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1、脑肿瘤的MRDWI和DTI 陈星荣沈天真 诊断和鉴别诊断 前言 磁共振弥散加权成像 DWI 和磁共振弥散张量成像 DTI 对脑肿瘤的诊断和鉴别诊断的价值如何 目前的研究表明 颇有前途 颇有帮助 颇有用途 现将其进展和我们的经验报告于后 脑肿瘤的DWI和DTI 什么是DWI和DTI DWI高信号 低ADC值 的病变 脑肿瘤不同成分的DWI和ADC值 脑部病变的神经束成像形态类型 DWI和DTI在脑肿瘤诊断和鉴别诊断中的作用 常见脑肿瘤的DWI表现 什么是DWI 脑肿瘤的DWI和DTI 弥散加权磁共振成像 弥散所指为分子的随机运动 Brownianmotion 当温度高于绝对零度时 所有分子均具有
2、Brownian运动 DWIMRI提供的图像对比所表达者为机体各种组织内水分子的弥散相对速度 对急性缺血性脑卒中的诊断DWI可提供其独有的信息 对颅内其他疾病 包括肿瘤 感染 外伤 出血和脱髓鞘疾病等也均能提供有助诊断的信息 弥散加权磁共振成像 弥散加权磁共振成像 DWI所提供的图像对比与常规MRI所提供者是不相同的 其表达的方式甚多 如DWI T2纠正过的DWI和ADC图等等 弥散增高时 其中某些表现为亮区 高信号 而另一些则表现为暗区 低信号 脑室内无甚障碍阻止水分子的弥散 故脑脊液的弥散最高 以脑室作为内部参考 信号强度与之相仿者弥散最高 DWI的 T2透过效应 大多数DWI用SEEPI
3、程序成像 故这种DWI除具有因近似弥散系数 ADC 不同而形成的对比之外 还可能存在T2对比 T2和弥散效果均能引起DWI信号增高 因此弥散降低或受限的病灶在DWI图像上信号更高 但是 由于T2成分的残余 可能造成弥散降低的假阳性表现 DWI的 T2透过效应 在某些情况下 消除DWI的残余T2效应对脑部疾病的诊断是非常重要的 重建指数图像 假DWI或T2纠正过的DWI 或ADC图均可消除DWI的残余T2效应 这些方法对检出DWI因受残余T2效应的掩盖所造成的弥散受限的假象 即消除弥散受限的假阳性 是非常有用的 假DWI 又称指数图像或T2纠正过的DWI 可通过SEEPIT2WI 或b 0sec
4、 mm2 除DWI而获得 假弥散加权成像 消除T2对比 巨大中央帆腔 箭头 由于残余T2效应 出现弥散降低的假阳性表现 在假弥散上与脑脊液信号一致 DWI SEEPI 无T2对比 指数图像 假DWI或T2纠正过的DWI 对指数图像 Exp 作算术运算可获ADC图 SI SI0 Exp b ADC SI DWI组织体素的信号强度SI0 T2WI b Osec mm2 组织体素的信号强度b 弥散感敏因数 ADC图 SI0 Exp b ADC Exp b ADC ADC图 巨大中央帆腔 箭头 由于残余T2效应 出现弥散降低的假阳性表现 在假弥散上与脑脊液信号一致 DWI 假 DWI 指数图像 ADC
5、图 ADC图 什么是DTI 脑肿瘤的DWI和DTI DTI是一种用于研究中枢神经系统神经束弥散各向异性和显示白质纤维解剖的磁共振技术 神经束成像术 用连续跟踪法制成 能显示白质纤维的走行轨迹 弥散张量磁共振成像 DTI的物理 神经束对MR机的三个轴 X Y Z 的关系形成其在MR成像中的方向性 并导致与方向有关的弥散测量 各向异性 3 D弥散呈椭圆形 三个本征矢量代表其弥散方向 本征值确定其形态 本征矢量本征值 本征值 三个本征矢量的矩阵 源于弥散方向性的张量 ADC 通过对弥散张量的测算 可得出许多数字系列或数字集 dataset 即应用简单或复杂的算术公式以不同的方法计算 或用基本的本征值
