磁共振扩散张量成像在外周神经系统疾病中应用的研究进展

磁共振扩散张量成像在外周神经系统疾病中应用的研究进展
磁共振扩散张量成像在外周神经系统疾病中应用的研究进展

Advances in Clinical Medicine 临床医学进展, 2017, 7(4), 242-247

Published Online October 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/265716701.html,/journal/acm

https://https://www.360docs.net/doc/265716701.html,/10.12677/acm.2017.74040

Application of Magnetic Resonance

Diffusion Tensor Imaging in Peripheral

Nervous System Diseases

Anni Zhu1, Weifei Wu2,3*

1Medical College of Nanchang University, Nanchang Jiangxi

2Department of Orthopedics, The People’s Hospital of Three Gorges University, Yichang Hubei

3The First People’s Hospital of Yichang, Yichang Hubei

Received: Sep. 28th, 2017; accepted: Oct. 9th, 2017; published: Oct. 16th, 2017

Abstract

Peripheral nervous system (PNS) due to the structure of fine walking complex, and the surround-ing tissue structure should not be resolved; it is difficult to use conventional imaging methods to obtain a satisfactory image. Therefore, the current diagnosis of PNS diseases is mainly dependent on clinical history, physical examination and electrophysiological examination of the data. Diffu-sion tensor imaging (DTI) is a method of image developed on the basis of diffusion weighted im-aging. It is used to image the anisotropy of water molecule motion, which can accurately show the microfluid structure. The quantitative data of fractional anisotropy (FA) and apparent diffusion coefficient (ADC) obtained by DTI technique can quantitatively evaluate the pathophysiological changes and structural features of nerve fiber bundles. DTI is often used in peripheral neurologi-cal disease research, the aim of the article was to review the DTI technology application in cranial nerve compression syndrome, lumbar disc herniation, tumor location and nerve injury repair.

Keywords

Diffusion Tensor Imaging, Peripheral Nervous System, Microstructural Properties of Nerve,

Application

磁共振扩散张量成像在外周神经系统疾病中

应用的研究进展

朱安妮1,伍伟飞2,3*

*通讯作者。

朱安妮,伍伟飞

1

南昌大学医学院,江西 南昌 2三峡大学人民医院骨科,湖北 宜昌

3宜昌市第一人民医院,湖北 宜昌

收稿日期:2017年9月28日;录用日期:2017年10月9日;发布日期:2017年10月16日

摘 要

周围神经系统(peripheral nervous system, PNS)由于结构纤细走行复杂,与周围组织结构不宜分辨,难以利用常规影像学检查方法获得满意的图像。因此目前诊断周围神经系统疾病的主要是依靠临床病史、体格检查和电生理检查的数据。核磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)是在弥散加权成像基础进一步上发展而来的影像检查方法,利用水分子运动的各向异性进行成像,从而能精确地显示神经纤维内部的细微结构。通过DTI 技术获得的各向异性分数(fractional anisotropy, FA)、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)等量化数据能够进行定量的评价神经纤维束的病理生理改变及结构形态的特点。DTI 经常应用于周围神经系统病变的研究,现就DTI 技术在颅神经压迫综合征、腰椎间盘突出症、肿瘤的定位及神经损伤修复等方面进行综述。

关键词

DTI ,周围神经系统,神经微观结构,应用

Copyright ? 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/265716701.html,/licenses/by/4.0/

1. 引言

周围神经系统(peripheral nervous system, PNS)是指除脑和脊髓以外的所有遍布全身各处的神经,包括神经节、神经干、神经丛及神经终末装置。它联络中枢神经与其他器官,进行信号传递。根据发出的部位不同,周围神经可分为连于脑的12对颅神经和连与脊髓的3l 对脊神经。和中枢神经相比,周围神经由于结构纤细走行复杂,与周围组织结构不宜分辨,难以利用常规影像学检查方法获得满意的图像。因此目前诊断周围神经系统疾病的主要是依靠临床病史、体格检查和电生理检查的数据,虽然利用神经传导研究评价周围神经病变是可靠、敏感的,不过此研究仍有一定的局限性,尤其是对于神经病变部位的定量分析及准确定位方面的效果不尽人意。核磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)是在弥散加权成像基础进一步上发展而来的影像检查方法,利用水分子运动的各向异性进行成像,从而能精确地显示神经纤维内部的细微结构。通过DTI 技术获得的各向异性分数(fractional anisotropy, FA)、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)等量化数据能够进行定量的评价神经纤维束的病理生理改变及结构形态的特点。自1996年首次实现人脑弥散张量成像以来,DTI 经常应用于脑功能成像、中枢神经系统疾病及脊髓病变等领域[1] [2] [3] [4] [5]。近年来,由于高场强磁共振的产生及后处理技术的不断完善,DTI 技术逐渐应用于周围神经系统病变的研究,现就DTI 技术在颅神经压迫综合征、腰椎间盘突出症、肿瘤的定位及神经损伤修复等方面进行综述。

