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1、功能磁共振在神经外科的应用,哈励逊国际和平医院神经外科,张明哲,在我们神经外科临床工作当中，核磁共振已成为常规检查，对疾病的诊断、疗效评估有着巨大优势。 但是在日常工作中，常规磁共振仍存在以下局限性。,1、脑梗塞的超早期诊断、表皮样囊肿与蛛网膜囊肿的鉴别、肿瘤坏死与脓肿的鉴别、脑膜瘤恶性程度的鉴别； 2、血管性病变、弥漫性轴索损伤（DAI）、外伤性脑出血及梗死； 3、脑功能评判等等,功能磁共振成像( function MRI，fMRI )中的弥散加权成像(DWI)、磁敏感加权成像（SWI）、脑功能成像（BOLD-fmri）可以为我们解决以上问题提供新的思路。,弥散加权成像（DWI） 描述组织水
2、分子扩散程度的利器,弥散（diffusion）的概念,弥散是指分子不断随机改变方向和位置的现象，即布朗运动。所有分子在高于绝对零度时都有布朗运动,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，它主要依赖于水分子的运动而不依赖于自旋质子密度、T1或T2 DWI提供了一种新的影像对比,DWI（diffusion weighted Imaging）概述,在自旋回波T2WI的基础上，在某一方向上施加一对大小相等、方向相反的梯度脉冲如果水在体素内能自由移动（扩散），则此处会失相位，因此信号降低。反之如果水的弥散受限制则很少失相位，因此信号较高在相应的方向上测量水分子的运动。,
3、MR弥散成像的物理基础,扩散敏感系数b,成像序列对弥散运动表现的敏感程度，反映弥散加权的程度，单位s/mm2与施加的弥散敏感梯度场强、持续时间和间隔时间有关。目前设备提供的b值为010000s/mm2水分子的弥散敏感性随着b值的增加而增加，但图像信噪比则相应地下降。常用b值为1000 s/mm2,Apparent diffusion coefficient 表观扩散系数是不同方向的分子弥散运动的速度和范围。ADC反映水分子移动的自由度。 ADC值主要根据DWI图像上的信号强度的变化来计算 ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2),表观扩散系数ADC,计算公式S2=S1exp(-b .ADC)
4、ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2) S1、S2 不同b值时的DWI信号强度 exp 指数函数 b 扩散敏感系数 ADC 表观弥散系数,ADC值与DWI信号的关系,ADC值与DWI信号呈负指数关系 ADC值下降，DWI像呈高信号扩散受限 DWI像上高信号不一定预示ADC值下降。 T2穿透效应,DWI信号与ADC图信号相反,ADC,DWI,基本概念,T2穿透效应,当受检组织的T2值明显增高时,会在DWI上有明显的T2图象对比存在，称之为T2穿透效应，这可能造成扩散受限的假阳性表现。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,影响水分子弥散的因素,膜结
5、构的阻挡大分子蛋白物质的吸附微血管内流动的血液,DWI上高信号的病灶（1）,细胞毒性水肿 神经元/胶质细胞水肿 急性脑梗死 脑外伤 缺血缺氧性脑病 髓鞘水肿 MS急性期，中毒性脑病（co中毒），代 谢性脑病（ALD） 轴索水肿 弥漫性轴索损伤（DAI） Wallerian变性,DWI上高信号的病灶（2）,细胞密度高、细胞外间隙小 淋巴瘤，原始神经外胚层肿瘤等 粘滞度高 脑脓肿 表皮样囊肿,【脑梗塞】一、病理生理：1、急性期：血供中断，细胞缺血、缺氧Na-K ATP酶 大量Na离子进入细胞内细胞水肿细胞内结构肿胀，扩散受限，细胞内能量代谢障碍导致细胞器裂解，产生大量碎片，造成细胞内粘度增加，胞浆
