磁共振弥散张量成像(DTI)在颅脑疾病诊断中的应用
弥散张量成像(DTI),是一种描述大脑结构的新方法,是磁共振成像(MRI)的特殊形式。举例来说,如果说磁共振成像是追踪水分子中的氢原子,那么弥散张量成像便是依据水分子移动方向制图。弥散张量成像图(呈现方式与以前的图像不同)可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接,引导医疗人员进行大脑手术。它还可以揭示同中风、多发性硬化症、精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化。
磁共振弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是弥散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)的发展和深化,是当前惟一的一种能有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法。到年主要用于脑部尤其对白质束的观察、追踪,脑发育和脑认知功能的研究,脑疾病的病理变化以及脑部手术的术前计划和术后评估。
衡量弥散大小的数值称为弥散系数,用D表示,即一个水分子单位时间内自由随机弥散运动的平均范围,单位是mm2/s。D值越大,水分子弥散运动越强。
表观弥散系数ADC只代表弥散梯度磁场施加方向上水分子的弥散特点.而不能完全、正确地评价不同组织各向异性的特点。
DTI是弥散成像的高级形式,可以定量地评价脑白质的各向异性
主要参数
(meandiffusivityMD),MD反映分子整体的弥散水平(平均椭球的大小)和弥散阻力的整体情况。MD只表示弥散的大小,而与弥散的方向无关。MD越大,组织内所含自由水分子则越多。
反映分子在空间位移的程度,且与组织的方向有关。用来定量分析各向异性的参数很多,有各向异性分数(fractionalanisotropy,FA)、相对各向异性(relativeanisotropy,RA)、容积比指数(volumeratio,VR)等。
1、FA:部分各向异性指数,是水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例,它的变化范围从0~1。0代表弥散不受限制,比如脑脊液的FA值接近0;对于非常规则的具有方向性的组织,其FA值大于0,例如大脑白质纤维FA值接近1。
2、RA:相对各向异性指数,是弥散张量的各向异性部分与弥散张量各向同性部分的比值,它的变化范围从0(各向同性弥散)到√2(无穷各向异性)。
3、VR:容积比指数。是椭圆体与球体容积的比值。由于它的变化范围从1(即各向同性弥散)到0,所以,临床上更倾向于应用1/VR。
临床应用
脑血流下降到低于10~15ml/g/min时将导致细胞内水容量增大,水从细胞间隙流入细胞内使细胞肿胀,产生细胞毒性水肿。使用传统MR,急性期脑梗塞很难被发现,缺血脑实质的范围只有在较晚的时期当血管源性水肿出现时才能被发现。当普通MR表现正常的时候,DWI和DTI可以早期发现急性脑梗塞。他们使鉴别脑梗塞急慢性期的改变成为可能,这对治疗方法的选择具有重要的临床价值。
脑白质疏松有非特异性影像学表现,在CT或MR上可见脑室周围脑白质的弥漫性改变。它可以出现在各种脑白质病中,包括慢性脑缺血,阿尔茨海默病,伴皮质下梗塞和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病。在组织学方面的表现,可见到神经轴索缺失和神经胶质增殖。在缺血性脑白质疏松症,T2加权图像上显示信号升高的区域,DTI显示平均弥散系数MD升高和FA值减低。脑白质疏松症的平均弥散系数明显低于腔隙性脑梗塞病灶区域,大概是由于前者神经胶质增生阻碍了水分子的弥散。
3、瓦勒蜕变(walleriandegeneration,WD)
瓦勒变性是轴索的顺行性变性,神经轴索的髓鞘崩解继发于邻近的轴索损伤或神经细胞死亡。最常见的是继发于同侧的脑梗塞,皮质脊髓束出现WD。在WD,DTI比T2WI图像更敏感。弥散各向异性指数如FA值在原发病灶和发生WD的区域都出现减低。但是,ADC值在WD中只是轻微升高,在原发性缺血梗塞灶中是明显升高。这样通过ADC值可以把原发病灶和WD区分开来。
展望
DTI技术是研究复杂脑组织结构的一种无创的有力工具。它在神经解剖、纤维连接和大脑发育方面应用前景广阔,对于神经系统疾病和脑功能研究有巨大的潜在优势。尽管DTI的参数测量及其图像到年并不能作为临床诊断的可靠标准,对某些器官的检查受到客观条件的制约,随着技术的提高和更好的后处理分析,DTI会更加广泛、更加可靠的应用于研究和临床工作中。
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