Open Access

朱安妮,伍伟飞

2. 周围神经DTI扫描技术简介

周围神经较纤细,感兴趣区域(region of interest, ROI)并且容易受到磁敏感伪影、运动伪影等因素而影响成像,因此选择适合的扫描技术成为得到满意神经图像的关键因素之一。DTI成像的扫描技术主要包括:单次激发平面回波成像(echo-planar imaging, EPI)、线阵扫描弥散成像(line scarl diffusion imaging, LSDI)、导航自旋回波弥散加权成像及半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像等[6] [7]。EPI技术扫描优点是时间短,图像信噪比高,缺点是容易出现几何变形及化学位移伪影。LSDI技术图像质量较高,因为其很少几何失真,磁敏感伪影及化学移位伪影也很少存在,缺点是扫描时间较长。单次激发快速自旋回波成像(single, shot echo-planar imaging, SSEPI)技术空间分辨率不高,但是优点是可以缩短采集时间和恢复时间(echo time, TE),并且能降低磁敏感伪影和运动伪影,因此,SSEPI技术更多的应用于周围神经系统成像[8]。另外,在DTI参数中b值大小的设置也具有重要的意义。虽然选取较高的b值能增加组织内水分子的扩散权重,但随之造成图像的信噪比的降低,此时易产生部分容积效应,产生人为误差。国内外学者在研究不同部位的神经时对b值的选取不尽相同,对于腰神经根及臂丛等较粗大的纤维,b值的取值范围约在900~1000 s/mm2,而对于三叉神经和正中神经等较细小的神经,b值的取值范围约为900~1200 s/mm2[9]-[14]。

3. 利用DTI技术对正常人周围神经研究

由于周围神经结构的差异和DTI设置参数不一致等各种复杂因素的影响,获得的周围神经ADC值、FA值差别较大,目前尚未出现统一的标准对其进行标准的定量评定[15] [16] [17] [18] [19]。研究表明[15]

[16] [17] [18]在不同性别之间神经纤维束的相关参数无差异,周围神经纤维的FA值随着年龄的增长逐渐

减低,ADC值随着年龄的增长逐渐升高,同一健康个体的左右周围神经的DTI参数值无差异,在对腰神经根及的臂丛的测量评定中,不同层面神经根的DTI相关参数值无统计学差异,和末梢神经相比,神经根的FA值要低,这可能是由于神经根和末梢神经不同的生理结构所致。神经内膜是一层疏松结缔组织,具有支持、保护神经中的神经纤维之功能。神经内膜含有胶原蛋白,而外周神经内膜中的胶原蛋白要比脊神经根丰富。相比之下,脊神经根结构较简单,无束膜,并且缺少发达的神经外膜,同一神经纤维束在其不同的走行区域的FA值及ADC值会存在差异。例如走行在即腕管水平和走行在远端腕关节层面的正中神经FA值或ADC值常存在一定差异。对于这种差异,Goga等[19]指出正中神经在腕管层面走行时,此部位的解剖结构较复杂,组织结构较紧密,因此组织外间隙较小,导致走行在此的正中神经纤维密度指数高于其它部位,纤维束内的水分子弥散运动受限。所以走行于组织结构紧密处的神经纤维与走行于其它部位的同一神经纤维相比的,FA值会降低,相应伴有ADC值的升高,这是纤维束生理性受压后,其内水分子弥散受限的表现。

4. DTI技术对周围神经系统疾病的研究

4.1. DTI技术对腰椎间盘突出症的研究

腰椎间盘突出症是以坐骨神经痛及腰腿痛为主要表现的疾病,是骨科的常见病、多发病。常规MRI 检查是诊断椎间盘突出症最常用的工具,主要表现为硬膜囊局部或者神经根受压[1]。常规MRI仅从宏观上评估神经根形态和信号的变化,而有时神经根损伤程度与患者临床症状和体征并不完全相符,部分患者临床症状的发生先于神经根受压[20]。DTI技术能清楚地显示活体组织的扩散特性,提供组织结构特征信息[21] [22] [23] [24]。利用DTI技术显示腰神经的研究目前还处于初步阶段。在一项包含19例椎间盘突出坐骨神经痛及19例正常志愿者的腰神经丛DTI研究[21],采用1.5 T磁共振进行DTI定量测量及DTT

