肾脏MR扩散峰度成像研究进展

MR扩散峰度成像（DKI）基于多项式模型,能够量化组织中水分子的扩散运动与自由高斯运动的偏差。DKI技术可以定量评价组织微环境的复杂性和异质性,近年来已用于评价肾脏功能及相关疾病,在肾脏肿瘤的分级,以及在梗阻性肾病、糖尿病肾病、高尿酸血症肾病等常见疾病的早期诊断中具有一定的应用价值。就DKI成像原理及在正常肾脏和肾脏常见疾病中的研究进展予以综述。     

MR扩散峰度成像在腹部的研究现状

磁共振扩散峰度成像(DKI)是一种反映体内水分子非高斯分布扩散运动状态的MR成像新技术。近年来DKI已广泛应用于神经系统,并取得良好的效果。目前也逐步被应用于前列腺、肾脏、肝脏等体部脏器成像,其中在前列腺的应用最为广泛,通过应用DKI可提高对前列腺肿瘤诊断与分级的能力。就DKI技术在腹部的应用研究现状予以综述。     

扩散峰度成像直方图在脑胶质瘤分级中的应用

目的探讨MRI扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)直方图分析在脑胶质瘤术前分级诊断中的价值。方法通过对经手术及病理证实的45例脑胶质瘤患者的DKI图像资料的回顾性分析。选取整个肿瘤的实质区作为感兴趣容积(volume of interest,VOI)进行直方图分析,获得表观扩散系数(apparent diffusion for gaussian distribution,Dapp)及表观扩散峰度(apparent kurtosis coefficient,Kapp)的直方图参数。使用独立样本t检验及Mann-Whitney U检验评估高级别和低级别神经胶质瘤各直方图参数间的差异。受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)用于分析各直方图参数对胶质瘤分级的诊断效能。应用组内相关系数(intra-class correlation coefficient,ICC)分析数据测量的可重复性。结果DKI直方图参数在高低级别胶质瘤中有显著性差异(P<0.05)。Dapp直方图参数中Dapp-10th的诊断效能最高,曲线下面积(area under the curve,AUC)、敏感性和特异性分别为0.856、74.1%、83.3%。Kapp直方图参数中Kapp-30th的诊断能力最高,AUC、敏感性和特异性分别为0.905、81.5%、94.4%。每个参数具有良好的观察者间信度,ICC范围为0.861~0.964。结论DKI直方图分析有助于提高低级别胶质瘤与高级别胶质瘤之间的鉴别诊断能力。     

扩散峰度成像在直肠癌中的研究进展

扩散峰度成像（DKI）是一种以生物组织内水分子扩散运动呈非高斯分布为理论基础的功能MRI技术,能够描述组织内水分子扩散运动受限的真实情况,准确反映组织微观结构的复杂程度,目前已用于直肠癌的诊疗及疗效评估。介绍DKI的原理及其定量参数,概述DKI在直肠癌诊断、临床病理特征评价、分子生物学特征表征及新辅助疗效评估方面的研究进展,分析DKI在直肠癌应用中的局限性。     

扩散峰度成像与扩散加权成像在诊断宫颈鳞癌分级中的价值

目的对比分析扩散峰度成像(DKI)与扩散加权成像(DWI)诊断宫颈鳞癌分级的价值。方法回顾性纳入经术后病理证实的宫颈鳞癌病人42例,年龄39~69岁,平均(54.9±7.9)岁。以病理结果为金标准,分为高中分化组(27例)和低分化组(15例),分别测量2组肿瘤实质区平均扩散峰度(MK)值、平均扩散系数(MD)值及平均表观扩散系数(ADC)值、最小ADC值,采用独立样本t检验比较2组间各参数值的差异,采用受试者操作特征(ROC)曲线评价各参数值的诊断效能及最佳诊断阈值,并根据约登指数确定各参数相应的敏感度和特异度。结果2名观察者测得各参数的一致性均良好(均ICC>0.60,P<0.05)。低分化组的MK值高于高中分化组,而MD、平均ADC、最小ADC值均低于高中分化组(均P<0.05)。采用单一参数鉴别低分化与高中分化宫颈鳞癌时,MK为0.88时,AUC最大(0.877)、敏感度(92.6%)最高;MD为1.04×10^-3mm^2/s时,特异度(86.7%)最高。联合MK、MD和最小ADC值诊断时,AUC最大(0.937),敏感度最高(96.3%)。结论与传统DWI相比,DKI可更有效地鉴别低分化与高中分化宫颈鳞癌,联合应用DKI和DWI参数可有效提高诊断效能。     

