DWI与1H MRS基本原理及其在脑肿瘤中的应用

磁共振扩散加权成像（DWI）及磁共振波谱（MRS）是目前较先进的磁共振成像技术,二者能提供常规MRI所不能获得的信息。DWI及MRS在脑肿瘤的鉴别诊断、分级、肿瘤边界的界定、疗效及预后评估等方面的研究发展很快,本文就DWI及1HMRS的基本原理及其在脑肿瘤中的临床应用作一综述。     

DWI和1H-MRS鉴别诊断结核性与细菌性脑脓肿

目的 探讨DWI、¹H-MRS鉴别诊断结核性脑脓肿与细菌性脑脓肿的价值。 方法 对7例结核性脑脓肿、20例细菌性脑脓肿患者,治疗前行常规MRI、DWI和¹H-MRS检查。DWI采用单次激发SE-EPI序列,扩散敏感系数(b值)为0及1000 s/mm²。¹H-MRS采用点分辨选择波谱(PRESS),扫描参数为TR 1000 ms、TE 144 ms。观察两类病变坏死区的常规MRI、DWI及¹H-MRS表现特点,分析其ADC值有无差异。采用ROC曲线评价DWI、¹H-MRS对结核性与细菌性脑脓肿的鉴别诊断价值。 结果 7例结核性脑脓肿共19个病灶,20例细菌性脑脓肿共23个病灶。结核性脑脓肿病灶坏死区DWI表现为低信号2个,等信号6个,高信号11个;23个细菌性脑脓肿病灶脓腔均呈明显高于脑白质的高信号。结核性和细菌性脑脓肿坏死区平均最小ADC值分别为(1.02±0.11)×10^-3mm²/s和(0.55±0.21)×10^-3mm²/s,差异有统计学意义(P<0.01)。¹H-MRS于7例结核性脑脓肿的8个病灶内坏死区均测到脂质(Lip)峰,未见氨基酸峰;20个细菌性脑脓肿有8个脓腔存在Lip或乳酸(Lac)峰,12个分布各异的多种氨基酸峰。ADC值、¹H-MRS鉴别诊断结核性脑脓肿与细菌性脑脓肿的ROC曲线下面积分别为0.94、0.80,敏感度分别为82.41%、100%,特异度分别为94.43%、60.00%。 结论 结合常规MRI,DWI及¹H-MRS对鉴别诊断结核性与细菌性脑脓肿有重要临床应用价值。     

MRI和1H-MRS诊断中枢神经细胞瘤

目的 探讨中枢神经细胞瘤(CNC)的MRI和¹H-MRS的特征性表现及其诊断价值。方法 回顾性分析12例经手术病理证实的CNC患者的MRI资料,其中8例接受多体素¹H-MRS检查。结果 ①MRI表现:9例肿瘤位于侧脑室体部前2/3区,3例位于后1/3区;11例以实性为主,1例以囊性为主。6例瘤体内见斑片状钙化;7例见纡曲血管影;7例瘤体与受侵侧脑室壁之间牵拉呈"索条状影"。增强后8例呈不均匀轻-中度强化,2例不均匀明显强化,2例呈环状强化。②DWI及ADC值:10例肿瘤呈稍高或高信号;2例为等或稍低信号。ADC 值为(0.76±0.11)×10^-3mm²/s。③MRS:8例均表现为胆碱峰(Cho)显著升高,N-乙酰天冬氨酸(NAA)峰显著降低,Cho/NAA升高;4例甘氨酸峰(Gly)在3.55 ppm处升高。结论 CNC具有较为特异的临床和MRI特征;MRI对于CNC的术前诊断与鉴别诊断具有重要价值;DWI及¹H-MRS可从分子水平无创观察肿瘤生化指标和组织代谢情况,有效提高CNC诊断的准确性。     