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腰神经丛神经纤维束重建,该研究报道病例组腰神经丛定量测量FA值出现显著下降,ADC值出现显著上升,病例组患侧FA值较健侧显著将低。该研究认为DTI可以发现常规MR显示正常的椎间盘相关腰腿放射痛、坐骨神经痛。在椎间孔狭窄的患者中,FA值显著低于正常神经根FA值[22]。有研究表明,腰椎间盘突出导致的受压神经根FA值约为0.18,而正常神经根约0.22,且受压侧显著低于正常侧,且无论是在1.5 T或3.0T MRI,受压神经根FA值显著降低[21] [25]。Eguchi等22在3T磁共振下对8例椎间盘突出单侧坐骨神经痛及8例正常志愿者的L3至S1腰骶神经丛DTI研究。该研究中定量测量病例组患侧FA值出现显著下降,ADC值出现显著上升,病例组患侧FA值较健侧显著将低。DTT神经纤维束重建显示,患侧神经根神经纤维束走行出现异常,包括稀疏、变细、中断及缺口等。常规磁共振下在椎间盘突出压迫神经根部显著的病例中,DTI测量神经根FA值及DTT重建神经纤维束均出现了显著异常。椎间盘突出患者腰神经的FA值比健康志愿者腰神经的FA值降低。研究已经表明,FA 值是评价微观组织变化的良好参数。研究等认为[26] [27] [28] [29]以下两点因素是造成FA值的改变的主要原因:1) 由于神经受到长期的慢性受压及压迫造成的慢性刺激局部缺血、髓鞘代谢障碍,继而引发的受压神经脱髓鞘改变;2) 神经受到的长期压迫造成的刺激会引发神经纤维无菌性炎症,促进有关炎性介质的释放,作用于周围组织的血管,造成神经水肿及静脉淤血。这些因素都会影响轴突正常的生理活动,而神经纤维中水分子运动的各向异性主要是依赖轴突及髓鞘的存在。ADC值反映水分子在各个方向上的平均扩散能力,其与水分子的扩散能力呈正相关,即ADC值越大,水分子运动的扩散能力越强,ADC值越小,水分子运动的扩散能力越弱。而ADC值升高。在腰椎间盘突出症患者中,有关ADC值的研究尚存在争议[30] [31] [32]。有研究认为受压神经根处ADC值明显升高,然而有研究发现受压神经根处ADC值相比正常侧无明显变化,同时发现ADC值与症状持续时间、疼痛评分等无相关性[31] [32]。在对神经根DTI参数进行测量时,为了减少部分容积效应造成的误差,可以选取某段纤维束的相关数值进行测量,此方法可以获得比较准确的数值。腰骶神经丛DTI研究还有许多有待进一步拓展的区域,在腰骶丛病变坐骨神经痛中不同节段的神经根FA值的变化,椎间盘压迫急慢性期神经根病变和FA值改变的相关性,病变恢复阶段FA值得变化,神经根减压术后病人神经根FA值的变化等,受压神经根损伤程度及其与临床症状相关性的评估,这些都有待于进一步研究。

4.2. DTI技术对神经损伤修复过程的研究

根据临床症状及体征,国内外很多学者都对损伤后神经功能进行过评估。部分学者利用背景信号抑制弥散加权成像序列(diffusion weighted imaging with background signal suppression, DWIBS)来显示臂丛神经损伤的部位及受累范围,由于采用了背景抑制技术,此技术能更好的能区分细小的神经及血管,但是对于损伤的神经,DWIBS技术难以进行定量的评[33]。Poretti等[34]利用DTI动态观察正中神经损伤的患者,患者正中神经受伤后首次行DTI检查仅能观察到损伤后的正中神经近端,受伤2个月后,DTI能够显示出新生的神经纤维出现在正中神经损伤的远段。因此,利用DTI技术能观察神经的再生,与其他技术相比,此种方法无创并且能进行动态观察。Byun等[35]在坐骨神经损伤后的不同时间点利用DTI技术测量了FA值及ADC值,受损伤的坐骨神经纤维束在伤后3小时FA值大幅下降,之后又缓慢恢复,大约在3周后恢复到受伤前水平。受损伤的坐骨神经在伤后4天内可在显微镜下观察到脱髓鞘样改变及轴突的缺失,巨噬细胞和髓鞘的碎片在随后的修复的过程中逐渐减少,到损伤后的第12周恢复正常。FA 值的变化与轴突的受损和再生修复具有相关性,而且神经FA值与髓鞘的厚度及密度、轴突的直径及密度有关,其中与轴突的直径及密度的关系更加密切。Toro等[36]研究发现FA值在神经损伤后发生脱髓鞘改变时降低,但受损神经进行修复过程中增高。不过,尚未进行相关体内实验并证实FA值是否可以作为预测神经损伤后恢复的相关指标。

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5. 问题与展望

DTI作为MR成像的一项新技术,应用于周围神经系统损伤疾病诊断的历史较短,但就目前的成像技术来看,DTI技术是唯一一个可以在活体内无创的、直观的对纤维束进行成像的影像学方法,产生的图像除了可以准确的显示纤维束的走行,同时也可间接对神经束病变的病理生理学改变进行评价,用以对I临床诊断进行辅助。但目前DTI参数在国内外没有进行统一的标准化,国内外学者对DTI参数与受损周围神经的病理改变之间关系也持有不同的观点。今后关于神经纤维FA值、ADC值变化的临床意义、病理机制及与预后评价的相关研究将是神经病学与影像学研究的重要领域。

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抑郁症及抑郁高血压共病患者脑部基于体素的磁共振扩散峰度成像研究_曾祥柱

