磁共振扩散加权成像在肝脏疾病中的应用.ppt

1、磁共振扩散加权成像在肝脏疾病中的应用,扩散加权成像(DWI)的发展,1950年，Hahn 首次报道了水分子扩散对磁共振信号的影响， 1954年Das和Saha进一步用数学理论证实了这种扩散效应的存在。 1965年，Stejskal对DWI序列进行了描述并将其发展成为可测量的MRI技术。 1986年libenhan将扩散成像技术应用临床。 其后20多年，DWI随着MRI 技术不断发展及完善，应用前景日趋广阔。,扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI),基于磁共振成像技术基础上的一种功能磁共振成像技术 能够反映生物体内水分子的扩散特性，评价水分子随机运动状况。

2、提供组织的空间结构信息；是在活体上进行水分子扩散成像的唯一方法。,DWI 基本原理,DWI成像的基础是水分子的布朗运动。 水分子随机运动由其所处的环境决定，组织细胞的形态、大小、排列、分布、通透性等及细胞外间隙液体的多少，直接影响着组织的扩散程度。 DWI成像时,当水分子在体素扩散不受限时，质子失相位较明显，信号较低；反之当水分子扩散受限制，则较少失相位，信号较高。,扩散加权成像序列的选择,扩散敏感梯度可与任何脉冲序列融合，包括自旋回波序列（SE）、平面回波序列（EPI），稳态自由进动序列（SSFP）等。 目前腹部最常用的为 平面回波成像技术（EPI),它是目前最快的磁共振成像方法，在数十毫秒

3、内完成单幅图像信号采集，可以冻结生理性活动的影响。 这些序列的出现使得DWI在腹部的应用成为可能。,两个重要的参数-表观扩散系数和b值,扩散系数 在理想的含水体膜内，水分子扩散为自由扩散，即向各个方向运动的概率是相同的，为各向同性扩散。扩散程度用扩散系数（diffusion coefficient，D）来表示，是指单位时间内水分子的扩散范围。,表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient , ADC）,生物体内的扩散与自由扩散不同，在人体中，水分子扩散受许多微循环因素如体液的流动、毛细血管灌注、细胞渗透压和温度等，以及宏观运动如呼吸、血管搏动和肠管蠕动等影响，各个

4、方向运动是不同的，故常使用表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient , ADC）描述生物体内分子的扩散量。,b值,b值，即扩散敏感度，可用公式表示：b=2G22(-/3) 为旋磁比 G为梯度脉冲强度(mT/m) 为梯度脉冲的持续时间(ms) 为两个梯度脉冲起始点的间隔时间(ms) b的单位是s/ mm2。 通过改变G、来改变b值，可以改变DWI的信号强度，通常只改变G的大小来选择不同的b值。,ADC与b 值的关系,b值大小及b值差对于DWI及ADC值都会产生较大的影响。 ADC值的大小既反映了扩散的成分，亦包括血流灌注的成分。 b值较小时，受灌注影响大，测得的

5、ADC值较高，稳定性较差； b值越大时，受局部血流灌注的影响越小，测得的ADC值较低，稳定性好，所得ADC值越接近于扩散系数值,越能真实地反映水分子的扩散运动。 但b值的增大，会引起扩散梯度脉冲时间的延长，从而TE时间也会增大。,病变ADC值的测量:,兴趣区(region of interest,ROI)应避开较大的血管、肝管和伪影； 对于以实质为主的病变应避开出血、坏死和囊变区。 而对于以囊性病变为主者,则应只包括囊性部分。若病灶内坏死区较大、实质部分较小,而兴趣区是其实质部分时,可采用多点测量取平均值的方法。尽量不要囊、实性病变混在一起测量ADC值。,DWI 在肝脏中的应用,肝脏DWI近年