1H-MRS评价新生儿缺氧缺血性脑病

目的 探讨¹H-MRS评价新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）的价值。方法 收集经临床确诊的足月HIE患儿30例（HIE组）和无神经系统异常新生儿16例（对照组）。于出生后22天内行头颅¹H-MRS扫描,分别计算胆碱/肌酸（Cho/Cr）、N-乙酰天门冬氨酸/肌酸（NAA/Cr）、N-乙酰天门冬氨酸/胆碱（NAA/Cho）、乳酸/肌酸（Lac/Cr）比值,并进行统计学分析。结果 与对照组比较,HIE组Lac/Cr升高（P<0.05）,NAA/Cr,NAA/Cho均降低（P均<0.05）,Cho/Cr差异无统计学意义（P>0.05）。多因素Logistic回归分析结果示NAA/Cr、Lac/Cr是HIE的独立危险因素（P均<0.05）。结论 ¹H-MRS可客观反映HIE患儿缺氧缺血后代谢变化,更好地评价脑损伤的严重程度,有助于HIE的早期诊断及治疗。     

体部器官1H-MRS的应用

近10年来,MRS日益广泛地用于乳腺、肝脏、前列腺等体部器官,通过对组织内代谢物进行定量分析用于体部肿瘤和其他疾病的诊断及治疗评价。较之³¹P-MRS,¹H-MRS的SNR高,实施方便。本文就¹H-MRS在体部器官的应用进展进行综述。     

3.0T MR DTI及1H-MRS评价急性百草枯中毒中枢神经系统毒性

目的 利用磁共振弥散张量成像(DTI)及氢质子磁共振波谱(1H-MRS)技术研究急性百草枯(PQ)中毒后的神经影像学改变.方法 收集急性PQ中毒患者26例(病例组)及与其年龄、性别、职业相匹配的对照者26名(对照组),行MR T1WI、T2WI、DTI和1H-MRS检查.DTI数据分析选择额叶、壳核、苍白球、尾状核头、黑质致密带、黑质网状带、红核、海马等兴趣区,采用配对t检验比较两组患者各兴趣区各向异性分数(FA)值和平均弥散系数(DCavg),Pearson相关分析法分析组间差异与血毒物浓度的关系.1H-MRS选择基底节、海马、中脑、额叶4个兴趣区,分析主要代谢产物氮-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱复合物(Cho)、肌醇(MI)和脂质(Lip)与肌酸及磷酸肌酸(Cr)的比值变化.结果 病例组黑质网状带DCavg值下降,与对照组差异有统计学意义(t=-2.52,P=0.03),下降绝对值与血毒物浓度间无明显相关性(r=0.30,P=0.16).FA值组间差异无统计学意义.病例组基底节区的MI/Cr比值及海马区Lip/Cr比值较对照组增加(P=0.02、0.03).结论 急性PQ中毒患者中枢神经系统1H-MRS和DTI参数的改变,可能反映PQ中毒后大脑的某些区域处于轻度的水肿状态,微观代谢也受到了一定程度的影响.     

脑肿瘤的31P MRS特征

目的比较不同脑肿瘤31PMRS的变化特征,探讨31PMRS在脑肿瘤中的临床应用价值。方法正常组36例,Ⅱ~Ⅲ级胶质瘤16例,成胶质细胞瘤12例,脑膜瘤16例。在1.5TMR机上完成波谱采集,jMRUI(1.3版)软件分析数据,计算体素内的pH值和各代谢物与β-ATP的相对浓度。结果正常组pH7.04±0.02,PCr/β-ATP1.51±0.03,PCr/Pi2.85±0.20,PDE/β-ATP2.70±0.40,PME/β-ATP1.01±0.03。Ⅱ~Ⅲ级胶质瘤组织碱性化,pH7.09±0.01,与正常组比较P<0.05;PCr/β-ATP(1.50±0.04)、PCr/Pi(2.49±0.21)、PME/β-ATP(1.04±0.07)与正常组比较无显著性差异;PDE/β-ATP(1.73±0.20)显著降低,P<0.05。成胶质细胞瘤组织碱性化,pH7.12±0.02,与正常组比较P<0.05;PCr/β-ATP(1.48±0.05)、PCr/Pi(2.39±0.23)与正常组比较无显著性差异;PDE/β-ATP(1.61±0.25)显著降低,P<0.05;PME/β-ATP(1.64±0.05)显著升高,P<0.05。脑膜瘤组织学特征是碱性化,pH7.16±0.03,与正常组比较P<0.005;PCr和PDE显著降低,PCr/β-ATP(0.46±0.04,P<0.001)、PCr/Pi(1.08±0.16,P<0.001)、PDE/β-ATP(0.82±0.10,P<0.001)显著降低,PME/β-ATP(2.05±0.03,P<0.005)显著升高。结论不同脑肿瘤在活体31PMRS上的变化具有特征性;31PMRS能无创性提供活体脑肿瘤pH值、能量状况及其磷脂代谢等方面的信息,有利于脑肿瘤的诊断与鉴别诊断。     