?中枢神经影像学 Voxel-based analysis of diffusion kurtosis imaging  forpatients with dep ression and comorbidhypertension in dep ressionZENG Xiang-zhu1,YUAN Hui-shu1*,LIU Ying1,WANG Zheng1, ZHANG Han2,WANG Xi-lin2 (1.Department of Radiology,Peking University Third Hospital,Beijing100191,China;2.Department ofConsultation Liaison,Peking University Sixth Hospital,Beijing100191,China)[Abstract] Objective To investigate the differences of cerebral microstructure impairment between patients of depressionand comorbid depression and hypertension with diffusion kurtosis imaging(DKI).Methods Twenty patients with depres-sion(depression group),26comorbid hypertension in depression(comorbid group),26hypertension(hypertension group)and 23healthy control subjects(control group)were recruited.DKI examinations were performed using a 3.0Tscanner.Mean kurtosis(MK)maps were compared among 4groups.The relationship between MK and Hamilton depression scale(HAMD-17)were investigated using correlation analysis.Results Compared with control group,MK decreased in rightmiddle frontal gyrus,the right fusiform gyrus,right anterior cingulate gyrus,left middle cingulate gyrus,left posteriorcingulate gyrus,right insula,the right hippocampus,right occipital gyrus and left occipital gyrus,bilateral precuneus,bi-lateral putamen,bilateral inferior temporal gyrus and middle temporal gyrus significantly in comorbid group(P<0.05),MK reduced in more cerebaral areas,including the right superior frontal gyrus,the right fusiform gyrus,right anterior cin-gulate,the right of the cingulate gyrus,left posterior cingulate gyrus,bilateral hippocampus,parahippocampal gyrus bilat-erally,the left middle occipital gyrus,bilateral wedge anterior lobe,and right putamen,left lingual gyrus,bilateral middletemporal gyrus and inferior temporal gyrus and the left thalamus(P<0.05),there was no cerebaral areas where MK de-creased in hypertension group;compared with depression group,MK decreased in right inferior frontal gyrus,right fusi-form gyrus,right insula and right anterior cingutate in comorbid group(P<0.05).MK in right hippocampus(r=0.421,P<0.001)and the right middle frontal gyrus(r=0.400,P=0.001)were negatively correlated with HAMD-17scores.Conclusion Depression patients with or without hypertension has extensive white matter impairments of frontal-subcorti-cal-limbic regions.Hypertension may  have a synergistic effect on depression.[Key  words] Depression;Hypertension;Magnetic resonance imaging;Diffusion kurtosis imagingDOI:10.13929/j .1003-3289.2015.05.007[基金项目]科技部国家科技支撑计划(2009BAI77B0 )。[第一作者]曾祥柱(1977—),男,湖北荆州人,博士,主治医师。研究方向:中枢神经系统磁共振诊断及功能磁共振成像。E-mail:zeng _x_zh@126.com[通信作者]袁慧书,北京大学第三医院放射科,100191。E-mail:huishuy@sina.com[收稿日期]2014-08-18 [修回日期]2015-04- 03抑郁症及抑郁高血压共病患者脑部基于 体素的磁共振扩散峰度成像研究 曾祥柱1,袁慧书1*,刘 颖1,王 筝1,张 函2,王希林2  (1.北京大学第三医院放射科,北京 100191;2.北京大学第六医院联络会诊科,北京 100191 )[摘 要] 目的 探讨磁共振扩散峰度成像(DKI)在评价抑郁症及抑郁高血压共病患者脑部微观结构损害中的应用价值。方法 收集20例抑郁症患者(抑郁症组)、26例抑郁高血压共病患者(共病组)、26例高血压患者(高血压组)、23名健 ·866·中国医学影像技术2015年第31卷第5期 Chin J Med Imaging  Technol,2015,Vol 31,No 5