Evaluation of optimized b-value sampling schemas for diffusion kurtosis imaging with an application to stroke patient data

Diffusion kurtosis imaging (DKI) is a new method of magnetic resonance imaging (MRI) that provides non-Gaussian information that is not available in conventional diffusion tensor imaging (DTI). DKI requires data acquisition at multiple b-values for parameter estimation; this process is usually time-consuming. Therefore, fewer b-values are preferable to expedite acquisition. In this study, we carefully evaluated various acquisition schemas using different numbers and combinations of b-values. Acquisition schemas that sampled b-values that were distributed to two ends were optimized. Compared to conventional schemas using equally spaced b-values (ESB), optimized schemas require fewer b-values to minimize fitting errors in parameter estimation and may thus significantly reduce scanning time. Following a ranked list of optimized schemas resulted from the evaluation, we recommend the 3b schema based on its estimation accuracy and time efficiency, which needs data from only 3 b-values at 0, around 800 and around 2600 s/mm², respectively. Analyses using voxel-based analysis (VBA) and region-of-interest (ROI) analysis with human DKI datasets support the use of the optimized 3b (0, 1000, 2500 s/mm²) DKI schema in practical clinical applications.     

Various diffusion magnetic resonance imaging techniques for pancreatic cancer

Pancreatic cancer is one of the most common malignant tumors and remains a treatment-refractory cancer with a poor prognosis. Currently, the diagnosis of pancreatic neoplasm depends mainly on imaging and which methods are conducive to detecting small lesions. Compared to the other techniques, magnetic resonance imaging (MRI) has irreplaceable advantages and can provide valuable information unattainable with other noninvasive or minimally invasive imaging techniques. Advances in MR hardware and pulse sequence design have particularly improved the quality and robustness of MRI of the pancreas. Diffusion MR imaging serves as one of the common functional MRI techniques and is the only technique that can be used to reflect the diffusion movement of water molecules in vivo. It is generally known that diffusion properties depend on the characterization of intrinsic features of tissue microdynamics and microstructure. With the improvement of the diffusion models, diffusion MR imaging techniques are increasingly varied, from the simplest and most commonly used technique to the more complex. In this review, the various diffusion MRI techniques for pancreatic cancer are discussed, including conventional diffusion weighted imaging (DWI), multi-b DWI based on intra-voxel incoherent motion theory, diffusion tensor imaging and diffusion kurtosis imaging. The principles, main parameters, advantages and limitations of these techniques, as well as future directions for pancreatic diffusion imaging are also discussed.     

