DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究2006硕士论文郑州大学

郑州大学医学院2006年硕七毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究申请人娄晓宇推荐导师程敬亮郑州大学第一附属医院放射科河南郑州450052摘要背景和目的磁共振扩散加权成像DIFFUSIONWEIGHTEDIMAGING,DWI是目前能在活体上进行水分子扩散测量与成像的唯一方法，能反映人体组织的微观几何结构，细胞内外水分子的转移与跨膜运动、温度等变化。扩散成像在脑部的应用有着独一无二的优越性。脑肿瘤是一种严重危害人类健康的疾病，近年来发病率呈上升趋势，CT和常规MR可以提供脑肿瘤的定位，明确肿瘤侵犯的程度和范围，并对脑肿瘤的组织类型作出初步估计，但难以准确反映脑肿瘤的级别及微观组织状态，现在许多学者致力于将扩散加权成像应用于脑肿瘤的临床功能开发，但是扩散加权成像在脑肿瘤检查中的应用还存在着许多争议。鉴于此，本课题旨在研究磁共振平扫TI加权成像T,WEIGHTEDIMAGINGTIWI,T2加权成像T2WEIGHTEDIMAGINGT2WD、液体抑制反转恢复FLUIDATTENUATEDINVERSIONRECOVERY,FLAIR序列、DWI与表观扩散系数APPARENTDIFFUSIONCOEFFICIENT,ADC值对脑肿瘤与肿瘤样病变的诊断价值以及相关的生物物理学机制，并分析ADC值与良、恶性星形细胞瘤以及脑肿瘤不同病变组织成分间的相关性。材料和方法使用GESIGNA15TTWINSPEEDEXCITEII磁共振扫描仪，对64例病理或临床证实为脑肿瘤与肿瘤样病变的病人进行常规TIWI,T2WI,FLAIR序列和DWI检查。其中转移瘤13例，胶质瘤12例星形细胞瘤I级2例、II级4例、III级2例、N级4例，脑膜瘤12例，血管母细胞瘤2例，海绵状血管瘤1例，原发性非霍奇金淋巴瘤NHL1例，神经节细胞瘤1例，脑脓肿8例，表皮样囊肿6例，蛛网膜囊肿7例，郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究脑囊肿I例。比较64例脑肿瘤与肿瘤样病变的瘤体、瘤周水肿在平扫TIWI,T2WI,FLAIR序列和DWI上信号强度、病灶显示程度、病灶大小方面的差异，判定MRI不同扫描序列对脑肿瘤与肿瘤样病变的诊断和鉴别诊断价值。比较13例转移瘤、12例胶质瘤和12例脑膜瘤病灶ADC值与对侧正常灰质的ADC值比较6例I一11级星形细胞瘤与6例III_N级星形细胞瘤病灶ADC值与对侧正常灰质ADC值比较42例脑肿瘤病灶实质、瘤周水肿和囊变坏死区域不同病变组织成分间的ADC值比较8例脑脓肿和30例脑肿瘤囊变坏死病灶ADC值与对侧正常灰质ADC值比较6例表皮样囊肿和7例蛛网膜囊肿病灶ADC值与对侧正常灰质ADC值。统计分析应用SPSS115软件包进行数据处理，病灶侧和对侧正常灰质ADC值比较采用两样本均数差别的T检验，三组间比较使用ONEWAYANOVA，以A005为检验水准。结果164例脑肿瘤与肿瘤样病变MRI表现DWI对64例脑肿瘤与肿瘤样病变均明确显示100，而常规几WI和FLAIR序列对64例脑肿瘤与肿瘤样病变均分别明确显示57例891E64例脑肿瘤与肿瘤样病变DWI仅3例病变显示瘤周水肿47，而常规T2WI和FLAIR序列对40例病变明确显示瘤周水肿625。脑肿瘤与肿瘤样病变DWI信号表现分为如下四型I型DWI高信号ADC值升高N24II型DWI高信号ADC值减低N18III型DWI低信号ADC值升高N16N型DWI混杂信号ADC值升高N6E2转移瘤ADC值为1405士0700X103MM2/S，胶质瘤ADC值为140810617XIO“3MM2/S，脑膜瘤ADC值为1025士0280X103MM2/S，转移瘤、胶质瘤和脑膜瘤病变侧与对侧正常灰质的ADC值统计学上均有显著性差异护00503I一II级星形细胞瘤ADC值为161210311X103MM2/S,IIIIV级星形细胞瘤ADC值为117010161X10“3MM2/SI一II级星形细胞瘤ADC值高于IIIN级星形细胞瘤ADC值P0053THEDIFFERENCESOFMEANADCVALUEBETWEENASTROCYTOMAGRADEI一II1612士0311X103MM2/SANDASTROCYTOMAGRADEIIIIV1170T0161X103MM2/SWERESTATISTICALLYSIGNIFICANTP12例脑膜瘤DWI瘤体均显示100,7例脑膜瘤常规T2WI和FLAIR序列均显示583DWI瘤周水肿未见明确显示，常规T2WI和FLAIR序列显示11例瘤周水肿92ODWI显示的病灶范围较常规几WI和FLAIR序列显示的范围小图302例血管母细胞瘤均位于小脑叫部，TIWI均呈低、略低信号、几WI呈高信号，1例FLAIR序列呈等信号、1例FLAIR序列呈低信号，2例血管母细胞瘤DWI均呈低信郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究号、ADC值较临近正常灰质升高，DWI对血管母细胞瘤瘤体的显示等于常规T2WI，高于FLAIR序列的显示DWI对瘤周水肿未见明确显示，而常规T2WI和FLAIR序列均显示有瘤周水肿。