05-磁共振扩散峰度成像技术研究进展_戴艳芳

磁共振扩散峰度成像技术研究进展 戴艳芳 综述,卢 洁,李坤成 审校 (首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科 北京 100053) 【摘 要】 磁共振扩散峰度成像(DKI)作为非高斯扩散成像技术,在探测组织细微结构损伤方面优于传统扩散成像技术(包括DWI和DTI),并已被初步应用于临床研究,对脑肿瘤的评价、退行性疾病、脱髓鞘疾病和脑血管疾病等方面均取得了初步成果,具有广阔的临床应用前景。本文对DKI成像原理和在临床应用的优势与不足进行综述。 【关键词】 扩散峰度成像;峰度;磁共振成像 中图分类号:R445.2 文献标识码:A 文章编号:1006-9011(2015)05-0913-03 Advances in diffusion kurtosis imaging DAI Yan-fang,LU Jie,LI Kun-cheng Department of Radiology,Xuanwu Hospital,Capital Medical University,Beijing100053,P.R.China 【Abstract】 As a non-Gaussian diffusion weighted imaging(DWI)technique,diffusional kurtosis imaging(DKI)is betterthan conventional DWI and diffusion tensor imaging(DTI)in providing information about changes in tissue microstructure.DKI has shown promising results in clinical applications,such as in the evaluation of brain tumors,degenerative diseases,demyelinating diseases,and cerebrovascular diseases.This review discusses the underlying theory of DKI as well as theadvantages and disadvantages in the clinical application. 【Key words】 Diffusion kurtosis imaging;Kurtosis;Magnetic resonance imaging 磁共振扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)作为扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)的拓展,采用非高斯分布模型,较传统DTI而言该模型更符合高b值下组织内水分子实际扩散分布情况,不仅可以获得DTI相关指标(如平均扩散系数、各向异性分数等),还可以同时获得DKI特有指标(如峰度、平均峰度等),为临床研究提供了更丰富信息[1~3]。另外,DKI对组织微观结构的改变更加敏感,因此能为组织微观结构变化及某些疾病早期的组织细微损伤探测提供更为先进、准确的评价。近年来,DKI在临床研究中已有初步应用,并取得了一定成果,本文对DKI成像原理和在临床应用的优势与不足进行综述。 1 DKI成像技术原理 1.1 DKI技术理论原理 扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)和DTI成像技术已广泛应用于临床,最常使用的指标如表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)、各向异性分数(fractional anisotropy,FA)等已普遍用以诊断和评估中枢神经系统相关疾病。但是,FA和ADC具有一定局限性,因为传统扩散成像技术基于高斯假设模型进行计算,然而,神经元组织是复杂的微观环境,水分子扩散信号的衰减受诸多因 作者简介:戴艳芳(1982-),女,北京人,在职硕士研究生,主管技师,主要从事磁共振成像技术工作 通信作者:李坤成 教授 E-mail:cjr.likuncheng@vip.163.com素影响,特别是高b值下水分子并不遵循高斯分布,因此,理想高斯模型并不能真实地反映组织的结构信息,新的非高斯模型扩散成像技术,如Q空间成像(q-space imaging,QSI)和DKI,在理论层面较传统扩散成像技术更具优势。 DKI利用峰度量化非高斯模型下水分子任意分布的概率,不需要完整测量扩散位移分布概率,因此其成像时间和对梯度硬件的要求都低于QSI。DKI采用了非线性位移分布的数学表达式,反映水分子扩散的非高斯特性,与DTI不同,要求特定扩散方向的扩散加权信号大小符合如下b值函 数[1,4]:S(b)=S(0)exp(-bD+1 b b2 D2 K)。 其中D是扩散系数,K是扩散峰度。因为附加自由度参数,故至少需要3个不同的b值,且其中必须含有b=0。类似于传统扩散张量,扩散峰度张量使用取向峰度的全部表征[1,4],此扩散峰度张量具有15个独立的自由度,要求必须至少15个独立的扩散方向反映组织的各向异性扩散特性,包括方向依赖性,上述函数最终有22个自由度,其中6个用于扩散张量,15个用于峰度张量,1个与S(0)相关。完整DKI数据包含构建扩散张量所需的全部信息,因此,非线性扩散函数可以同时获得传统扩散指标ADC和表观峰度系数(apparent kurtosis coefficient,AKC)。AKC值可量化偏离高斯模型的偏差量,反映生物组织的非高斯特性,这些参数也可以使用张量形式表达[5,6]。 1.2 DKI相关参数 3 1 9 医学影像学杂志2015年第25卷第5期 J Med Imaging Vol.25No.5 2015

磁共振弥散张量成像对脊髓损伤的临床应用价值

磁共振弥散张量成像对脊髓损伤的临床 应用价值 (作者:___________单位: ___________邮编: ___________) 作者:陈蕾,刘国利,王大维,陈延杰 【摘要】目的:探讨磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)对脊髓损伤的临床应用价值。方法:选择42例健康志愿者作为对照组和54例脊髓型颈椎病作为病例组进行颈椎常规磁共振成像(MRI)及DTI,分别测量各组表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、部分各项异性(fractional anisotropy, FA)值,并显示其弥散张量纤维束(diffusion tensor tracking, DTT)。结果:对照组的平均ADC值为(830.34±215.86)×106 mm2/s,平均FA值为(536.03±40.00)×103。脊髓慢性损伤患者平均ADC值为(1107.60±47.55)×106 mm2/s,较对照组升高,有统计学意义(P0.01),平均FA值为(425.91±59.48)×103,较对照组下降,有统计学意义(P0.01)。结论:DTI较常规MRI成像能更早显示脊髓的损伤,ADC值、FA值及DTT 图是检测早期脊髓损伤微观结构的敏感指标。 【关键词】磁共振;弥散张量成像;脊髓损伤

Clinical application of magnetic resonance diffusion tensor imaging for spinal cord injury diagnosisCHEN Lei1, LIU Guo li2, WANG Da wei2, CHEN Yan jie2(1. Interventional Radiology Department,Longgang Central Hospital of Shenzhen, Shenzhen 518116;2.Department of Radiology, Changchun Communicable Disease Hospital, Changchun 130123, China)[ABSTRACT] Objective: To investigate the clinical application of magnetic resonance (MR) diffusion tensor imaging for spinal cord injury diagnosis. Methods: Conventional cervical magnetic resonance imaging (MRI) scanning and MR diffusion tensor imaging were performed on 54 patients with cervical spondylotic myelopathy and 42 cases of healthy volunteers as a healthy control group. Apparent diffusion coefficient (ADC) and fractional anisotropy (FA) were measured, diffusion tensor tracking (DTT) was showed in each group. Results: The average ADC value is(830.34±215.86)×106 mm2/s, the average FA value is (536.03±40.00) ×103 in control group; in contrast the average ADC value is(1 107.60±47.55)×106 mm2/s,higher than the control group with statistical significant difference(P0.01), and the average FA value is (425.91 ±59.48)×103 , lower than the control group with statistical significant difference(P0.01). Conclusion: MR diffusion tensor imaging can show the injury in the spinal cord at earlier stage. ADC value, FA

