神经影像学新进展在神经外科中的应用2012111

,神经影像学新进展,王 梅 云,河南省人民医院放射科,影像学检查方法,头颅X线平片（CR，DR）X线血管造影（DSA，DA）CT常规CTCT血管成像（CT Angiography， CTA)CT灌注成像（CT perfusion， CTP）MRI常规MRI磁共振血管成像（MR Angiography， MRA )磁共振扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI)磁共振灌注加权成像（Perfusion Weighted Imaging, PWI)扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI)磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI)动脉粥样硬化斑块成像（Plaque Imaging)磁共振波谱成像（MR Spectroscopy, MRS)血氧水平依赖（Blood oxygen denpendent,BOLD)氨基质子转移（Amide Proton Transfer,APT）其它：多普勒超声，ECT，SPECT，PET，PET-CT,PET-MR,影像学检查方法-MR,常规MRI磁共振血管成像（MR Angiography， MRA )磁共振扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI)磁共振灌注加权成像（Perfusion Weighted Imaging, PWI)扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI)磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI)动脉粥样硬化斑块成像（Plaque Imaging)磁共振波谱成像（MR Spectroscopy, MRS)血氧水平依赖（Blood oxygen denpendent,BOLD)氨基质子转移（Amide Proton Transfer,APT）,常规MRI,T1WI T2WI FLAIR,MR血管成像,三维重建多方位动态观察评价缺血区供血动脉情况脑MRA无需对比剂，简单、快速、无创,磁共振扩散加权成像（DWI）,DWI提供真实描述组织水分子扩散相对速度的图象对比。与传统的MR技术不同，提供了一种新的影像对比。表观扩散系数（Apparent diffusion coefficient，ADC）：描述DWI中不同方向的分子扩散运动的速度和范围。ADC值与DWI信号呈负指数关系。,DWI ADC,04:48,8,DWI上高信号病灶,细胞毒性水肿:急性梗死，外伤，脑炎等细胞密度高，细胞外间隙小： 淋巴瘤、PNET等 粘滞度高： 脓肿 表皮样囊肿等,DWI在脑缺血中的应用,早期诊断脑缺血鉴别新旧梗死灶评价缺血半暗带,1h CT,3h MRI T2WI,3h DWI,5d CT,缺血半暗带(Ischemic Penumbra),缺血半暗带： PWI DWI,DWI PWI,04:48,12,DWI在颅内占位性病变的应用,颅内环形强化灶的鉴别（胶质母细胞瘤、转移瘤与脓肿）蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别 肿瘤恶性程度的鉴别诊断一些肿瘤：如PNET，淋巴瘤，转移瘤等 早期检测放疗和化疗反应,04:48,13,颅内肿瘤影响DWI的因素,肿瘤细胞数目、大小和排列：肿瘤细胞数目密集、体积较大或者具有特殊的空间排列均可能限制水分子扩散。如淋巴瘤、髓母细胞瘤、原始外胚层肿瘤（PNET）等，DWI表现为明显高信号，具有相对特征性。细胞内细胞器的数目和大小：一般来说，肿瘤细胞异型性越高，细胞器越丰富，体积越大，主要有细胞核（包括染色质）、核小体、高尔基体等，将降低细胞内水分子的扩散。