DWI显示的病灶范围较常规T2WI和FLAIR序列显示的范围小图401例海绵状血管瘤呈类哑铃形位于左鞍旁，TIWI呈等信号，T2WI和FLAIR序列呈高信号，DWI呈高信号且ADC值较对侧正常灰质升高，DWI对海绵状血管瘤瘤体的显示高于常规TIWI的显示，等于常规T2WI和FLAIR序列的显示DWI对瘤周水肿未见明确显示，而常规几WI和FLAIR序列均很好显示。DWI显示的病灶范围较常规几WI和FLAIR序列显示的范围小。1例原发性非霍奇金淋巴瘤NHL见2个类圆形病灶位于左颜叶，TIWI呈低信号，T2WI和FLAIR序列呈高信号，DWI呈高信号且ADC值较对侧正常灰质减低，DWI对NHL瘤体的显示等于常规T2WI和FLAIR序列的显示DWI对瘤周水肿未见明确显示，而常规几WI和FLAIR序列均明确显示。DWI显示的病灶范围较常规T2WI和FLAIR序列显示的范围小。1例神经节细胞瘤呈类圆形位于右室间孔，TIWI呈等信号、TZWI呈等信号、FLAIR序列呈高信号，DWI呈高信号且ADC值较对侧正常灰质升高，DWI对神经节细胞瘤瘤体的显示高于常规TZWI的显示，等于FLAIR序列的显示DWI对瘤周水肿未见明确显示，常规TZWI和FLAIR序列亦未见明确显示。DWI显示的病灶范围与常规几WI和FLAIR序列显示的范围相仿图508例脑脓肿分别位于顶叶2例、额叶1例、颖叶2例、额顶叶交界2例和颖顶叶交界1例。均为单发，呈类圆形8例脑脓肿TIWI病变均呈低信号100,乃WI和FLAIR序列均呈高信号，7例DWI病变呈高信号且ADC值较对侧正常灰质减低87,1例DWI病变呈混杂信号且ADC值较对侧正常灰质升高12,8例脑脓肿DWI均明确显示100R8例脑脓肿常规TZWI和FLAIR序列亦明确显示100DWI对瘤周水肿未见明确显示，常规TZWI和FLAIR序列对瘤周水肿均明确显示100ODWI显示的病灶范围较常规几WI和FLAIR序列显示的范围小图606例表皮样囊肿分别位于桥小脑角区3例、鞍旁2例和桥前池1例。均为单发，呈不规则形表皮样囊肿TZWI5例病变呈低信号83,1例病变呈高信号17E6例表皮样囊肿T2WI和FLAIR序列病变均呈高信号100,DWI5例呈明确高信号且ADC值较对侧正常灰质升高831例呈高信号且ADC值较对侧正常灰郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究质减低17,6例表皮样囊肿DWI均明确显示100，常规T2WI和FLAIR序列亦明确显示100DWI对瘤周水肿未见明确显示，常规T2WI和FLAIR序列亦未见明确显示。DWI显示的病灶范围与常规T2WI和FLAIR序列显示范围相仿图907例蛛网膜囊肿分别位于侧裂池3例、枕大池3例和四叠体池1例。均为单发，呈类圆形、不规则形7例蛛网膜囊肿TIWI和FLAIR序列病变均呈低信号100,T2WI病变均呈高信号100,7例蛛网膜囊肿DWI病变均呈低信号且ADC值较对侧正常灰质升高100,DWI对蛛网膜囊肿均明确显示100，常规几WI和FLAIR序列均明确显示100DWI对瘤周水肿未见明确显示，常规T2WI和FLAIR序列亦未见明确显示。DWI显示的病灶范围与常规T2WI和FLAIR序列显示范围相仿图101例脑囊肿呈类圆形位于左颗枕叶。TIWI呈低信号、T2WI和FLAIR序列呈高信号，DWI呈低信号且ADC值较对侧正常灰质升高，DWI对脑囊肿的显示等于常规几WI和FLAIR序列的显示DWI、常规几WI和FLAIR序列均未见明确瘤周水肿。DWI显示的病灶范围与常规T2WI和FLAIR序列显示范围相仿。64例脑肿瘤与肿瘤样病变MRI表现DWI对64例脑肿瘤与肿瘤样病变均明确显示100，而常规几WI和FLAIR序列对64例脑肿瘤与肿瘤样病变均分别明显显示57例891EDWI对64例脑肿瘤与肿瘤样病变仅3例病变显示瘤周水肿47,而常规几WI和FLAIR序列对40例病变明确显示瘤周水肿6252转移瘤、胶质瘤和脑膜瘤病灶与对照侧灰质的ADC值比较转移瘤、胶质瘤和脑膜瘤病灶ADC值与对侧正常灰质的ADC值见表50表5转移瘤、胶质瘤、脑膜瘤病灶与对照侧灰质的平均ADC值X士S肿瘤种类病例数对照侧ADC值X103MM2/S1312病灶ADC值X103MM2/S1405107001408106171025102801233士06311020700000862土01361072200001018士0243195070000由表5可知，转移瘤病灶与对照侧灰质的ADC值差异有统计学意义T10207,P郑州大学医学院2006年硕十毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究0053良恶性星形细胞瘤病灶间的ADC值比较6例I一II级星形细胞瘤和6例IIIIV级星形细胞瘤两组间ADC值与对侧正常灰质ADC值见表60表6星形细胞瘤不同级别间病灶与对照侧灰质的平均ADC值X士星形细胞瘤例数对照侧ADC值X10“3MM2/SI一II级IIIIV级病灶ADC值X103MM2/S1612士03111170士01610910士00660813士003968270000101770000由表6可知，星形细胞瘤I一II级与IIIIV级病灶ADC值差异有统计学意义T7744,P0000I一II级与IIIIV级两组病灶ADC值与对照侧灰质ADC值差异均有统计学意义P005OKINUKO191对56例脑肿瘤17例胶质瘤，21例转移瘤，18例脑膜瘤的研究表明其ADC值分别为郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿痛样病变中的诊断价值研究065141X103MM2/S,035137X103MM2/S,051108X103MM2/S。