6、来应用日趋广泛，其在病灶检出、病灶定性、肿瘤疗效预测及监测等方面的研究均显示出较高的应用价值。,肝恶性病灶的检出,在DWI上，由于恶性肿瘤组织较起源正常的组织更富有细胞成分，水分子扩散受限，常表现为高信号，易被检出。,病灶定性-研究的热点,有研究者采用ADC值定量分析肝内局灶性病灶发现，良性肿瘤的平均ADC值 肝囊肿：3.0610-33.1610-3 mm2/s 血管瘤：1.9710-32.2910-3 mm2/s 恶性肿瘤的平均ADC值 肝癌：1.1510-31.5510-3 mm2/s、 转移瘤1.0910-31.4310-3 mm2/s）， 良恶性间差异存在统计学意义，对鉴别诊断有一定价

7、值。,推测其原因,一般认为实性肿块如原发性肝癌与肝转移瘤主要由细胞成分构成,病灶内细胞密度较大,水分子扩散受限,故其ADC值小。两者之间ADC值,在统计学上无明显差异。 肝海绵状血管瘤和肝囊肿主要由液体成分构成,水分子的运动相对自由,ADC值明显高于实性肿块。 而肝海绵状血管瘤内部含有血液、纤维间隔、瘢痕及出血等,且血窦中的血液粘度较高,故其ADC值又低于肝囊肿。 肝囊肿 肝血管瘤 肝癌,良恶性诊断阈值,Erturk等将ADC值1.6310-3 mm2/s（b 1 000 s/mm2）作为肝内良恶性肿瘤鉴别阈值时，良恶性肿瘤诊断的敏感度为95.2%(40/42)、特异度91.0%(40/44)

8、。 Parikh等将ADC值1.6010-3 mm2/s（b 500 s/mm2）作为诊断阈值，恶性肿瘤诊断的敏感度为74.2%(101/136)，特异度为77.3%（58/75）。,肝癌和肝转移瘤的鉴别诊断,肝癌和肝转移瘤的鉴别诊断肝癌和肝转移瘤的 ADC 值相近，无明显差异； Sun 等采用瘤肝 ADC 比值分析两者的差异，发现肝癌的瘤肝比为0.91，而肝转移瘤的瘤肝比为1.21，两者间差异存在统计学意义。其理论依据可能与肝癌病人常伴有肝硬化的病理基础相关。,肿瘤疗效预测及监测肿瘤治疗,经有效抗肿瘤治疗（化疗、放疗）后， 早期由于细胞水肿可导致肿瘤ADC值短暂降低； 随着肿瘤细胞坏死、凋亡

9、或肿瘤细胞膜破坏，细胞外间隙增宽，细胞膜不完整，肿瘤ADC值将升高；如肿瘤再生长也可导致ADC值下降。 Thoeny的动物实验结果证实了上述理论。,慢性肝炎与肝纤维化诊断,中重度肝硬化病人(F2-F3-F4)的平均 ADC值明显低于无或轻度肝纤维化病人(F0-F1)的平均ADC值和健康人。研究证实ADC对预测中、晚期肝纤维化有一定价值（敏感度为 83.3%和88.9%，特异度为83.3%和80.0%）。 推测其原因是肝纤维化时可见细胞外基质异常增生和沉积，其主要成分是胶原组织，而胶原组织结构紧密，引起水分子的扩散受限。也有人认为可能是肝实质的血流灌注减少而非纤维化限制了水分子的热运动。,联合应

10、用是目前的热点,有研究者认为单独应用 DWI 作为肿瘤检出不甚理想 Nasu 等发现 DWI 联合 T1WI 和T2WI 检出肝转移瘤比超顺磁性氧化铁（SPIO）增强MRI 更精确，其敏感度为 82，特异度为 94，而SPIO 增强 MRI 的敏感度为 66，特异度为 90。 DWI可以作为常规序列的重要补充应用于临床。,Missed metastases with DWI. (a) No lesions are visible on the DWI b = 600 s/mm2 image (b) arterial phase gadolinium-enhanced T1-weighted i

11、mage shows hypervascular metastases from a carcinoid tumor (arrows).,谢谢！,DWI 在肾脏疾病中的应用价值,肾脏肿瘤的鉴别诊断。 慢性肾病的诊断。,DWI在肾脏肿瘤中的应用,研究发现，在相同b值下，肾细胞癌、肾血管平滑肌脂肪瘤、肾囊肿的ADC之间存在明显的差异，肾囊肿最大，肾癌次之，肾血管平滑肌脂肪瘤最低。,DWI在肾脏肿瘤中的应用,肿瘤的ADC值低于正常组织，推测原因其一方面由于肿瘤细胞排列一般较正常组织致密，细胞间隙小，导致水分子弥散受限，另一方面肾癌组织相比正常肾脏属乏血供，因而ADC低于正常组织。 ADC值在某种程度

