1、中枢神经系统疾病中枢神经系统疾病MRMR扩散峰值扩散峰值成像成像 扩散成像布朗运动影响因素：组织结构，生化特性，温度外加使局部组织运动的因素体素内不相干运动（IVIM)扩散加权成像 扩散张量成像 高斯分布扩散峰度成像：非高斯分布 扩散加权成像和扩散张量成像扩散加权成像和扩散张量成像假定生物组织内水分子的扩散呈高斯分 布，可提供沿扩散张量受限方向上的微结构信息不同b值下扩散信号的衰减呈线性3 3 tensor matrix with three eigenvectors oriented along the three principal axes of the diffusion ellips
2、oid扩散加权成像ADC(Apparent diffusion coefficient)两个不同b值计算出来 消除了“T2 shine-through”效应 单位为(mm2/sec)肿瘤细胞结构“Tumor cellularity”Cellularity Diffusion restriction ADC bADC扩散张量扩散张量成像成像 水分子在组织中的自由进动 表现为:正常，受限和增加各向异性anisotropic和各向同性isotropic DTI,FiberTractography扩散张量扩散张量成像成像DWI 三个方向 DTI,至少6个方向显示主要的神经纤维束MD(Mean diff
3、usivity):平均扩散率FA(Fractional Anisotropy)(0-1):各向异性系数Courtesy Prof A Rossi,Genoa,ItalyCourtesy Prof A Rossi,Genoa,Italy扩散峰度成像Diffusion kurtosis imagingDKI技术最早于2005年由纽约大学Jensen教授提出探查非高斯分布的水分子扩散特性的方法，反映组织微观结构的变化当b1000 s/mm2，水分子扩散信号的衰减开始偏离线性，呈非高斯分布理论上DKI模型最大b值至少需大于2000 s/mm2。DKI能同时推导出扩散系数和峰度系数，可定量分析水分子扩散
4、受限情况和组织复杂度DKIDKI指标平均峰度(mean kurtosis,MK)，表示沿所有扩散方向的扩散峰度平均值，反映水分子扩散受限的程度径向峰度(radial kurtosis,RK)是MK的垂直分量，为非零的扩散受限，其扩散受限主要在径向方向峰度各向异性(kurtosis anisotropy,KA)指为测量组织不均匀度的各向异性指数，在某种程度上类似于FADKIDKI至少施加15个扩散敏感梯度场方向数据采集需要收集多b值沿着不同扩散方向的DWI图像,至少三个3 3 3 3 tensor matrix representsa more complex spatial distribut
5、ionDKI临床应用：脑肿瘤胶质瘤的分级：MK值随胶质瘤级别的增高而增大，而各向异性分数(fractional anisotropy,FA)值无明显改变，平均扩散率(mean diffusivity,MD)值在两者中并无显著差异DKI 能够显示胶质瘤组织微观结构的变化，可以帮助区分胶质瘤的分级脑胶质瘤：MK升高Radiology2012 May;263(2):492-501脑胶质瘤 compared with the conventional diffusion metrics,the kurtosis metrics were more promising imaging markers i
6、n distinguishing high-grade from low-grade gliomas and distinguishing among grade II,III and IV gliomas;the kurtosis metrics also showed great potential in the prediction of Ki-67 expression.Jiang R,et al.Oncotarget 2015MKMDFADKI参数在鉴别胶质瘤分级Jiang R,et al.Oncotarget 2015脑损伤的早期诊断白质异常情况：急性脑损伤后，发生细胞肿胀(细胞毒
7、性水肿)、细胞外间隙减小等一系列改变，表现为MD值减小和/或FA值升高；而在慢性脑损伤后，随着细胞膜的裂解、细胞凋亡，血管源性水肿，导致细胞外间隙增宽，MD值增加和/或FA值降低灰质的扩散分布被认为主要是各向同性的，对其不敏感 DWI脑损伤脑损伤的诊断大鼠模型MD和和FA在在脑损伤急性脑损伤急性期时变化有期时变化有意义，在亚意义，在亚急性期回归急性期回归到基线水平到基线水平MK无论在无论在急性还是亚急性还是亚急性期都有急性期都有着明显变化着明显变化DKI技术对于神经胶质细胞反应性增生的技术对于神经胶质细胞反应性增生的相关微结构的改变十分敏感相关微结构的改变十分敏感这是单独应用这是单独应用DTI
8、技术所探测不到的技术所探测不到的脑外伤：40岁，外伤2天Extremely high degrees of MK may indicate formation of glial scars around lesions(yellow arrows)急性缺血性脑卒中MD与与MK不匹不匹配的区域可能为配的区域可能为轻度受损，随再轻度受损，随再灌注的进程有恢灌注的进程有恢复的可能性复的可能性MD和和MK图像图像显示受损范围随显示受损范围随灌注的进行而始灌注的进行而始终一致的区域则终一致的区域则受损较为严重受损较为严重DKI能为判断急能为判断急性脑卒中缺血损性脑卒中缺血损伤区域提供较为伤区域提供较为精