,04:48,14,颅内肿瘤影响DWI的因素,细胞间隙：大的间隙对细胞外水分子的运动影响不大，小的间隙则限制其运动。合并微囊变、微梗死、出血、钙化等均可以引起扩散运动产生变化。T2穿透效应的影响。,04:48,15,DWI在颅内占位性病变的应用,颅内环形强化灶的鉴别（胶质母细胞瘤、转移瘤与脓肿）肿瘤恶性程度的鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别 诊断一些肿瘤：如PNET，淋巴瘤，转移瘤等 早期检测放疗和化疗反应,04:48,16,颅内环形强化灶的鉴别,常规MRI表现相似，DWI可以鉴别，敏感性93.3，特异性90.9。脑胶质瘤、转移瘤的囊变/ 坏死：主要因为肿瘤生长迅速,病变中心缺血等引起坏死，坏死灶中的细胞数量少,液体清亮,黏稠度低,因而水分子的弥散运动不受限，于DWI 像上表现为低信号；脑脓肿则由于主要含大量黏液,其内含有细菌、炎性细胞、黏蛋白、细胞碎屑等,较高的黏稠度和大量的炎性细胞限制了水分子的运动,因此DWI 上呈高信号。,T2WI,T1WI C+,DWI,胶质母细胞瘤与脓肿,04:48,18,小心误诊！,脓肿,04:48,19,转移瘤,T2WI T1WI+C DWI ADC,04:48,20,脓肿,间变性星形细胞瘤,转移瘤,04:48,21,DWI在颅内占位性病变的应用,颅内环形强化灶的鉴别（胶质母细胞瘤、转移瘤与脓肿）肿瘤恶性程度的鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别 诊断一些肿瘤：如PNET，淋巴瘤，转移瘤等 早期检测放疗和化疗反应,04:48,22,DWI对胶质瘤分级诊断的价值,高级别胶质瘤的瘤体实质值明显低于低级别胶质瘤,主要是由于脑肿瘤恶性程度越高,细胞数目越多,细胞间隙越小,而且细胞异型性增高,核浆比加大,导致水分子弥散更加受限。,04:48,23,II级星形细胞瘤vs胶质母细胞瘤,苗延巍，中国医学影像技术，2005（21）5：5761,04:48,24,良恶性脑膜瘤的鉴别,恶性,良性,04:48,25,DWI在颅内占位性病变的应用,颅内环形强化灶的鉴别（胶质母细胞瘤、转移瘤与脓肿）肿瘤恶性程度的鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别 诊断一些肿瘤：如PNET，淋巴瘤，转移瘤等 早期检测放疗和化疗反应,04:48,26,表皮样囊肿与蛛网膜囊肿的鉴别,表皮样囊肿：因含有脂类、大分子物质等成分,其内容物的运动能力低,DWI上与脑实质的信号近似,表现为等或稍高信号,相应的ADC值亦低于脑脊液。蛛网膜囊肿：因含有大量的自由水分子,其信号强度则与脑脊液类似,于DWI上呈低信号,ADC 图像上呈高信号。,04:48,27,T1WI C+,T2WI,DWI,表皮样囊肿，DWI上信号很高,蛛网膜囊肿，在所有MRI序列上，信号都类似于CSF。,04:48,28,DWI在颅内占位性病变的应用,颅内环形强化灶的鉴别（胶质母细胞瘤、转移瘤与脓肿）肿瘤恶性程度的鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别 诊断一些肿瘤：如PNET，淋巴瘤，转移瘤等 早期检测放疗和化疗反应,04:48,29,淋巴瘤,T1WI C+,T1WI C-,T2WI,FLAIR,DWI,04:48,30,DWI在颅内占位性病变的应用,颅内环形强化灶的鉴别（胶质母细胞瘤、转移瘤与脓肿）肿瘤恶性程度的鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别 诊断一些肿瘤：如PNET，淋巴瘤，转移瘤等 早期检测放疗和化疗反应,04:48,31,成功的放疗或化疗可导致肿瘤细胞明显损失，表现为细胞膜完整性丧失和随后肿瘤细胞密度降低。 因为肿瘤细胞减少，组织间隙提及增大，导致损伤的肿瘤组织内水扩散运动增加。,早期检测放疗和化疗反应,04:48,32,早期检测放疗反应,治疗前T1WI C+,治疗前 ADC 图 (b=4000),肺癌脑转移病人放疗过程中ADC值增加,治疗2月后病变消失。