宫颈癌扩散峰度成像检查的可重现性研究

宫颈癌扩散峰度成像检查的可重现性研究 目的评估磁共振扩散峰度成像(DKI)应用于宫颈癌检查的可重现性。方法选取我院2016年6~12月的10例宫颈癌患者和10名健康志愿者,于相隔24 h~14 d进行2次轴位DKI扫描,测量峰度参数K以及扩散参数D,并用SPSS 19.0软件进行统计学分析。结果总受试者、志愿者和宫颈癌患者参数D的组内变异系数(ICC)分别为0.899、0.935和0.828,参数K的ICC分别为0.870、0.871和0.877。总受试者、志愿者和宫颈癌患者参数D的变异系数分别为17.23%、16.43%和16.51%,参数K的变异系数分别为17.85%、20.16%和12.28%。结论DKI 序列在检测宫颈组织水分子非高斯扩散方面具有较好的可重现性。 [Abstract]Objective To evaluate the reproducibility of magnetic resonance imaging (MRI)diffusional kurtosis imaging (DKI)in detecting of cervical carcinoma.Methods 10 patients and 10 healthy volunteers in our hospital from June to December in 2016 were selected and underwent duplicate MRI scans by using DKI with an interval of 24 hours to 14 days.The metric K and D were obtained from parametric maps and evaluated by statistical software SPSS 19.0.Results The D value of intra group variation coefficient (ICC)of the total subjects,volunteers,and cervical cancer patients were 0.899,0.935 and 0.828,respectively.The ICC of parameter K was 0.870,0.871 and 0.877,respectively.The coefficients of variation of the D in the total subjects,the volunteers and the patients with cervical cancer were 17.23%,16.43% and 16.51%,respectively.The coefficients of variation of parameter K were 17.85%,20.16% and 12.28%,respectively.Conclusion DK imaging sequence appears reproducible in detecting the non Gauss diffusion of water molecules in cervical carcinoma. [Key words]Diffusional kurtosis imaging;Magnetic resonance imaging;Cervical carcinoma;Reproducibility 宮颈癌是我国女性常见的恶性肿瘤,其诊断以及疗效评判多依赖于核磁共振成像(MRI)。MRI可提供病灶在治疗前后形态学上的变化过程,但是对于早期微小病灶,常规MRI并不能有效发现。有学者发现肿瘤放疗后其功能学变化早于形态学[1]。作为功能磁共振的一个序列,扩散加权成像DWI参数表观扩散系数(ADC)可用检测肿瘤早于形态学变化之前的功能学变化,以此评估治疗效果[2]。然而作为一个以假设水分子遵循高斯分布为前提的序列,DWI并不能完全能准确描述水分子在人体内的扩散状况。 扩散峰度成像(DKI)也是扩散功能成像系列的一员,2005年首次被提及[3],主要用于描述非高斯分布的水分子扩散。由于非高斯分布更符合水分子在人体内的实际扩散方式,因此DKI可提供更为精确的信息。目前DKI的研究主要集中于中枢神经系统,包括脑梗死、胶质瘤、多发性硬化、帕金森病、注意力集中缺陷等[4-8]。此外还有一些中枢神经系统外的疾病,如支气管畸形、肝细胞癌和前列腺癌[9-12]。但是关于DKI在宫颈癌中的应用,目前尚未见文献报道,因此本