本研究中12例胶质瘤病灶ADC值为1408T0617X103MM2/S,13例转移瘤病灶DC值为1405士0700XI03MM2/S,12例脑膜瘤病灶ADC值为1025士0280X10“3MM2/S，胶质瘤病灶与对照侧灰质的ADC值差异有显著性P6例IIIIV级星形细胞瘤ADC值为1170士0,161X103MM2/S,I一II级星形细胞瘤ADC值明显高于IIIN级星形细胞瘤ADC值且差异有显著性P001，这个结果与文献结论相符。由于ADC值和微观病理的关系，可以选择肿瘤细胞密度大的位置进行穿刺活检，这将大大提高穿刺活检的成功率301。同时，外科手术前可以参考扩散成像对肿瘤级别的判断，选择不同的术式。本文的研究提示了脑肿瘤在DWI上的特殊影像，可以为穿刺活检、手术和放疗定位提供很大的帮助。其次，在内科肿瘤的放化疗中，ADC值还可以为肿瘤治疗的疗效提供一个新的评价指标。CHENEVERT311在鼠脑肿瘤的模型中发现扩散测量对化疗诱导的改变是敏感的，在治疗前、治疗后及脑肿瘤的再生长期分别测定脑肿瘤的ADC值，结果显示脑肿瘤的ADC值随着治疗而增加，但在细胞生长期又回到治疗前水平，治疗中ADC值增加表明肿瘤坏死造成细胞间隙及细胞渗透性增加36381目前，随着MR机软硬件的发展，一种更加先进的成像一磁共振扩散张力成像DTI己开始应用于临床。DTI采集更多方向的扩散信息至少6个方向，更精确的再现神经纤维的走向，可以探测脑肿瘤对神经纤维的侵润、推移和破坏情况，这将对脑外科手术产生划时代的影响，使其在保留病人脑功能的同时，最大限度的切除脑肿瘤36,39,401由于病理选择区域与所测ADC值区域难于完全精确对应，所以在本研究中我们对兴趣区的ADC值均取多个平均值，尽量减少误差。此外，在目视水平测量脑肿瘤的扩散，尽管我们尽量注意，但难以完全避免非肿瘤组织及细胞碎屑。而且扩散成像的空间分辨率较低，易产生部分容积效应。即便如此，这一研究结果仍有其潜在价值，扩散成像提供了常规MRI难以提供的有价值信息，将对脑肿瘤的临床诊断、鉴别诊断、级别判断、外科手术的选择与组织定位活检以及脑肿瘤放化疗的疗效判定发挥其独特的价值。15郑州火学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究结论1DWI和ADC值测量是诊断和鉴别诊断脑肿瘤与肿瘤样病变的有效MRI技术。2DWI和ADC值测量可提供脑肿瘤内部信息，有利于其诊断和制定治疗方案。3DWI和ADC值测量可有效鉴别脑脓肿与囊变坏死性脑肿瘤。4DWI和ADC值测量能有效鉴别表皮样囊肿和蛛网膜囊肿。5ADC值可预测星形细胞瘤良、恶性级别。6DWI和ADC值测量难以区别脑转移瘤、胶质瘤和脑膜瘤。郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和AD值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究参考文献1LEBIHAND,BRETONE,LALLEMANDD,ETALMRIMAGINGOFINTRAVOXELINCOHERENTMOTIONAPPLICATIONTODIFFUSIONANDPERFUSIONINNEUROLOGICDISORDERSRADIOLOGY,1986,16194012程敬亮，吕涵青，杨运俊，等。磁共振扩散加权成像在早期脑梗死中的临床应用评价口。河南大学学报医学版，2005,241683程敬亮，冯敢生，孔祥泉，等。磁共振扩散和灌注加权成像对兔早期脑梗死的诊断价值J。郑州大学学报医学版，2005,4022242274TIENRD,FELSBERGGJ,FRIEDMANH,ETALMRIMAGINGOFHIGHGRADECEREBRALGLIOMASVALUEOFDIFFUSIONWEIGHTEDECHOPLANARPULSESEQUENCESAJRAMJROENTGENOL,1994,16236716775CASTILLOM,SMITHJK,KWOCKL,ETALAPPARENTDIFFUSIONCOEFFICIENTSINTHEEVALUATIONOFHIGHGRADECEREBRALGLIOMASAJNRAMJNEURORADIOL,2001,22160646STADNIKTWCHASKISC,MICHOTTEA,ETALDIFFUSIONWEIGHTEDMRIMAGINGOFINTRACERBRALMASSESCOMPANIONWITHCONVITIONALMRIMAGINGANDHITOLOGICFINDINGSAJNRAMJNEURORADIOL,2001,2259699767ROHJK,KANGDW,LEESH,ETALSIGNIFICANCEOFACUTEMULTIPLEBRAININFARCTIONONDIFFUSIONWEIGHTEDIMAGINGSTROKE,2000,3136886948SCHONEWILLEWJ,TUHRIMS,SINGERMB,ETALDIFFUSIONWEIGHTEDMRIINACUTELACUNARSYNDROMESACLINICALRADIOLOGICALCORRELATIONSTUDYSTROKE,1999,3010206620699韩鸿宾，谢敬霞。