6、再运算 可得出弥散各向异性的各种测算值 弥散张量磁共振成像 对DTI弥散测量表达的方法或数值甚多 常用的有以下几种 ADC 表达总弥散度FA 各向异性分数 表达因各向异性所造成的那部分弥散张量的测量值RA 相对各向异性 弥散张量的各向异性部分 弥散张量的各向同性部分VR 容积比 表达弥散椭圆容积与弥散圆容积之间的关系 弥散张量磁共振成像 这些测量值之间的差别在于它们对各向异性的敏感性不同 FA 对弥散各向异性的低值更为敏感VR 对弥散各向异性的高值更为敏感RA 对不同高低的弥散各向异性作线性测量 弥散张量磁共振成像 DTI可用于观察白质神经束各向异性的弥散 但难于显示神经束各向异性的弥散方向和
7、空间关系 采用特殊设计的方法 如彩色编码的FA图和神经束成像术 即可观察白质神经束的走行方向和空间关系 弥散张量磁共振成像 FA图 胼胝体 内囊前肢 扣带回 额桥束 皮丘束 内囊后肢 皮质脊髓束 皮质球束 皮质桥脑束 外囊 视放射 扣带回 胼胝体 FA图上不能显示各神经束的走行方向 彩色编码FA图 胼胝体 内囊前肢 扣带回 额桥束 皮丘束 内囊后肢 皮质脊髓束 皮质球束 皮质桥脑束 外囊 视放射 扣带回 胼胝体 彩色编码的FA图上能显示各神经束的走行方向 红色 左右走行 绿色 前后走行 蓝色 上下走行 弓形纤维的神经束图 弓形纤维 短联合纤维束 a 胼胝体的神经束图 冠状面 与彩色编码的FA图
8、融合 横断面 矢状面 胼胝体上纵束下纵束皮质脊髓束 多神经束的神经束图 矢状面 横断面 各神经束可随意标示为各种不同颜色 DWI高信号 低ADC值 脑肿瘤的DWI和DTI 的脑部病变 DWI高信号病灶 细胞毒性水肿 急性脑梗死早期坏死灶 未液化者 缺氧缺血性脑病癫痫持续状态脑外伤 脑炎脑病 如线粒体性脑病等 Reys综合征透神经元性变性 Transneuronaldegeneration 与兴奋性毒性有关 神经元 胶质细胞细胞毒性水肿 DWI高信号病灶 轴索水肿 弥漫性轴索损伤 DAI Wallerian变性 髓鞘内 裂 水肿 神经髓鞘细胞水肿 早期多发性硬化症中毒性和代谢性脑病 包括氟和钾中
9、毒等 细胞毒性水肿 DWI高信号病灶 进行性多灶性脑白质病Canavan病氨基酸代谢异常 如苯丙酮尿症等 渗压性髓质溶解症 细胞毒性水肿 髓鞘内 裂 水肿 神经髓鞘细胞水肿 DWI高信号 低ADC值 病灶 高细胞密度和 或小细胞外间隙 淋巴瘤原始神经外胚层肿瘤 PNET 高粘度 脓肿 0 3 0 9 10 3mm2 s 表皮样囊肿等 脑肿瘤不同成分的 脑肿瘤的DWI和DTI DWI和ADC值 脑肿瘤不同成分的ADC值 高细胞密度和 或小细胞外间隙的实质部分 ADC值正常脑组织者 如淋巴瘤 PNET 某些胶质母细胞瘤和转移瘤等 脑肿瘤不同成分的ADC值 低细胞密度和 或大细胞外间隙的实质部分 A
10、DC值 正常脑组织者或接近于脑脊液ADC值 如II级星形细胞瘤 毛细胞型星形细胞瘤和血管母细胞瘤等 脑肿瘤不同成分的ADC值 早期肿瘤坏死 未液化者 ADC值正常脑实质 肿瘤坏死 已液化者 或囊性变 ADC值 或略正常脑实质者 无或伴少量肿瘤细胞浸润的瘤周水肿 ADC值 正常脑实质者 颅内占位病变 脑肿瘤的DWI和DTI DTI的各种类型 占位病变所致白质神经束变化的常见类型 推移型 水肿型 破坏型 浸润型 混合型 占位病变所致白质神经束变化的常见形态 神经束推移型 良性病变引起瘤周纤维束移位 但这些纤维束仍完整 纤维束的FA正常或略降低 仅位置或走行方向异常 神经束水肿型 见于血管源性水肿
11、如无瘤细胞侵润的瘤周水肿 纤维束的FA降低 其位置略变 但走行方向基本正常 占位病变所致白质神经束变化的常见形态 神经束浸润型 炎症或低度恶性肿瘤浸润造成纤维束走行结构异常或伴有轻度破坏 纤维束的FA降低 彩色编码的FA图上色彩和结构异常 神经束破坏型 高度恶性肿瘤将纤维束完全破坏 瘤区不见纤维束 彩色编码的FA图上也无色彩可见 占位病变所致白质神经束变化的常见形态 神经束混合变化型 二种以上的上述各型神经束变化同时出现 例如 神经束推移和神经束水肿同时出现 即同一病灶内 一些部位可见神经束推移 另一些部位可见神经束水肿的表现 DWI和DTI 脑肿瘤的DWI和DTI 在脑肿瘤诊断和鉴别诊断中的