6、流动减慢，导致扩散进一步受限细胞外间隙缩小，扩散受限,正常组织，水分子随机运动，呈低信号。,细胞毒性组织，水分子运动受限，呈高信号。,2、慢性期：细胞外水的增加，组织软化和胶质增生，使水分子扩散增加血管源性水肿，血脑屏障破坏,二、影像检查：脑梗塞的诊断，用常规成像序列（SE或GRE）检查时，一般需要到发病6h后，方能查得其病理过程；但用MRDWI检查，则在发病后2030min，即可见到局部的扩散作用增加，呈现相应的病理MR信号（高信号）。因此DWI序列又称为中风序列。,DWI反映的是细胞毒性水肿。T2WI反映的是血管源性水肿。CT反映的是脑组织的坏死和水肿。,2、DWI演变过程：超急性期（数小
7、时）DWI明显高信号。急性期（数天）DWI高信号。亚急性期（7-14天）DWI高或等信号。慢性期（2周至2个月后）DWI高 等 低信号。,3、ADC值的动态变化：急性期是ADC值降低（4-14天），反映了扩散受限。ADC值的下降程度与组织的受伤程度有一定的相关性，减低4060%代表不可逆梗死灶，轻度下降1025%代表可逆性损伤区。ADC值随时间变化，受再灌注和迟发性脑损伤的影响，因此不能依赖它判断脑组织的存活程度。,4-14天后，ADC值开始升高，可高于正常水平。7-14天处于亚急性期 ，ADC值“假正常化”。研究表明：从缺血区边缘带到梗塞中心，ADC值逐渐降低，早期出现ADC值下降的缺血组织
8、最终演变为不可恢复的梗死灶。,DWI在颅内占位性病变中的应用,DWI在颅内占位性病变中的应用,表皮样囊肿与蛛网膜囊肿的鉴别 肿瘤坏死与脓肿的鉴别 脑膜瘤恶性程度的鉴别 淋巴瘤的诊断,表皮样囊肿与蛛网膜囊肿的鉴别,常规MR通常不能可靠地鉴别二者，均表现为T1WI低信号和T2WI高信号改变表皮样囊肿在DWI上表现为高信号蛛网膜囊肿囊液的蛋白含量较多在DWI图像上类似脑脊液，表现为低信号表皮样囊肿切除后，在DWI图上低信号充满脑脊液的囊腔与高信号的残留组织很容易区别,表皮样囊肿与蛛网膜囊肿的鉴别,蛛网膜囊肿,表皮样囊肿,脑胶质瘤、转移瘤囊变/坏死和脑脓肿的鉴别,肿瘤生长迅速,病变中心缺血等引起坏死，
9、坏死灶中的细胞数量少,液体清亮,黏稠度低,在DWI像上表现为低信号。脓肿的脓液主要含有细菌、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,T1c,DWI,ADC,坏死液化胶质母细胞瘤的DWI表现,脑脓肿包膜期DWI表现,脓腔DWI呈高信号，ADC平均值0.6010-3mm2/s,良、恶性脑膜瘤的鉴别,脑膜瘤在DWI上信号不定多数良性脑膜瘤在DWI上为等信号，仅有23%表现为略高信号，ADC正常或略有升高恶性脑膜瘤在DWI上多呈明显高信号，ADC值降低。,良性脑膜瘤图像,T2WI T1+C DWI（等信号）,脑 膜 瘤 伴 脑 浸 润,T2FLAIR,T1WI + C,常规MRI显示为良性脑膜瘤的表现。DWI上为高信号，ADC值降低提示细胞密度较高,DWI,ADC图,淋巴瘤 DWI,淋巴瘤的强化部分在DWI上通常为高信号组织学检查可见细胞密度高，细胞外间隙小，这些表现与DWI高信号相关。,淋巴瘤病灶T1增强显示明显强化，DWI上也为高信号,T1+C,DWI,T1WI,T1+C,T2FLARE,ADC,淋巴瘤病灶T1增强显示均匀强化，ADC图上显示弥散受限,