MR平面回波快速成像技术与常规MRI的比较研究。中国医学影像技术，2000,16841441710GUOACCUMMINGSTJDASHRCETALLYMPHOMASANDHIGHGRADEASTROCYTOMASCOMPARISONOFWATERDIFFUSIBILITYANDHISTOLOGICCHARACTERISTICSRADIOLOGY,2002224117718311BRUNBERGJACHENEVERTTL,MCKEEVERPE,ETALINVIVOMRDETERMINATIONOFWATERDIFFUSIONCOEFFICIENTSANDDIFFUSIONANISOTROPYCORRELATIONWITHSTRUCTURALALTERATIONINGLIOMASOFTHECEREBRALHEMISPHERESJAJNR,1995,16236137112LEESR,SANCHESJ,IMAGINGJRADIOLOGY,MARKAS,ETALPOSTERIORFOSSAHEMANGIOBLASTOMASMR1989,171246346813ELSTERAD,ARTHURDWHEMANGIOBLASTOMASCTANDMRFINDINGSJJ郑州大学医学院2006年硕上毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究COMPUTASSISTOMGR,1988,12575675814DESPRECHINSB,STADNIKT,KOERTSG,ETALUSEOFDIFFUSIONWEIGHTEDMRIMAGINGINDIFFERENTIALDIAGNOSISBETWEENINTRACEREBRALNECROTICTUMORSANDCEREBRALABSCESSESJAJNR,1999,2071252125715HOLODNYAI,OLLENSCHLAGERMDIFFUSIONIMAGINGINBRAINTUMORSNEUROIMAGINGCLINICSOFNORTHAMERICA,2002,12L10712416STADNIKTWDEMAERELPLUYPAERTRR,ETALIMAGINGTUTORIALDIFFERENTIALDIAGNOSISOFBRIGHTLESIONSONDIFFUSIONWEIGHTEDMRIMAGESRADIOGRAPHICS,2003,232E7717EISM,ELST,HOEHNBERLAGEM,ETALHIGHRESOLUTIONQUANTITATIVERELAXTIONANDDIFFUSIONMRIOFTHREEDIFFERENTEXPERIMENTALTUMORINRATMAGNRESONMED,1995,34683584418STADNIKT,LUYPAERTR,JAGERT,ETALDIFFUSIONIMAGINGFROMBASICPHYSICSTOPRACTICALIMAGINGRSNAELECTRONICJOURNALRADIOGRAPHICS,1999,35253519KONOK,INOUEY,NAKAYAMAKETALTHEROLEOFDIFFUSIONWEIGHTEDIMAGINGINPATIENTSWITHBRAINTUMORSAJNR,2001,2261013102420KOUNGYJ,CHANGKH,SONGIC,ETALBRAINABSCESSANDNECROTICORCYSTICBRAINTUMONDISCRIMINATIONWITHSIGNALINTENSITYONDIFFUSIONWEIGHTEDMRIMAGINGJAJR,1998,17161487149021NADALDL,HERLIDOUSDIFFERENTIALMRIDIAGNOSISBETWEENBRAINABSCESSESANDNECROTICORCYSTICBRAINTUMORSUSINGTHEAPPARENTDIFFUSIONCOEFFICIENTANDNORMALIZEDDIFFUSIONWEIGHTEDIMAGES明MAGNRESONIMAGING,2003,21664565022KIMYJ,CHANGKH,SONGIC,ETALBRAINABSCESSANDNECROTICORCYSTICBRAINTUMORDISCRIMINATIONWITHSIGNALINTENSITYONDIFFUSIONWEIGHTEDMRIMAGINGAMJROENTGENOL,1998,17161487149023CHENS,IKAWAF,KURISUK,ETALQUANTITATIVEMREVALUATIONOFINTRACRANIALEPIDERMOIDTUMORSBYFASTFLUIDATTENUATEDINVERSIONRECOVERYIMAGINGANDECHOPLANARDIFFUSIONWEIGHTEDIMAGINGAMJNEURORADIOL,2001,2261089109624KELLYPJ,DAUMASDUPORTQSCHEITHANERB,ETALSTEREOTACTICHISTOLOGICCORRELATIONOFOMPUTERIZEDETOMOGRAPHYANDMAGNETICRESONANCEIMAGINGABNORMALITIESINPATIENTSWITHGLIALNEOPLASMSMAYOCLINPROC,1987,62845045925VERTOSICKFTJR,SELKERRG,ARENAVCSURVIVALOFPATIENTSWITHWELLDIFFERTIATED郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究ASTOCYTOMASDIAGNOSEDINTHEERAOFCOMPUTED1991,284496501NEUROSURGERY,26CHAMBERLAINMC,MUROVICJA,LEVINVAABSENCEOFCONTRASTENHANCEMENTONCTBRAINSCANOFPATIENTSWITHSUPRATENTORIALMALIGNANTGLIOMASNEUROLOGY,1988,3891371一137427FILIPPICQEDGARMA,ULUGAM,ETALAPPEARANCEOFMENINGIOMASONDIFFUSIONWEIGHTEDIMAGESCORRELATINGDIFFUSIONCONSTANTSWITHHISTOPATHOLOGICFINDINGSJAJNR,2001,221657228NEGUCHIK,WATANABEN,NAGAYOSHITETALROLEOFDIFFUSIONWEIGHTEDECHOPLANARMRIINDISTINGUISHINGBETWEENBRAINABSCESSANDTUMORAPRELIMINARYREPORTNEURORADIOLOGY,1999,41317129郭勇，王辅林，蔡幼栓等。乳腺肿瘤表观扩散系数与组织细胞密度相关性研究。中华放射学杂志，2002,10424124330SUGAHARAT,KOROGIY,KOCHIM,ETALUSEFULESSOFDIFFUSIONWEIGHTEDMRIWITHECHOPLANARTECHNIQUEINTHEEVALUATIONOFCELLULARITYINGILOMASJMAGNRESONIMAGING,1999,91536031GAUVAINKM,MCKINSTRYRC,MUKH州EEPEVALUATINGPEDIATRICBRAINTUMORCELLULARITYWITHDIFFUSIONTENSORIMAGINGAJR,2001,177244945432TSURUDAJS,CHEWWM,MOSELEYMEETALDIFFUSIONWEIGHTEDMRIMAGINGOFTHEBRAINVALUEOFDIFFERENTIATINGBETWEENEXTRAAXIALCYSTSANDEPIDERMOIDTUMORAMJROENTGENOL,1990,155510591065DISCUSSION1066106833FICHTENATOUSSAINTPBOURGEOISPETALDIAGNOSTICPROBLEMSINBRAINABSCESS45CASESNEUROCHIRURGIE,2001,47441342234HARTMANNMHEILANDSSARTORKFUNCTIONALMRPROCEDURESINTHEDIAGNOSISOFBRAINTUMORSPERFUSIONANDDIFFUSIONWEIGHTEDIMAGINGROFO,2002,174895596435CHENEVERTTL,MCKEEVERPE,ROSSBDMONITORINGEARLYRESPONSEOFEXPERIMENTALBRAINTUMORSTOTHERAPYUSINGDIFFUSIONMAGNETICRESONANCEIMAGINGCLINCANCERRES,1997,391457146636HOLODNYAI,SCHULDERM,LINWCETALDECREASEDBOIDFUNCTIONALMRACTIVATIONOFTHEMOTORANDSENSORYCORTICESADJACENTTOGLIOMASTOMAMULCIFORMEIMPLICATIONFORIMAGEGUIDEDNEUROSURGERYAJR,1999,209609612郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究37MARDORYROTHYLIDARZETALMONITORINGRESPONSETOCONVECTIONENHANCEDTAXOLDELIVERYINBRAINTUMORPATIENTSUSINGDIFFUSIONWEIGHTEDCANCERRESEARCH,2001,611349714973RESONANCEIMAGING38KAUPPINENRAMONITORINGCYTOTOXIC加MOURTREATMENTRESPONSEBYDIFFUSIONMAGNETICRESONANCEIMAGINGANDPROTONSPECTROSCOPYNMRINBIOMEDICINE,2002,15161739MOLLERHARTMANNWKRINGSTCOENENVA,ETALPREOPERATIVEASSESSMENTOFMOTORCORTEXANDPYRAMIDALTRACTSINCENTRALCAVEMOMAEMPLOYINGFUNCTIONALANDDIFFUSIONWEIGHTEDMAGNETICRESONANCEIMAGINGSURGICALNEUROLOGY,2002,585302307DISCUSSION30840MORISFREDERIKSENKVANZIJLPCETALBRAINWHITEMATTERANATOMYOFTUMORPATIENTSEVALUATEDWITHDIFFUSIONTENSORIMAGINGANNALSOFNEUROLOGY,2002,513377380郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究脑肿瘤与肿瘤样病变的磁共振扩散加权成像研究娄晓宇程敬亮综述审校脑神经功能性磁共振成像FMRI主要包括扩散加权成像DWI、灌注加权成像PWI、皮层激发技术BOLD和动脉血质子标记技术PL。它不仅可提供形态学信息，还反映功能信息。这些技术的应用，都基于平面回波技术发展而开发成功。磁共振扩散加权成像DWI是近年来发展起来且己成熟的一种新技术。它利用成像层面内水分子的扩散系数的分布产生对比度而成像，是一种新的图像对比机制。目前临床主要用于超急性缺血性脑梗死的诊断，随着MR机器设备的改进，软件的升级以及新序列的开发，DWI对脑内其它疾病，如脑肿瘤、脑内感染、脑创伤、脱髓鞘病变等亦可提供有价值的诊断信息211DWI的基本原理11分子的扩散现象分子扩散是分子的布朗运动，物理上的扩散是指分子从高浓度到低浓度的流动。而无浓度梯度时分子扩散依然存在，这种自扩散运动是磁共振扩散成像的真正物理基础。自扩散运动的宏观演化是无法观察到的，必须在系统中引入标记物，磁共振可以通过氢质子的磁化来标记水分子的运动，同时又不影响水分子的扩散过程，因此，MRI是最理想也是唯一能在活体测量扩散的方法。12受限制的扩散生物组织的扩散与纯水中的自由扩散不完全相同，要受到天然大分子如细胞膜或大分子蛋白的阻碍，其计算扩散的方法也不相同。自由扩散时水分子扩散距离可随时间无限增加，而受限制的扩散则会在一定距离内出现饱和。1965年STEJSKAL与TANNER设计出实用的扩散成像序列，既使扩散运动对MRI信号突出出来，又可测量受限制的扩散系数值。在常规自旋回波SE序列1800脉冲前后施加强梯度场，当质子沿梯度场进行扩散运动时，质子的自旋频率将发生改变。结果在回波时间相位分散不能完全重聚，进而导致信号下降。信号的下降与表观扩散系数ADC值的关系可用下面公式表示ADC1NSI,K/SI,SB/B,AB,B,W和B,R,代表相应的郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DW和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究扩散敏感因子IN表示自然对数。BY2G2S206/3，式中Y代表磁旋比G代表梯度场强度S代表梯度场持续时间代表两个梯度场间隔时间。生物体内扩散系数受微循环、温度等多种因素影响，难以精确测量，多用表观扩散系数ADC来表示。13扩散的各向异性扩散是一个三维过程，受介质物理排列不对称的影响，分子在各个方向运动表现为不均匀性，这叫做扩散的各向异性。例如脑白质中，水分子沿纤维方向的扩散比垂直方向更容易。基底节区某些神经核团含有神经纤维，表现出不同程度的各向异性，而白质区则表现为明显的各向异性。在数学上，通常用扩散张量DT来表示，”，DXZDAVDYXDYYDYZIDZXDZYDZZ因DXYDYX，以此类推，至少知道6个方向的位移，即可得到DAV。扩散张量成像DTI可提供组织更精确的微观结构及几何排列信息，是一种观察水分子扩散程度及方向的新技术，可以通过FA,VR,ADC及各向同性等不同参数成像，各参数的意义如下ADC为平均表观扩散系数，反映水分子的扩散程度，即所有方向上的水分子扩散大小的平均值，由其重建的图像只反映水分子的扩散特性，而无几加权成分。FA表示各向异性分数FRACTIONALANISOTROPY，是指水分子各向异性成分占整个扩散张量的比例，其公式为FA3/2IR2EID2E2D2E3D2IRZ/ELZE22E32IN，其中DELE2E3/3为平均扩散率，EI为本征值。FA的值从01,0代表各向同性，1代表最高的各向异性，FA没有单位。VR为扩散张量椭圆体体积占扩散张量球体体积的比例，其半径为平均扩散率，公式为1D3/E1E2E3。各向同性成像信号强度为1DWIAPEBDETER21ETRTE/RI其中P是体素自旋密度值，B为扩散加权因子，可见其与扩散、自旋密度、几加权有关，即其值内含有T2加权成分。测量扩散张量对MR设备及图像后处理软件要求很高，扩散作为物理学上的一种张量，单一方向的扩散不能完全表现扩散的特征。同时，扩散张量应该具有笛卡儿坐标系非依赖的特性。一般是通过至少6个方向的扩散测量，计算后得到非坐标系依赖性的扩散椭球长轴与短轴及其与成像坐标系即成像设备中的层面选择、读出与相位编码方向的交角。不过，从序列设计的角度来看，在6个方向上施加不同大小的扩散敏感梯度，对EPI成像过程中的相位编码影响较大，会导致在相位编码方向上的不同程度的编码误差与图像的漂移现象。在没有矫正的情况下，会更多地增加系统误差。所以在常规的临床应用中，应用AI,CV等参数就可以达到诊断与研究的目的。