12、作用 DWI和DTI对脑肿瘤诊断的作用 结合常规MRI 环状增强时 是胶质母细胞瘤 还是脑脓肿 是蛛网膜囊肿 还是表皮样囊肿 胆脂瘤 是良性 还是恶性胶质瘤 瘤周水肿肿瘤细胞浸润情况 对某些肿瘤的诊断提供有用信息 如PNET 淋巴瘤和转移瘤等 DWI和DTI对脑肿瘤诊断的作用 结合常规MRI 早期测出放疗或 和化疗的治疗效果 DTI能对肿瘤与邻近神经束之间的关系提供详细信息 DWI和DTI对脑肿瘤诊断的作用 结合常规MRI 常见脑肿瘤的DWI和DTI表现 脑肿瘤的DWI和DTI DWI 胶质母细胞瘤肿瘤已液化之坏死腔在DWI上显示为低信号 胶质母细胞瘤vs化脓性脑脓肿 T1WIC T2WI 化
13、脓性脑脓肿DWI上脓腔显示为高信号 常规MRI难于区别二者 DWI区别二者 敏感性 93 3 特异性 90 9 PPV 93 3 NPV 90 9 有例外 T1WIC 胶质母细胞瘤 例1 常规MRI T1WIC 显示一伴病灶周围水肿的环状增强病灶 提示可能为一伴中央坏死的恶性肿瘤 胶母细胞瘤 在T1WIC 和FLAIR T2WI上坏死分别为低和高信号 T1WIC FLAIR T2WI 高度恶性肿瘤 较大量瘤细胞浸润 液性坏死 何神经束受犯 DWI 胶质母细胞瘤 例1 假 DWI ADCmap DWI 假 DWI和ADC图分别显示中央坏死区为低信号和高信号 液化之肿瘤坏死 DWI显示肿瘤实质区呈
14、高信号 T2透过效应 瘤周水肿为等和略低信号 提示有较多肿瘤细胞浸润 T1WIC 信号与CSF相仿 提示液性坏死 胶质母细胞瘤 例1 ADCmap T1WIC 肿瘤坏死区ADC值 2 04 10 3mm2 s 甚高 约为脑实质ADC值的3倍 提示为液化坏死 ADC值甚高 约为脑实质ADC值的3倍 提示为液化坏死 胶质母细胞瘤 例1 ADCmap T1WIC 肿瘤实质部分的ADC值为1 13 1 49 10 3mm2 s 正常脑实质的ADC值为0 738 0 798 10 3mm2 s 瘤周水肿的ADC值为1 08 10 3mm2 s 与肿瘤实质部分和脑实质者相似 提示可能有较多肿瘤细胞浸润 因
15、此首先考虑恶性肿瘤 特别是胶母细胞瘤 ADC值与脑实质和肿瘤实质者相仿 提示有较大量瘤细胞浸润 符合胶母细胞瘤 胶质母细胞瘤 例1 FA图 FA图显示肿瘤区呈现为WM纤维束破坏表现 肿瘤周围白质纤束 如皮丘束 呈现为WM纤维束浸润表现 瘤周水肿区呈纤维束浸润型表现 提示有较大量瘤细胞浸润 符合胶母细胞瘤 皮丘束 外囊 肿瘤区呈纤维破坏表现型表现 提示为高度恶性肿瘤 符合胶母细胞瘤 T1WIC FLAIR SEEPIT2WI T1WIC 常规MRI T1WIC 显示一伴病灶周围水肿的环状增强病灶 提示可能为一伴中央坏死的恶性肿瘤 胶母细胞瘤 在T1WIC 和FLAIR T2WI上坏死分别为低和高
16、信号 胶质母细胞瘤 例2 液性坏死 DWI 假 DWI ADC图 病理切片 凝固坏死 肿瘤实质 胶质母细胞瘤 例2 DWI显示坏死区为高信号 ADC图上信号较低病理证实 提示为凝固性坏死所致 其ADC值为1 23 1 44 10 3mm2 s 一般液性坏死者 肿瘤实质部 白箭 为高信号 高细胞密度 小细胞外间隙 ADC值较低 提示为凝固坏死 FLAIR T1WIC T1WIC T2WI 胶质母细胞瘤 例3 常规MRI显示胶母细胞瘤的典型 伴病灶中央坏死和瘤周水肿表现 高度恶性肿瘤 较大量瘤细胞浸润 何神经束受犯 彩色编码的FA图 胶质母细胞瘤 例3 在彩色编码的FA图上肿瘤区 WM纤维束完全破坏 瘤周水肿区显示神经束浸润征象 符合胶母细胞瘤的诊断 肿瘤区呈纤维破坏表现型表现 提示为高度恶性肿瘤 符合胶母细胞瘤 瘤周水肿区呈纤维束浸润型表现 提示有较大量瘤细胞浸润 符合胶母细胞瘤 上纵束 放射冠 T1WIC T1WIC T2WI FLAIR 胶质母细胞瘤 例4 常规MRI显示胶母细胞瘤的典型 伴病灶中央坏死和瘤周水肿表现 神经束成像图 胶质母细胞瘤 例4 彩色编码的FA图 在彩色编码的F