,治疗后7天 ADC图 (b=4000）),治疗后60天T1WI C+,DWI在颅内其它疾病的应用,颅内出血外伤,33,脑实质内出血,04:48,38,外伤,男性，18岁。 有外伤病史。T2WI,T2*-GRE,FLAIR未见异常。DWI示左颞灰白质交界处及右侧额叶分别见高信号损伤，ADC呈低信号（箭头）。,体素不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）,多b值弥散成像无创可反应肿瘤血流灌注及扩散信息,39,常规T1 T2 DWI ADC,IVIM High b ADC,IVIM Low b ADC,3D ASL CBF,MR灌注加权成像（PWI）,动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast，DSC） MRI：双倍对比剂，高压注射器；动脉血质子自旋标记（arterial spin labeling，ASL）MRI：无创，可重复性。,DSC原理,利用顺磁性对比剂Gd-DTPA首过期间引起的MR信号改变，得到信号强度时间曲线。通过分析MR信号随时间变化情况，可以得到CBF、CBV、MTT、TTP等参数图。,动脉血质子自旋标记(ASL),灌注参数,CBF：反映每100克脑组织内每分钟的血流量。以毫升/100克/分(ml/100g/min)为单位。CBV：感兴趣区毛细血管和大血管的血管床容积。以毫升为单位。MTT：对比剂平均通过时间，以秒为单位。TTP：对比剂到达最高峰的时间，以秒为单位。中心容积定律：CBF = CBV / MTT,在脑缺血中的应用：评价缺血半暗带,男性，49岁。言语不清2天。 PWIDWI，存在缺血半暗带,治疗前后脑灌注情况评价,介入治疗前后,疗效评价(治疗前后),rCBV可反映肿瘤的血供情况判断胶质瘤的分级指导立体定向活检鉴别肿瘤复发与放射性坏死,在脑肿瘤中的应用,鉴别肿瘤复发与放射性坏死,磁敏感加权成像（SWI）,磁化率(Susceptibility)：一种物质在外加磁场作用下的磁化程度磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI）利用不同组织间磁化率的差异产生一种独特的对比这种对比不同于质子加权、T1、T2 及 T2*对比，是一种新的MRI 成像序列,河南省人民医院,磁敏感加权成像（SWI）,SWI对顺磁性物质如脱氧血红蛋白和含铁血黄素等高度敏感，对微出血灶的显示比2D梯度回波序列(GRE) 敏感3-6倍SWI被认为是静息态的BOLD，用以测量血氧饱和度 定量分析,GRE,SWI,中枢神经系统临床应用 Clinical application,脑、脊髓外伤 (trauma)血管畸形（vessel malformation) 脑肿瘤 (tumors) 钙化显示(calcification)脑卒中 (stroke)痴呆 (dementia),SWI 早期敏感检出微出血灶(Microbleed)显示弥漫性轴索损伤(Diffuse axonal injury,DAI)蛛网膜下腔出血（Subarachnoid hemorrhage）脑室内出血（Intraventricular hemorrhage),脑外伤 (Trauma),SWI,T2,弥漫性轴索损伤(DAI),T2* SWI,SWI对脑外伤微出血灶的显示(Microbleeding),蛛网膜下腔出血 (SAH),脑室内积血,CT SWI,脊髓损伤后出血与否对治疗和预后评估很重要由于脊髓很细，周围解剖结构较复杂，SWI在脊髓成像受到限制，故SWI迟迟未能在脊髓病变中得到应用我们与SWI技术的创始人美国E. Mark Haacke教授直接合作，首次开发出脊髓的SWI参数，评价SWI在检出颈髓损伤出血中的价值,脊髓外伤(Spinal cord injury),男，34岁，车祸伤6天，常规MRI示脊髓挫伤而SWI示脊髓出血,发表论文,SWI在脑出血中的应用,T2 