AIDXDAV2郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究DYDAV2DZDAV2/6IN/DAVOAI值的大小反映各向异性的程度，其范围为。1E0为各向同性，1为扩散只沿空间某一方向的情况。CVS/ADC/100ADC为X,Y,Z的平均值，S为标准差。CV也反映组织各向异性的大小。CV为X,Y,Z三个方向扩散值的变异系数，用来表示X,Y,Z之间的离散程度。AI与CV突出了各向异性的对比度，反映着组织间各向异性的不同差异。但如果三方向为非扩散主轴方向时，可能会低估水分子的扩散。当扩散梯度场方向S轴方向与放射冠神经纤维走向平行时其信号强度最低，ADC值最大，当扩散敏感梯度方向R轴、P轴与放射冠神经纤维走向垂直时其信号强度最高，ADC值最小，三方向综合DWI信号强度介于两者之间。通过求得三方向扩散的均值可以去除组织各向异性对图像的影响，得到更准确的扩散特性表征。2DWI的成像技术自旋回波序列是最常用的扩散测量序列，在1800射频脉冲前后施加一对强梯度脉冲来实现，目前主要应用EPISE扩散加权序列。EPI以其亚秒级的成像速度，去除了生理运动如脉搏、呼吸、脑脊液流动对扩散的影响，使活体测量扩散更为精确。另外，其他许多序列也用于脑部扩散成像研究，如稳态自由进动成像SSFP，快速FLASH及MPRAGE序列等。目前DWI多在15T的高场MR机上进行，可采用多激发或单激发，扩散成像对硬件设备要求1设备稳定性因为计算ADC值需要至少2个不同B值，所以要求成像系统具有相当的稳定性。2还要有准确的梯度场放大矫正与涡流补偿能力，这是准确获得一定强度、一定时间内的梯度脉冲的基础，也就是获得稳定准确B值的前提。涡流不仅影响扩散值的准确测量，而且由于干扰相位编码梯度也会产生鬼影等伪影，一般应用主动屏蔽或梯度线圈自屏蔽来减小或去除涡流的影响。3梯度场的要求标准成像系统的梯度场一般为LOMT/M。此时得到的B值只有几百秒/平方毫米。但是在脑扩散成像中，一般需要B值达到或超过1000秒/平方毫米或以上，而且EPI需要具有快速变化的梯度场来采集空间成像原始数据。如在SIEMENSVISIONL5T的MR机中，梯度场强度可达25MT/M，梯度切换率为100次/秒1,313脑肿瘤的DWI表现31脑内肿瘤目前研究主要趋向于定量扩散系数的测量，往往能提示肉眼不能发现的差异。许多学者对良、恶性胶质瘤进行定量的扩散测量表明，高度恶性胶质瘤的ADC值显著低于低度恶性胶质瘤的ADC值。SUGAHARAL0等报道了20例胶质瘤，其中恶性胶质瘤17例，其最郑州大学医学院2006年硕十毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究低ADC值为12土04X103MM2/S，低度恶性3例，最低ADC值为27士07X103MM2/S,在统计学上有显著意义。间变性胶质瘤有较低的ADC值，但比恶性胶质瘤高。此结论与CASTILLO51所做的15例恶性胶质瘤的研究得出的结果相同。此外，在DWI对肿瘤组织成分的鉴别方面，TIEN61研究了增强与不增强的恶性胶质瘤的ADC值的差异，测得增强瘤灶的ADC值较不增强为低，认为增强瘤灶中水分子扩散受到更大的限制。而BRUNBERG71等对增强与不增强的瘤组织的扩散系数进行同样的研究，却得出相反的结论。CASTILLO15等认为作为一组资料时，肿瘤组织、水肿与正常脑组织间ADC值有很大的差别，但涉及单个病例时区别则不很明显。STANDNIKL891也认为DWI在评价肿瘤各种成分时没有任何明显优势。另外，他还对其他脑瘤及瘤样病变进行了研究，发现脑脓肿与淋巴瘤的DWI信号明显增高，他认为这是细胞外间隙减小的缘故，因为淋巴瘤的细胞外间隙很小。脑脓肿的DWI信号最高，ADC值最低。YOUNGJUNKIM1101等也发现脑脓肿与脑内其他囊性肿瘤的DWI表现，无论肉眼看上去还是定量测量都有明显不同，他认为脓液因含有多种细胞成分并富含蛋白液，其ADC值减少，DWI信号明显增高。这可用于脑脓肿、淋巴瘤与胶质瘤、转移瘤的鉴别。32脑外肿瘤定量DWI研究脑膜瘤时同样发现恶性及不典型增生脑膜瘤ADC值较低。CHRISTOPHERPL等研究了脑膜瘤的扩散系数与病理类型的关系，发现良恶性脑膜瘤的ADC值在统计学上有显著性差异。ADC值还与脑膜瘤的组织类型有关。5例良性脑膜瘤的ADC值明显增高，病理上有微囊、坏死及肿瘤内出血改变。I例良性脑膜瘤ADC值明显降低，病理切片示沙砾体样脑膜瘤。因组织钙化阻碍了水分子运动，使扩散系数降低，此例中ADC值反映了其组织类型。KINUKOKONO1I2等研究了18例脑膜瘤，认为DWI可预测脑膜瘤的良恶性，这对于治疗非常有用，因恶性和不典型增生脑膜瘤容易复发并且侵袭性生长，DWI为选择治疗方案，判断预后提供了有价值的诊断依据。表皮样囊肿和囊肿在常规MRI中很难鉴别，但通过DWI很容易鉴别，囊肿在DWI上是低信号，类似于脑脊液，而表皮样囊肿则为高信号，在ADC图上像脑池造影一样可清晰显示出表皮样囊肿与脑脊液的界限，14。33扩散成像与脑肿瘤微观组织结构的关系扩散系数能够反应水分子的平移运动弛豫时间TI和几则代表组织的振动特性，因此测量分子扩散能够得到某些组织的特性及功能参数。LYNGPSL等采用DWI评价了人黑色素瘤异种移植的细胞密度及坏死分数。