多体素1H-MRS观察原发性三叉神经痛患者丘脑代谢异常

目的 采用多体素¹H-MRS分析原发性三叉神经痛（ITN）患者丘脑各亚区主要代谢物改变及其与临床病情的关系。方法 选取丘脑前部、板内区、后外侧部及后内侧部作为ROI进行¹H-MRS扫描,获取N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱（Cho）、肌酸（Cr）峰下面积,计算患者组和正常对照组的NAA/Cr以及Cho/Cr比值,同时记录视觉模拟评分（VAS）,以便为影像学发现提供支持。 结果 与对照组比较,患者组患侧丘脑后外侧部及后内侧部NAA/Cr比值有所降低,患侧丘脑板内区NAA/Cr及Cho/Cr比值亦低于对照组;其中患侧丘脑后内侧部NAA/Cr比值与VAS评分（r=－0.58,P<0.01）及病程（r=－0.48,P<0.05）呈显著负相关。结论 ITN患者丘脑部分亚区代谢物存在异常;检测患侧丘脑后内侧部NAA/Cr比值可能反映疼痛程度。     

1H-MRS鉴别脑膜瘤术后反应性损伤及残留与复发

目的探讨脑膜瘤术后的1H-MRS表现及其临床意义.方法收集52例脑膜瘤病例,于术后7天、30天、3个月行增强MRI和1H-MRS检查,分析各种代谢物的变化.结果在术后反应性强化组中,各代谢物与正常组织相比均无明显差异(P＞0.05).在残留和复发的脑膜瘤中,各种代谢物术后不同时间、不同区域与正常组织相比均有显著性差异(P＜0.05).结论 1H-MRS与增强MRI结合能提高对脑膜瘤术后反应性损伤与残留及复发鉴别诊断的准确性.     

1H-MRS评价颞叶癫痫患者杏仁核代谢物比值

目的 采用¹H-MRS探讨颞叶癫痫(TLE)患者双侧杏仁核的各代谢物比值改变.方法 对15例TLE患者(TLE组)和15名健康志愿者(正常对照组)行杏仁核¹H-MRS扫描,比较两组杏仁核的N-乙酰天门冬氨酸(NAA)/、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值,分析TLE患者双侧杏仁核各代谢物比值与癫痫病程和发病年龄的相关性.结果 TLE组患侧杏仁核NAA/(Cho+Cr)和NAA/Cr比值与正常对照组比较均明显减低(P均 <0.05);TLE组患侧杏仁核NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值与TLE组对侧比较差异均无统计学意义(P均 >0.05);TLE组对侧杏仁核NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr和NAA/Cho比值与正常对照组比较均明显减低(P均 <0.05).TLE组双侧杏仁核NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr和NAA/Cho比值与癫痫病程及发病年龄均无相关性(P均 >0.05).结论 TLE患者双侧杏仁核存在显著的代谢异常,双侧杏仁核可能作为传导通路的一个环节,参与TLE的发病过程.     

联合应用1H-MRS与MR动态增强成像诊断乳腺肿瘤

目的比较应用MR动态增强成像(DCE-MRI)与联合应用1 H-MRS及DCE-MRI对乳腺肿瘤的诊断价值。方法回顾性分析50例乳腺肿瘤患者的1 H-MRS及DCE-MRI表现,包括恶性肿瘤33例,良性肿瘤17例,并与病理及临床随诊结果进行对比。对所有患者分别行常规扫描、1 H-MRS扫描及注射对比剂后动态增强扫描,分析时间-信号曲线(TIC)类型和胆碱(Cho)峰的显示情况。结果以TIC类型判断肿瘤的良恶性,诊断的敏感度为100%(33/33),特异度为58.82%(10/17),准确率为66.00%(33/50);应用1 H-MRS联合DCE-MRI诊断的敏感度为100%(33/33),特异度为88.24%(15/17),准确率为96.00%(48/50),与单纯DCE-MRI诊断的特异度和准确率差异有统计学意义(P均<0.02)。结论 DCE-MRI诊断乳腺肿瘤的特异度和准确率较低。1 H-MRS与DCE-MRI联合应用可提高对乳腺肿瘤的诊断准确率。     

磁共振弥散加权成像鉴别脑脓肿和坏死囊变脑肿瘤

目的探讨磁共振弥散加权成像(DWI)鉴别诊断脑脓肿和坏死囊变脑肿瘤的价值.方法6例脑脓肿和13例脑肿瘤(8例胶质瘤和5例转移瘤),行常规MR和DWI检查.应用1.5 T磁共振机SE-EPI序列,取b*1000 s/mm2,b=0s/mm2获得DWI图像.同时测量感兴趣区的ADC值,行两个独立样本秩和检验.结果6例脑脓肿5例DWI图像表现为高信号,ADC值为(0.33±0.11)×10-3 mm2/s,13例脑肿瘤中12例坏死囊变部分DWI图像表现为低信号,ADC值为(2.46±0.49)×10-3 mm2/s.结论磁共振弥散加权成像能为鉴别诊断脑脓肿和坏死囊变脑肿瘤提供很有价值的信息,帮助提高诊断的正确性.     

1H-MRS在脑胶质瘤肿瘤周围组织的临床应用研究

目的分析脑胶质瘤肿瘤周围组织的1H-MRS表现,探讨脑胶质瘤肿瘤周围组织的1H-MRS特点与肿瘤侵袭性的相关性。方法收集经临床手术、病理证实的脑胶质瘤36例,按照MRI检查结果分成两组:肿瘤周围区域有水肿组、肿瘤周围区域无水肿组。所有患者在术前行1H-MRS检查,均在MR非增强成像的基础上获得。使用1.5T超导磁共振、多体素扫描、点分辨表面线圈法,检测不同区域代谢物变化。结果脑胶质瘤肿瘤周围组织的1H-MRS表现:Cr轻度下降,NAA下降,Cho增高。肿瘤周围水肿组织和肿瘤组织、对侧正常脑组织的NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho比值存在显著性差异(P<0.05)。脑胶质瘤肿瘤周围无水肿组织和肿瘤组织的NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho比值存在显著性差异(P<0.05);肿瘤周围无水肿组织和对侧正常脑组织的NAA/Cr、NAA/Cho比值存在显著性差异(P<0.05),但Cho/Cr比值无显著性差异(P>0.05)。20例肿瘤周围水肿组与16例肿瘤周围无水肿组的肿瘤组织、肿瘤周围组织的NAA/Cho比值均存在显著性差异(P<0.05),但NAA/Cr、Cho/Cr比值无显著性差异(P>0.05)。结论1H-MRS可评价肿瘤周围组织(水肿区或无水肿区)肿瘤细胞浸润情况,反映肿瘤生长潜能,为制定治疗方案提供帮助。     