扩散峰度成像在大鼠海人酸癫痫模型中的研究

目的：通过大鼠海人酸（KA）癫痫模型实验,探讨扩散峰度成像（DKI）应用于原发性癫痫研究的可行性。方法：将KA癫痫模型组（KA组）及正常对照组（NC组）各20只大鼠,在GE3．0T磁共振仪上行常规MRI、DKl及3D-MPRAGE等多序列扫描,在6个部位的灰质（基底节区、海马、杏仁核海马区、颞叶皮层、顶叶皮层、额叶皮层）和3个部位的白质（外囊区、前联合、胼胝体）内选取双侧对称部位的兴趣区（ROI）,手动测量各向异性分数（FA）、平均扩散率（MD）、平均峰度值（MK）并进行统计学分析。结果：在KA和NC组间,FA值（双侧均值）差异有统计学意义的部位为杏仁核海马区（分别为0．20±0．04和0．22±0．02,P=0．0337）、前联合（分别为0．22±0．04和0．28±0．06,P=0．002）及胼胝体区（分别为0．21±0．05和0．26±0．03,P=0．0002）;MD值（双侧均值）差异有统计学意义的部位为海马（分别为0．67±0．16和0．74±0．04,P=0．0275）;MK值（双侧均值）差异有统计学意义的部位为基底节区（分别为0．10±0．26和0．83±0．06,P=0．0098）、海马（分别为0．83±0．15和0．73±0．09,P=0．0499）及胼胝体区（分别为0．93±0．22和0．81±0．07,P=0．036）。结论：扩散峰度成像可用于原发性癫痫的研究,有望成为应用于人类癫痫研究的新的影像学方法。     

系统性红斑狼疮颅内微结构的扩散峰度成像研究

目的:利用磁共振扩散峰度成像(DKI)技术评估神经精神狼疮患者(NPSLE)及无神经精神症状的系统性红斑狼疮患者(non-NPSLE)颅内微结构的改变,探讨fMRI参数与认知功能的关系。方法:采用3.0T MR仪对22例NPSLE患者、21例non-NPSLE患者及20例年龄及性别与两组患者相匹配的健康志愿者(HC)行MR DKI扫描。应用Functool软件对DKI数据进行后处理,测量双侧背侧丘脑(DT)、扣带回后部(PCG)、豆状核(LN)及侧脑室后角旁白质(PWM)的平均峰度值(MK)。同期采用简易智能评定量表(MMSE)、(北京版)蒙特利尔认知评估量表(MoCA)对所有研究对象的认知功能进行评估。采用协方差分析比较3组间各部位MK值的差异,采用Spearman秩相关法对MK值与认知功能评分的相关性进行分析。结果:与HC组比较,NPSLE组和non-NPSLE组在双侧PCG及左侧DT的MK值明显降低(P<0.01),两组患者间的MK值在各感兴趣区均无统计学差异(P>0.05)。三组研究对象双侧PCG的MK值与MoCA评分呈正相关(右侧PCG:rs=0.291,P=0.046;左侧PCG:rs=0.364,P=0.017)。结论:DKI技术有利于评估SLE患者颅内微结构的损伤,SLE患者认知功能的减低与扣带回后部微结构的异常改变有关。     

MR扩散成像在精神神经性狼疮的研究进展

系统性红斑狼疮（SLE）累及神经系统而出现各种神经精神症状时称为精神神经性狼疮（NPSLE）,NPSLE是SLE的主要死亡原因之一。早期诊断并治疗NPSLE对病人的预后有重要的意义。扩散张量成像及扩散峰度成像能够实现对早期NPSLE脑部损伤的可视化,其特征参数的变化能够反映NPSLE的病理过程,具有一定的判断病情活跃性和预后的价值。就扩散张量成像及扩散峰度成像对NPSLE的相关研究及进展进行综述。     

MR扩散峰度成像原理及其在中枢神经系统的初步应用

通过对水分子扩散运动的测量,扩散张量成像（ＤＴＩ）可以无创地对组织结构进行评价,而扩散峰度成像（ＤＫＩ）是以DTI为基础,对生物组织内水分子扩散的非高斯分布特征进行定量分析,揭示组织结构细微改变。DKI较DTI能提供更多关于组织微观结构的信息。综述DKI的原理及其在中枢神经系统的应用,包括神经退行性疾病、创伤性脑损伤、缺血性脑卒中、胶质瘤、多发性硬化、脑发育等。     