正常成人大脑内囊磁共振弥散张量成像研究

弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是一新的具有无创伤性优点的磁共振成像方法,不仅能够定量分析大脑的微细结构,还可定量分析病变组织和正常组织的弥散特征,从而为疾病的诊断和鉴别诊断提供更多的信息;而且可以利用DTI所获的数据,进行大脑白质纤维的成像。内囊是大脑组织的重要结构,其内主要含有联系大脑皮质和皮质下中枢的上行和下行的投射纤维。在活体显示大脑内囊的形状和结构,我们利用 DTI技术对此进行了初步研究。现报道如下:1资料与方法 1.1研究对象:10例正常志愿者,男5例,女5例。年龄25~65岁,平均40.9岁。志愿者均无任何脑部疾病、外伤和手术史。1.2 机器和扫描参数:采用GE公司SignaVH/i3TMR扫描 仪。应用标准头部正交线圈,让志愿者头部固定,耳内塞一适当大小的棉球,以减少噪音对志愿者的影响。志愿者首先进行常规的T1WI、T2WI、FLAIR扫描。常规MRI扫描大脑内未见明显异常信号后,进行DTI成像扫描,DTI扫描采用单次激发SE EPI序列,扫描参数为TR/TE9999/89.2ms,矩阵128×128,FOV240mm×240mm,1次采集,b=1000s/mm2 ,弥散敏感梯度方向 数13个,层厚5mm、层间距0mm。 1.3图像后处理:将10名志愿者扫描所得DTI的数据输入个 人计算机,应用日本东京大学附属医院放射科影像计算和分析实验室所研制的软件:Volume-one1.56和diffusionTENSOR Visualizer1.5(dTV)进行后处理,在z-轴方向进行插值计算,使 每个体素呈立方形(大小约0.9mm×0.9mm×0.9mm)。通过运算可以获得各向异性分数图(fractionalanisotropyFA)和彩色 FA图,在彩色FA图中红色代表左右走行的纤维束,绿色代表 前后走行的纤维束,蓝色则代表上下走行的纤维束。 首先在FA图和彩色FA图像上观察内囊的结构和形态,然后在FA图和彩色FA图像的基础上,根据蒋文华等[1]神经解剖学关于大脑白质纤维束的解剖描述,用 “种子点(seed)”标记所要显示的内囊结构,计算机自动追踪纤维束,获得内囊的白质纤维束图像。 2结果 10例志愿者均成功进行了DTI扫描,可以清晰显示大脑 内囊的结构。内囊是投射纤维在大脑的集中部分,在内囊平面以上,纤维呈四向放射与皮质相联,称为辐射冠,辐射冠呈扇形联结内囊和皮层下结构。通过内囊的纤维束很多,走行方向不一致,在FA图(见图1),为内囊的FA图,可见内囊呈高信号,呈“<”状。内囊前后肢之间差别不大,前肢显示较短,但彩色FA图(见图2)则明显不同,则显示内囊前后肢颜色不同,前肢显示为绿色,后肢则为蓝色。弥散张量纤维束图的矢状面,更直观的显示内囊的白质纤维束形态(见图3)。 3讨论 磁共振弥散成像的概念最早于80年代中期提出[2],其方法 为应用双极磁场梯度脉冲(bipolarmagneticfieldgradientpuls-es),将编码的分子弥散效应增加到磁共振信号上。 随后,磁共振弥散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)被应用,该技术在3个不同的方向x、y、z轴施加弥散梯度,可以获得水分子空 【摘要】目的:利用磁共振弥散张量成像技术,研究正常成人大脑内囊的形状和结构。方法:分别对10例正常志愿者(男5例,女5例。年龄24~65岁,平均40.9岁)进行弥散张量成像,将所得数据输入个人计算机,应用日本东京大学附属医院放射科影像计算和分析实验室所研制的软件:Volume-one1.56和diffusionTENSORVisualizer1.5(dTV)进行大脑内囊成像。结果:本研究成功的在活体进行了大脑内囊的弥散张量成像,在FA、 彩色FA图和弥散张量纤维束图上分别显示了内囊的形状和结构。结论:弥散张量成像可以显示正常人大脑内囊的结构,为大脑白质纤维束的研究开辟了一新的广阔领域。 【关键词】内囊;弥散张量成像;弥散张量纤维束成像文章编号:1009-5519(2006)08-1113-03 中图分类号:R445 文献标识码:A Studyofnormaladultcerebralinternalcapsulebydiffusiontensorimaging HEGuang-wu,XIANGHua,HEJiang-bo,etal. (DepartmentofRadiology,BaoshanBranchofShanghaiFirstPeople’sHospital,Shanghai200940,China) 【Abstract】Objective:Toanalysetheshape,fiberstructureofnormaladultcerebralinternalcapsuleinlivinghumansbydiffusion tensorimaging.Methods:10healthyadultvolunteers(5men,5women,aged24~ 65years,meanage40.9years)wereexaminedbyMRdiffu-siontensorimaging.AlldataweretransferredtoapersonalcomputerandwereprocessedwithdTV(TokyoUniversityJapan).Results:Theinternalcapsuleofallvolunteerswasobserved.Theshapeandstructureofinternalcapsulewereshowedonthefractionalanisotropymap,colorfractionalanisotropymapanddiffusiontensortrackingmap.Conclusion:Diffusiontensorimagingisusefulforshowingthenormaladultcerebralinternalcapsuleandopensanewfieldforresearchingcerebralwhitematterfiberinvivo. 【Keywords】Internalcapsule;Diffusiontensorimaging;Diffusiontensortracking正常成人大脑内囊磁共振弥散张量成像研究 何光武1,项 华1,何江波1,成中意1,徐建荪1,汪守中1,沈天真2,陈星荣2 (1.上海市第一人民医院宝山分院放射科,上海200940;2.复旦大学附属华山医院,上海200040) 作者简介:何光武(1965—),男,山东省莱芜市人,副主任医师,学士。研究方向:中枢神经系统影像学。

MR弥散张量成像技术及其临床应用

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磁共振扩散加权成像对肝癌的诊断及鉴别诊断

磁共振扩散加权成像对肝癌的诊断及鉴别诊断目的探讨采用磁共振扩散加权成像鉴别诊断肝癌的效果。方法选取 2013年6月~2015年5月在我院接受检查的占位性病变患者85例,其中原发性 肝细胞癌28例,肝血管瘤30例,转移瘤15例,肝囊肿12例,均行磁共振扩散加权成像扫描,比较不同肝脏占位病变ADC值及不同b值下ADC值。结果不同肝脏占位病变ADC值随b值差的升高而降低,原发性肝癌ADC值明显低于肝血管瘤、转移瘤、肝囊肿,差异有统计学意义(P<0.05);b值差越大越接近实际DC值,且波动幅度较小。结论通过磁共振扩散加权成像量化分析ADC 值可提高肝癌的诊断及鉴别效果。 [Abstract] Objective To investigate the effect of magnetic resonance diffusion weighted imaging in the differential diagnosis of liver cancer. Methods The 85 patients with occupying lesions in our hospital from June 2013 to May2015 in our hospital were selected,including 28 cases of primary hepatocellular carcinoma,30 cases of hepatic hemangioma,15 cases of metastatic tumor,12 cases of hepatic cyst,They were scanned by diffusion weighted magnetic resonance imaging,the ADC value and ADC value of different liver lesions with different b values were compared. Results The ADC values of different liver lesions were decreased with the increase of b value,The ADC value of primary liver cancer was significantly lower than that of hepatic hemangioma,metastasis and hepatic cyst,the difference was statistically significant (P<0.05);The b value difference was more close to the actual value of DC,and the fluctuation was small. Conclusion Quantitative analysis of ADC value by MR diffusion weighted imaging can improve the diagnosis and differential diagnosis of hepatocellular carcinoma. [Key words] Magnetic resonance imaging;Diffusion weighted imaging;Differential diagnosis;Hepatocellular carcinoma 肝癌是常见的恶性肿瘤之一,恶性程度高,死亡率仅次于胃癌和食管癌[1]。其起病隐匿,确诊时多为中晚期而丧失最佳治疗时机,因此,及时鉴别、诊断肝癌意义重大。作为目前唯一能够无创性检测活体组织内水分子扩散过程的影像技术,磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)可通过微管扩散状态反映机体组织结构生理、病理特点[2-3]。DWI对中枢神经系统尤其是脑缺血的诊断价值已得到肯定,近年来,随着磁共振软技术的不断发展,DWI逐渐用于诊断体部恶性肿瘤性病变。本研究采用DWI诊断肝癌取得较好的效果,现报道如下。 1 资料与方法 1.1 一般资料 选取2013年6月~2015年5月在我院接受检查的占位性病变患者85例作