12、上亦反映了肿瘤细胞的构成，ADC值最低的区域往往是肿瘤细胞最密集的地方。,DWI在肾脏肿瘤中的应用,平滑肌脂肪瘤的平均ADC与正常肾脏ADC值和肾癌的ADC相比有显著的统计学差异，推测其ADC值较低的原因为：病灶内含大量脂肪细胞，胞浆内缺乏水分子，而平滑肌细胞排列致密，异常血管内充满血液，血管腔隙间充有纤维组织和基质，甚至有出血存在，粘稠度高，限制水分子运动,、分别为CKD肌酐正常患者肾脏DWI和ADC图 、分别为CKD肌酐升高患者肾脏DWI和ADC图,2,西安交通大学医学院第一医院影像中心,4,1,3,正常和CKD肾脏的ADC值比较,西安交通大学医学院第一医院影像中心,CKD患者，尤其是已经

13、发展至肾功能衰竭的病人，多种有害因素作用于肾脏，常常导致肾小球纤维化、肾小管损害、间质的炎症及纤维化。上述因素使肾脏水分子的扩散运动受到限制，在进行扩散成像后，DWI图上其信号高于正常肾组织，而ADC图上信号低于正常肾组织。,西安交通大学医学院第一医院影像中心,DWI 在胰腺的应用,急性炎症反应引起胰腺血流灌注增加和组织水肿，使得急性胰腺炎的ADC值明显高于正常胰腺组织。 慢性胰腺炎ADC值则低于正常胰腺组织，原因可能与其纤维组织增生、血流灌注减少有关。 胰腺癌组织相对于正常胰腺组织及癌周胰腺组织细胞密度更密集,细胞外间隙减小,推论胰腺癌组织扩散能力应低于正常胰腺组织,慢性肿块型胰腺炎与胰腺癌

14、的鉴别诊断,胰腺癌与慢性肿块型胰腺炎在细胞外间隙水分子的弥散都明显下降,但是在细胞内间隙,恶性肿瘤细胞内增高的核质比、增多的细胞器及膜性结构,可能使ADC值下降更加明显。,DWI 在胰腺的应用,最近Ichikawa等把DWI作为一种诊断工具,不测量ADC值,直接观察图像的信号强度高低,来检出胰腺癌,敏感性为96. 2%,特异性为98. 6%。因此,可考虑把DWI序列作为常规T2WI的补充检查序列以协助诊断。,DWI 在前列腺疾病中的应用,正常前列腺DWI中央带和外周带显示清楚,外周带呈高信号影,边界清晰,中央带信号稍低。 BPH增生结节DWI显示清晰,信号欠均匀,信号强度低于外周带。 PCa则

15、表现为低信号影。,正常前列腺,前列腺癌,b值=800,中央带明显增生呈等信号,信号欠均匀,外周带信号较高,受压变薄b值=498 s/mm2,DWI 在前列腺疾病中的应用,癌灶ADC值低于正常组织,其原因推测可能是因为正常前列腺外周带含有丰富的腺体和腺管结构,水分子运动有着较高的自由性,故ADC值也相应较高;而前列腺癌通常是由众多细小、紧密排列的肿瘤上皮构成,其中间质成分很少,含水量少,且肿瘤上皮细胞的核质比较高;另外,由于肿瘤细胞的增殖,细胞外间隙受压、扭曲、变小,细胞外间隙内的水分子的扩散运动受到限制。这些原因共同造成了癌区水分子自由运动的减弱,从而使ADC值下降。,在腹部的其他应用,胃肠道的肿瘤 胆囊癌 淋巴结的良恶性鉴别诊断,存在的问题及发展前景,DWI存在一些需要解决的问题，主要是： 标准化的技术参数，如今DWI研究众多，采用不同b值、TR和TE等