四种人类黑色素瘤细胞株A07,D12,R18及郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究U25种植于鼠腿上，当肿瘤生长到413MM，进行了病理与DWI对照研究，该研究发现肿瘤组织的扩散与运动梯度无关，为各向同性扩散，而肌肉组织则为各向异性扩散，平行于肌束者，ADC值升高肿瘤ADC值与细胞密度呈线性关系，细胞密度低的区域ADC值高3D12形成单个中央坏死腔，其ADC值明显上升，与坏死分数明显相关。MANFREDEISI61定量研究了三种实验性脑肿瘤类似于胶质瘤、髓母细胞瘤、神经鞘瘤的ADC值与T，和T2值，所有的肿瘤周围均可见瘤周水肿。对于以上三种脑肿瘤，各种脑肿瘤间的参数之间并无明显差别，但将三种脑肿瘤合并为一组与正常脑组织相比时各组参数数值均表现为升高，TI1080士92几792士57ADC值0775土082X10“3MM2/SO瘤周水肿同样也表现为升高，TI1167士1152几98士11ADC值0892士0148X103MM2/SOT,与T2值变化不大，肿瘤组织与瘤周水肿很难鉴别。对于不同组织成分的鉴别，DWI最为敏感。两个以上参数相结合可提高肿瘤组织与瘤周水肿的鉴别。定量分析有助于鉴别正常、水肿及肿瘤组织，然而清楚地显示脑肿瘤与瘤周水肿仍是非常困难。同时作者认为脑肿瘤的常规MRI检查应包括DWI序列，若要清楚地显示脑肿瘤与瘤周水肿需静脉注射肿瘤特异性造影剂。在临床病例研究中，SUGAHARA41等作者通过对部分病例细胞构成的分析，认为ADC值与细胞构成存在相关性。34扩散成像在脑肿瘤治疗监测中的作用HUANG171研究了胶质瘤及颅内淋巴瘤颈内动脉化疗后的DWI表现。治疗前脑肿瘤ADC值为026103MM2/S，治疗三周后脑肿瘤ADC值升高为036X103MM2/S。这说明脑肿瘤的细胞构成随着治疗减少，而ADC值可监测到这种变化。BASTIN“等利用DWI定量研究了地塞米松治疗脑肿瘤血管源性水肿的机制，治疗后肿瘤组织及肿瘤周围水肿ADC值下降。4DWI在脑肿瘤及肿瘤样病变中的鉴别诊断41脑肿瘤的坏死、囊变腔和脑脓肿的鉴别众所周知，常规MRITIWI造影剂增强所见之环状增强可见于许多颅内疾病，其中某些难以鉴别，最具挑战性者为恶性胶质瘤，特别是胶质母细胞瘤及转移性肿瘤与脑脓肿的鉴别。当然，根据常规MRI的某些表现，如脓肿壁T2WI低信号等，亦有助于鉴别然而，困难仍常发生。自MR扩散成像问世之后，用于恶性肿瘤多为胶质母细胞瘤和转移瘤和脑脓肿的鉴别诊断，取得了良好效果。绝大多数脑肿瘤的坏死、囊变腔在DWI和ADC图上分别显示为低和高信号，坏死、囊变腔的ADC值与脑脊液ADC值相仿或略高于脑脊液ADC值绝大多数包囊期脑脓肿在DWI和ADC图上分别显示为高和低信号，郑州大学医学院2006年硕士毕业论文DWI和ADC值测量在脑肿瘤与肿瘤样病变中的诊断价值研究ADC值为028X103MM2/S070X103MM2/S，明显低于正常脑实质19221。然而，也有少数例外23261，即脑脓肿脓腔的ADC值可以较高而呈现为DWI信号较低和ADC图上信号较高以及肿瘤坏死区的ADC值可以较低而呈现为DWI信号较高和ADC图上信号较低。HARTMANN等1251的3例脑脓肿中有1例为例外，为1例2个月前转移瘤切除术后继发之脓肿，脓腔显示一液、液平面，脓液的下沉部分为DWI高信号ADC图低信号，ADC值为1151012X103MM2/SAKRABBE等127的一例脑脓肿的DC值较高188XLO3MM2/S，与坏死肿瘤者相仿，但他们只测头尾轴的ADC值。GUO等241的5例脑脓肿中3例截面积大于200MM2者，脓腔的DWI为高信号ADC图为低信号，ADC值为048085X103MM2/S，低于正常脑白质的DC值064103X103MM2/S，平均为0831018X103MM2/S另2例截面积小于200MM2者，DWI为高信号，ADC图上为等信号，ADC值为072082X103MM2/SOKETELSLEGERS等281报告的1例脑脓肿原先DWI为高信号，ADC值058094/103MM2/S，脓肿的下沉部分的ADC值较低为058066X103MM2/S，上浮部分ADC值较高为065094X103MM2/S抗生素治疗三周后ADC值升高为098232X103MM2/S,脓液的下沉部分的DC值为098120X103MM2/S，上浮部分为170232XL03MM2/S,这时DWI显示脓腔的下沉部分为高信号，上浮部分为低信号作为参考的正常白质区和脑脊液的ADC值分别为070084X103MM2/S和279381X103MM2/STUNG等26的1例脑脓肿原ADC值为064X10“3MM2/S，手术引流后ADC值升高为271X103MM2/S,DWI信号强度也从高变低表明脓腔内脓液随期龄不同，大小不同，治疗的干预与否等因素的影响，其ADC值是变化较快的。PARK等29的2例和HOLTAS等23的1例表现为环状增强灶的转移瘤的坏死中心为DWI高信号ADC图低信号，ADC值为096123X103MM2/S,他们认为可能为肿瘤处于坏死的早期阶段非液性坏死，细胞毒性水肿可能为扩散受限的原因。TUNG等26】的2例肺部鳞癌脑转移显示为TIWI环状增强，DWI高信号，ADC图低信号，脑活检证实但未提及是否为液性坏死，他们认为这种DWI表现为无菌性液化坏死造成的扩散受限所致。42脑表皮样囊肿和蛛网膜囊肿的鉴别表皮样囊肿胆脂瘤和蛛网膜囊肿在