dtidwi]dti(弥散张量成像)简介及原理

[DTI/DWI]DTI(弥散张量成像)简介及原理 磁共振弥散张量成像技术是利用水分子的弥散各向异性进行成像,可用于脑白质纤维研究,常用扫描技术包括单次激发平面回波成像(EPI),线阵扫描弥散成像, 导航自旋回波弥散加权成像(LSDI),半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像等.每种成像技术各有其优缺点,EPI扫描时间短,图像信噪比高,但存在化学位移伪影、磁敏感性伪影、几何变形;LSDI精确度高,几乎无伪影及变形,但扫描时间过长;导航自旋回波弥散加权成像运动伪影少,但扫描时间长;半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像扫描时间短,但图像模糊.综合比较,单次激发平面回波成像是用于临床研究较适宜的方法. (引自%26lt;%26lt;医学影像学杂志%26gt;%26gt;2006年04期王海燕, 赵斌, 于富华) 1827 Robert Brown 首次发现弥散现象 1950 Hanh 从理论上提出用自旋回波测量水分子弥散过程的方法 1985 Taylor 和Bushel 首次实现磁共振弥散成像 1986 Denis LeBihan 首次将磁共振弥散成像应用于活体 1990 Michael Moseley 发现弥散成像在早期脑缺血诊断中的价值 1996 首次实现人脑弥散张量成像 1999首次实现人脊髓弥散张量成像 一、弥散张量成像的基本原理 弥散张量成像(DTI)是利用弥散加权成像技术改进和发展的一项新技术,弥散张量不是平面过程,以三维立体角度分解,量化了弥散各向异性的信号数据,使组织微结构更加精细显示,弥散需要用张量显示,扫描应用多个梯度场方向,现用6-55个方向。 DTI:弥散具有方向依靠性,分子向各个方向弥散的距离不相等,则成为各向异性(anistrophic)。而DWI则为水分子弥散的方向相一致,即相同性。 弥散张量成像的原理:在完全均质的溶质中,分子向各方向的运动是相等的,此种弥散方式为各向同性(isotrophic),其向量分布轨迹成一球形,而另一种弥散是在非均一状态中,分子向各方向运动具有方向依靠性,分子向各方向弥散的距离不相等,称为各向异性(anisotrophic),其向量分布轨迹成一椭圆形。如在大脑白质分子的弥散表现为各向异性,分子沿白质纤维通道方向的弥散速度快于垂直方向。 张量是一个工程物理学的名称,张量是一个数学结构,是一个椭圆形结构,有三维空间,各

磁共振扩散加权成像在脑部病变诊断中的应用

磁共振扩散加权成像在脑部病变诊断中的应用 摘要:磁共振扩散加权成像(Diffusion Weighted Imaging ,DWI)是近年来发展起来的新技术,其依据不同组织间水分子扩散程度的差异性,提供一种与以往T1加权像、T2加权像不同的新的成像对比,当组织发生病变时,正常结构发生变化常可导致组织内的水分子扩散性质改变。DWI是目前在活体上进行水分子扩散测量与成像的唯一方法。现综述该技术的基本原理及其在脑梗塞、急性血肿、多发性硬化、脑部炎症、脑肿瘤等脑部病变中的应用价值。 The application of MR Diffusion Weighted Imaging in Diagnosing Brain Lesions Abstract: Diffusion weighted imaging is a new technology which develops in these years. It makes use of strong diffusion gradients, so that the imaging obtained are not dependent on the T1 and T2 relaxation times, but are dependent on the diffusion of the water molecules. Disease processes affecting normal structures might lead to alteration of the water diffusion. Diffusion weighted imaging is the only technique that can make diffusion measure of water molecule and imaging in vivo at the same time. Diffusion weighted imaging has therefore been shown to be useful in the early detecting or diagnosing intracranial abnormalities such as infarction, acute haematomas, multiple sclerosis, brain infection, intracranial tumor, etc.

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