Comprehensive framework for accurate diffusion MRI parameter estimation

During the last decade, many approaches have been proposed for improving the estimation of diffusion measures. These techniques have already shown an increase in accuracy based on theoretical considerations, such as incorporating prior knowledge of the data distribution. The increased accuracy of diffusion metric estimators is typically observed in well‐defined simulations, where the assumptions regarding properties of the data distribution are known to be valid. In practice, however, correcting for subject motion and geometric eddy current deformations alters the data distribution tremendously such that it can no longer be expressed in a closed form. The image processing steps that precede the model fitting will render several assumptions on the data distribution invalid, potentially nullifying the benefit of applying more advanced diffusion estimators. In this work, we present a generic diffusion model fitting framework that considers some statistics of diffusion MRI data. A central role in the framework is played by the conditional least squares estimator. We demonstrate that the accuracy of that particular estimator can generally be preserved, regardless the applied preprocessing steps, if the noise parameter is known a priori. To fulfill that condition, we also propose an approach for the estimation of spatially varying noise levels. Magn Reson Med, 70:972–984, 2013. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.     

梗阻性脑积水的弥散加权成像及弥散张量成像研究

目的探讨磁共振弥散加权成像(DWI)与弥散张量成像(DTI)对梗阻性脑积水的诊断价值。方法 25例梗阻性脑积水患者和30例志愿者均行3.0T磁共振常规序列以及DWI和DTI扫描,重建出ADC图、MD图、FA图、RA图、VR图及AI图,并对各参数图进行测量和记录,所得数据进行统计学分析。结果 30例志愿者及25例梗阻性脑积水患者分别测量双侧侧脑室周围脑白质、胼胝体膝部及压部区域的ADC、MD、FA、RA、VR及AI进行测量,ADC图中胼胝体膝部两组ADC值差异具有统计学意义(P<0.05),双侧侧脑室外侧脑白质两组所测得MD、FA、VR、AI值均有统计学意义(P<0.05),两组胼胝体压部RA值有统计学差异(P<0.05),两组间胼胝体膝部所有测得DTI各参数值均无统计学差异(P>0.05)。结论 DWI和DTI在脑积水的诊断中具有重要的诊断价值。     

磁共振扩散峰度成像在肝脏病变中的研究进展

磁共振扩散峰度成像（DKI）是扩散加权成像（DWI）、扩散张量成像（DTI）的延伸与补充,可进一步揭示生物体内水分子运动的非高斯扩散模型,更适合反映人体内微环境,较DWI、DTI技术可提供更准确、真实、丰富的组织微观结构信息。DKI技术问世以来,逐渐应用于各系统疾病的研究,尤其是在神经系统疾病中取得了显著成果,展现出良好的临床价值。DKI可反映微观信息,具有巨大的应用前景,在肝脏疾病方面的研究也越来越多,笔者就DKI在肝脏疾病中的应用予以综述。     

扩散峰度成像在正常成人视通路中的应用研究

目的 应用扩散峰度成像(DKI)定量测量正常成人视通路各区域的平均峰度(MK)值、部分各向异性(FA)值和平均扩散率(MD), 探讨DKI技术在正常成人视通路研究中的应用价值。 方法 按区组随机化选择30名正常成人志愿者, 按年龄分为3组:20~39岁组、40~59岁组和60岁以上组, 每组10名, 均行常规颅脑MR和DKI序列扫描, 并测量视通路不同区域的MK值、FA值和MD, 采用SPSS15.0统计学软件分析MK值、FA值和MD的正常范围, 及其随年龄递增的变化规律。 结果 视神经、外侧膝状体、视放射和视皮层区域MK值与年龄呈负相关; 外侧膝状体、视放射区域FA值与年龄呈负相关; 视神经、外侧膝状体区域MD与年龄呈正相关。 结论 DKI所得参数可以无创性地反映正常成人视通路随年龄增长的微观结构的变化。     