9、准的信息精准的信息Stroke2012 Nov;43(11):2968-73急性缺血性卒中NMR Biomed2016 Feb 26脑积水脑积水患者大部分脑区各扩散峰值参数显著减低，脑积水越重胼胝体扩散峰值减低越明显mean diffusivity(MD),radial diffusivity(RD),axial diffusivity(AD),fractional anisotropy(FA),mean kurtosis(MK),radial kurtosis(RK)and axial kurtosis(AK)Magnetic Resonance Imaging 33(2015)531536
10、脑积水患者脑室周围纤维束的变化帕金森氏病DKI检测PD患者的脑白质的变化比传统DTI更敏感。DKI有助于评估交叉纤维DKI可以提高疾病进展的监测DKI Radiology 2011 Oct;261(1):210-7 PD 病人与正常人比较病人与正常人比较A FA 减低（蓝）减低（蓝）B MK减低（红减低（红）脑灰白质的年龄性退变 MK与扩散系数结合可以更全面地描述微观结构成分和年龄相关的变化 结合适当的模型,它有助于神经生物学变化的解释Neurobiol Aging 2014 Oct;35(10):2203-16.脑发育所有脑白质区均显示有Fractional anisotropy 和 mea
11、n kurtosis 年龄相关性增高Mean kurtosis 更能反映脑灰质的成熟特性Fractional anisotropy 较mean kurtosis更有助于评价脑白质和脑灰质年龄相关性微结构变化AJNR Am J Neuroradiol 2014 35(4):808FAMKMKFA脊髓多发性硬化扩散峰度成像对脊髓MS的脊髓病变特征，正常形态的脊髓白质和受损的灰质损伤可以提供一个更全面的描述扩散峰度成像可以对DTI显示的脊髓病理改变提供额外互补的信息AJNR 2013 34(9):1846-52脊髓创伤Neuroimage Clin2016 Jan 颈椎病脊髓病变 颈椎病是常见的脊柱
12、退行性疾病，脊髓的压迫可以导致不同类型和不同程度的运动和功能障碍.扩散峰值成像(DKI)较扩散张量成像DTI更有利于评价神经组织的微观结构和病理改变.扩散峰值成像(DKI)在脊髓病变的应用文献报道较少.颈椎病脊髓病变的DKI21例颈椎病患者DKI 成像参数:repetition time/echo time,3000/91ms;number of excitations,2;slice thickness/gap,4/0 mm;number of slices,17;field of view,230 230 mm;spatial resolution，1.31.34.0;three b-va
13、lues(0,1000,and 2000 s/mm2)with diffusion encoding in 20 directions for each b-value.测量受累脊髓和周围未受累脊髓的fractional anisotropy(FA),apparent diffusion coefficient(ADC),and mean diffusional kurtosis(MK)颈椎病脊髓病变的DKIIn all patients MK was significantly lower in normal appearing spinal cord near affected cervi
14、cal spinal cords than in normal cervical spinal cords(0.701 0.183 vs.0.936 0.157,P 0.05).The affected cervical spinal cords had lower MK(0.610 0.162),FA and ADC than normal cervical spinal cords(p0.01)RESULTSMALE 33YsTSE T2WI SAGTSE T1WI SAGTSE FS-T2WIRESULTSADCDWIFARESULTSColor-FAMKRESULTSF,42 YEAR
15、S Cervical spondylosis,C3-4 intervertebral disc protrusionTSE T2WI SAGTSE T2WISAGFFE SPIR TRA RESULTSDWIFAColor FARESULTSMKMF fused T2WIRESULTSM,40 YEARS Cervical spondylosis,C3-4 intervertebral disc protrusionTSE T2WI SAGTSE T1WI SAGFFE SPIR TRARESULTSMKMF fused T2WI 小 结MR扩散成像检查技术进展迅速扩散峰度成像，扩散加权成像，扩散张量成像中枢神经系统不同疾病早期准确诊断和鉴别诊断指导临床治疗计划的制定