SWI,海绵状血管瘤(Cavernous hemangioma)静脉畸形(Venous malformation)毛细血管扩张症(Telangiectasia),血管畸形（vessel malformation),海绵状血管瘤(Cavernous hemangioma),静脉畸形(Venous malformation),T2WI SWI,毛细血管扩张症(Telangiectasia),显示肿瘤血管和出血，有助于肿瘤分级和鉴别诊断基底节区生殖细胞瘤早期生殖细胞瘤的诊断,脑肿瘤(Tumor),胶质瘤(Glioma),T2WI SWI PWISWI显示胶质瘤内出血和静脉，有助于评估肿瘤血供，PWI显示肿瘤实质高灌注。高级别的肿瘤活动区含更多的血管，且容易出血。,胶质瘤(Glioma),T1WI+C SWISWI很好地显示了增强扫描没有显示的肿瘤内出血和静脉,基底节区病变：性质？,66天后复查，病灶增大,男，14岁，肢体无力2个月,Lou X. AJNR, 2009,放疗27天后复查，病灶缩小,生殖细胞瘤(Germinoma),Lou X. AJNR, 2009,放疗27天后复查,男，16岁，肢体无力、尿崩症3个月,生殖细胞瘤(Germinoma),Lou X. AJNR, 2009,基底节区早期生殖细胞瘤(early basal ganglia germinoma),早期生殖细胞瘤：最大径10mm，无囊变、坏死、出血；男性占绝大少数，通常纤维组织 脂质核,出血,钙化,脂质,T1 T2 PD 病理,斑块分类（形态和成分）,稳定斑块易损斑块 判断标准：脂质核的大小和成分，纤维帽的厚度，有无血栓形成，有无炎性反应或新生血管，钙化部位和程度，狭窄程度易损斑块特征：纤维帽破损，广泛的脂质坏死（40%)，斑块内出血，炎性细胞浸润明显，弥漫性钙化和纤维化等成分并存,右颈内动脉管腔狭窄率80%，斑块内信号不均匀，呈较高及等信号，为主要含脂质和纤维组织的复杂斑块,左颈内动脉血栓形成，横断面管腔内充盈高低混杂信号。MIP法重建可见左侧颈内动脉起始段闭塞。,DWI示左放射冠脑梗死(A)，MRA正常(B)，高分辨T2WI示MCA壁斑块形成(C)，远端血管无斑块（D）。,男性，26岁，发作性左侧肢体无力8天,磁共振波谱成像（MRS）,MRS研究人体能量代谢的病生理变化。是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步定性-化学指纹脑内主要代谢物含义N乙酰天门冬氨酸（NAA）神经元标志物胆碱（Cho）反映细胞膜代谢情况肌酸（Cr）脑组织能量代谢的提示物乳酸（Lac）无氧酵解的产物,磁共振波谱成像（MRS）,正常波谱图横轴为频率轴，纵轴为信号强度轴主要显示4个代谢峰，波峰下面积代表化合物浓度病理情况下还可显示其它代谢峰,04:48,95,代谢物化学位移,04:48,96,疾病 NAA Cr Cho Lac Lip aa肿瘤 - - -脓肿 梗死 - - -MS - - -癫痫 - - ,颅内常见病变的代谢物特征,星形细胞瘤与脑梗死、局灶性炎症的鉴别环形增强病变的鉴别肿瘤的定性诊断及良、恶性分级确定肿瘤边界、指导治疗方案肿瘤疗效评估,MRS在脑肿瘤中的应用,04:48,98,脑梗死和胶质瘤的鉴别,04:48,99,脑梗死和胶质瘤的鉴别,04:48,100,胶质瘤和转移瘤的鉴别,胶质瘤：NAA，Cho，Cr正常或转移瘤： NAA缺失，Cho，可见Lip,04:48,101,脑膜瘤,Cho,Lip,是常规扩散加权成像的发展直观显示梗死远端纤维束走行改变及其完整性评价病变与纤维束的关系指导治疗方案和帮助评估预后,扩散张量成像(DTI),血氧水平依赖MRI（Blood Oxygen Level Dependent, BOLD-MRI）,在体显示脑功能区评价病灶与相邻脑功能区的关系指导临床治疗和疗效评价,BOLD-MRI,04:48,110,功能区的移位,04:48,111,术中导航,BOLD,DTI,氨基质子转移成像（a