扩散张量成像在颅内肿瘤周围白质区的应用

目的：评价MR扩散张量成像技术在不同级别胶质瘤、脑膜瘤及转移瘤周围正常脑白质区的应用价值。方法：对43例颅内肿瘤患者行常规MRI及扩散张量成像检查,其中高级别胶质瘤12例,低级别胶质瘤10例,脑膜瘤12例、转移瘤9例。测量瘤周正常脑白质的FA值及对侧相应解剖部位正常脑白质的FA值,行组间统计学分析。结果：高级别胶质瘤瘤周正常脑白质FA值低于对侧正常脑白质FA值,差异有统计学意义（P〈0.05）;低级别胶质瘤、脑膜瘤及转移瘤FA值的差异无统计学意义。高级别胶质瘤瘤周正常脑白质FA值与低级别胶质瘤、脑膜瘤、转移瘤瘤周正常脑白质之间差异有统计学意义,后三者之间的差异比较无统计学意义。结论：MR扩散张量成像技术有助于颅内肿瘤的定性诊断及推测肿瘤细胞的浸润范围。     

DTI在涉及皮质脊髓束缺血性脑梗塞中的应用

目的:探讨磁共振弥散张量成像(DTI)在涉及皮质脊髓束的缺血性脑梗塞的应用价值。方法:应用西门子1.5TMR成像系统,对30例累及内囊后肢或放射冠的脑梗塞患者进行检查,均行DTI序列(b值=0,500s/mm2)及颅脑MRI扫描,在Siemens Leonardo工作站应用纤维束跟踪软件(Siemens Standar 12 dirs)进行后处理。结果:梗塞灶FA值较对侧相应部位明显降低,ADC值较对侧相应部位明显升高,皮质脊髓束穿过梗塞灶的患者运动功能恢复较差,皮质脊髓束未穿过梗塞灶的患者运动功能恢复较好。结论:DTI白质纤维束成像可以无创性显示皮质脊髓束与缺血性梗塞灶的空间关系,帮助判断运动功能受损情况与预测预后。     

磁共振扩散成像及磁敏感加权成像在脊髓损伤中的应用

目前,脊髓MR成像常规检查是诊断脊髓损伤的最佳手段,能清楚地显示受损伤脊髓形态及信号改变,以此明确疾病,但是当MRI常规检查出现信号改变时往往提示脊髓损伤严重,并非病变的早期,使得病人错过最佳治疗时期。而MR扩散加权成像(DWI)和磁敏感加权成像(SWI)对脊髓损伤的早期诊断、治疗和预后均具有重要价值。对DWI及SWI在急慢性脊髓损伤中的应用情况及研究进展进行综述。     

3.0T MR扩散张量成像在脑梗死诊断中的应用

目的：探讨3.0T磁共振扩散张量成像（DTI）对脑梗死的诊断价值。方法：对75例不同时期脑梗死患者进行MRI常规检查、扩散加权成像（DWI）及DTI检查,重建平均扩散系数（DCavg）图及部分各向异性（FA）图。以T2WI与DWI图像为参照,测定各期脑梗死灶及对侧正常脑组织的平均DCavg值、平均FA值,并进行统计学处理。结果：与对侧正常脑组织相比,脑梗死平均DCavg值在超急性期及急性期显著减低（P〈0.01）,随着时间延长呈逐渐恢复升高的变化趋势;脑梗死平均FA值在超急性期无一致性变化,与对侧正常脑组织相比差异无统计学意义（P〉0.05）,可轻度升高或轻度降低,随着病程进展呈不可恢复持续减低规律。结论：联合DCavg值与FA值可对脑梗死进行更精确的临床分期,有助于及时准确了解脑梗死的病理生理改变,为临床治疗及预后判断提供依据。     

扩散张量成像在脑小血管病中的研究进展

脑小血管病（CSVD）是引起痴呆、认知下降、步态障碍、卒中等的主要原因之一,临床常根据其MRI表现诊断。扩散张量成像（DTI）作为目前唯一能无创在体显示白质微观结构的MRI技术,可通过不同参数及后处理分析方法提供组织微结构信息,在CSVD的发生发展机制、严重程度及疾病进展等方面研究中起着非常重要的作用。综述DTI主要参数及常见后处理分析方法在CSVD研究中的应用现状及进展。