大鼠局灶性脑创伤早期的DTI和1H-MRS的特征

目的 探讨大鼠局灶性创伤性脑损伤（TBI）早期创伤灶周围区的DTI和¹H-MRS参数随时间的变化。方法 健康雄性SD大鼠24只,随机分为创伤组16只、对照组8只。创伤组制作大鼠液压冲击脑皮质损伤动物模型,于两组模型制作后1、3、5 h行DTI和¹H-MRS扫描,分别测量伤侧病灶周围区及健侧半球对应部位的DTI参数ADC值、FA值和¹H-MRS参数N-乙酰天门冬氨（NAA）/肌酸（Cr）、胆碱类化合物（Cho）/Cr和乳酸（Lac）/Cr,对照组测量双侧大脑半球相应部位各指标,并进行统计学分析。结果 创伤组伤后1、3、5h创伤侧病灶周围区与健侧对应部位比较,ADC值均降低、FA值均升高（P均<0.05）;NAA/Cr均降低、Lac/Cr均升高（P均<0.05）,Cho/Cr差异无统计学意义（P均>0.05）。创伤灶周围区伤后3h较1h的ADC值降低（P<0.001）、FA值升高（P=0.002）,伤后5 h较3 h的ADC值升高（P=0.005）、FA值降低（P=0.012）。对照组双侧大脑半球各时间点各指标差异均无统计学意义（P均>0.05）。结论 大鼠脑皮质局灶性损伤后1~5h创伤灶周围区存在微观结构及代谢变化,创伤灶周围区的继发性脑损伤于伤后1h已发生,而伤后3h可能有所加重。     

正常脑组织磁共振两b值及多b值扩散加权成像技术变异度对比分析

目的对比评估两b值及多b值扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)技术在正常脑组织中的变异度。材料与方法对29名正常脑组织行3.0 T GE磁共振两b值(0、1000 s/mm~2)及8b值(0、50 s/mm~2、100 s/mm~2、200 s/mm~2、400 s/mm~2、600 s/mm2、800 s/mm~2、1200 s/mm~2)DWI序列扫描,获取两b值参数表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值及多b值参数包括慢速ADC(D)、快速ADC(D*)、灌注相关体积分数ADC(f),应用变异系数评价脑组织各参数。结果脑组织的ADC值、D值、D*值、f值及其变异系数分别为:脑白质:(81.11±7.62)×10~(-5) mm/s,0.094;(78.47±6.72)×10~(-5) mm/s,0.086;(722.7±189.3)×10~(-5) mm/s,0.262;(8.97±3.63)%,0.404;脑皮质:(87.03±9.97)×10~(-5) mm/s,0.115;(81.83±7.51)×10~(-5) mm/s,0.092;(611.9±169.5)×10~(-5) mm/s,0.292;(9.55±3.41)%,0.357;基底节:(76.70±7.17)×10~(-5) mm/s,0.093;(73.72±6.40)×10~(-5) mm/s,0.087;(1221.9±743.4)×10~(-5) mm/s,0.608;(9.72±3.68)%,0.379。正常脑组织的ADC值及D值变异度接近且较低,而D*值及f值的变异度较高。结论多b值DWI技术获得的D值与两b值DWI技术获得的ADC值在正常脑组织具有同样低的变异度,而D*及f变异度较高,进行临床评价时结果需谨慎解读。     

