyprocessthatcauseshypercellularityandincreasedmembraneproliferatio