磁敏感加权成像对脑肿瘤诊断价值初探

目的探讨磁敏感加权成像（SWI）对脑肿瘤的诊断价值。方法41例脑肿瘤患者行常规横断位（T1WI、T2WI）和横断位SWI检查,其中30例同时行横断位T1WI和SWI增强扫描。观察SWI图像上肿瘤显示、瘤周水肿、肿瘤出血、肿瘤钙化及肿瘤静脉等5个项目,并对所有项目进行评分（0～3）,采用析因设计的方差分析及LSD多重检验。结果SWI图像上,脑膜瘤、低级别星形细胞瘤表现为等或稍高信号;复发性脑膜瘤、多数高级别星形细胞瘤及脑转移瘤实性成分表现为稍低信号。脑膜瘤内部新生血管较少,周围静脉呈弧形受压改变;低级别星形细胞瘤肿瘤静脉稀疏、散在分布;复发性脑膜瘤、高级别星形细胞瘤及转移瘤内部静脉血管丰富,瘤周静脉表现各异。相位图上肿瘤钙化以低信号为主,而且钙化灶最外层表现为高信号;出血灶信号与之相反。瘤周水肿表现为高信号。在肿瘤出血、肿瘤钙化及肿瘤静脉显示方面,SWI与T1WI、T2WI评分结果差别具有统计学差异（P〈0．01）;在瘤周水肿显示方面,SWI与T2WI评分结果差别无统计学意义;在肿瘤显示方面,CE-SWI及CE-T1WI与其他序列评分结果的差别有统计学意义（P〈0．01）。结论SWI在显示肿瘤的一般影像特征的基础上突出显示肿瘤静脉、出血代谢物和钙化灶,提供不同于常规MRI序列的肿瘤内部病理信息,相位图像有助于肿瘤出血与钙化的鉴别。     

弥散加权成像对脑脓肿与坏死囊变脑肿瘤的鉴别诊断价值

目的研究弥散加权成像（DWI）在鉴别脑脓肿和坏死、囊变脑肿瘤中的诊断价值。方法对27例脑脓肿和33例坏死、囊变脑肿瘤（胶质瘤和转移瘤）行常规MRI和DWI检查。测量感兴趣区（ROI）的表观弥散系数（ADC）值,行统计学分析;DWI与常规MRI比较,计算敏感性、特异性。结果大部分脑脓肿在DWI上为高信号,脑肿瘤的坏死、囊变部分在DWI上为低信号,其问ADC值差异有统计学意义;常规MRI诊断的敏感性及特异性低于DWI诊断的敏感性及特异性。结论DWI和ADC值的测量在诊断脑脓肿和坏死、囊变脑肿瘤病变方面具有重要价值,可以作为常规MRI检查的重要补充。     

磁共振弥散加权成像和灌注加权成像诊断脑胶质瘤

目的 评价表观弥散系数(ADC)和相对脑血容量(rCBV)在脑胶质瘤的良、恶性诊断及分级中的价值.方法 对9例低级别(Ⅰ～Ⅱ级)胶质瘤及13例高级别(Ⅲ～Ⅳ级)胶质瘤进行常规MR及弥散、灌注加权成像,分析肿瘤的ADC值、rCBV比值,并分析ADC值与rCBV比值间的相关性.结果 低度恶性胶质瘤与高度恶性级胶质瘤之间ADC值差异有统计学意义[(12.73±1.40)]×10-4 mm2/s vs [(9.09±1.85)]×10-4 mm2/s];低、高度恶性胶质瘤的最大rCBV比值分别为3.60±1.09和7.92±2.40,差异有统计学意义.ADC 值与 rCBV比值间呈负相关(r=-0.53,P<0.01).结论 结合常规MRI,ADC值与rCBV比值在脑胶质瘤良、恶性诊断及术前分级中有重要价值.     

大范围扩散加权成像在 3.0T MR 应用的初步研究

目的评价3.0T磁共振大范围扩散加权成像（DWI）的可行性和可重复性。方法在3.0T磁共振上采用STIR-DWI序列对10例正常志愿者进行扫描。为研究大范围DWI的可重复性,1周内对志愿者进行2次大范围STIR-DWI扫描,扫描范围从头到小腿,共1664mm,b=800s/mm^2。评价图像的可读性,记录严重变形和出现伪影的部位。应用Functool2软件进行后处理,测量部分正常组织的ADC值,应用配对t检验比较两次大范围DWI上所测组织ADC值的一致性。结果大范围DWI仅在颈部处有轻微的变形和伪影。统计结果表明两次扫描所测组织ADC值一致性较好。结论在3.0TMR扫描仪上行大范围DWI扫描是可行的,且重复性较好,可用于开展临床研究。