磁共振扩散加权成像——中枢神经系统应用篇（一）

扩散加权成像由于受到信噪比、空间分辨率以及几何形变等因素制约，最初在临床上的主要应用领域就是中枢神经系统。不过近年来随着磁共振成像设备整体性能的提高，包括磁场强度、射频线圈以及梯度系统性能的改进和提高，使得扩散加权成像的临床应用越来越广泛。不仅在中枢神经系统的应用越来越深入，在体部各个系统都得到了广泛的应用。基于扩散加权成像的成像机制，扩散加权成像通常较常规序列在病变检出方面具有更高的敏感性，而且通过定量分析可以获得表观扩散系数，这又能对病变的病理改变提供重要的影像学信息。我们在使用扩散加权成像过程中，除了需要清晰地了解和掌握扩散加权成像本身的成像原理外，还需要清晰地了解每个器官部位的具体挑战和扫描策略，这样才能扬长避短，最大化的发挥技术的临床优势。这里，笔者想谈谈自己的一点体会。

扩散加权成像在中枢神经系统的应用：因为头部容易制动,很多新技术的开拓应用经常始于头部检查。扩散加权成像在头部的应用非常广泛，无论对于病变的早期发现和早期诊断，还是对于病变的诊断和鉴别诊断都有着重要的临床意义。

一．DWI在缺血性脑卒中中的应用：扩散加权成像能够探测水分子的扩散行为，所以迄今为止仍然是检出缺血性脑卒中梗死核心最敏感的手段。在欧州卒中相关治疗指南中，扩散加权成像已经成为缺血性脑卒中绿色通道中的快速成像指南。虽然近年来有些研究表明，缺血性脑卒中超急性期在扩散加权成像上显示的高信号不一定完全是梗死核心，因为有些经过治疗的病灶可以减小或消失，但是笔者认为这丝毫不影响扩散加权成像在缺血性脑卒中的重要应用地位。因为迄今为止还没有一种技术能够像扩散加权成像一样如此快速、如此敏感的明确早期缺血性改变所导致的可以识别的影像学改变。这里建议大家在缺血性脑卒中中使用扩散加权成像时应该思考以下几个问题：

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DWI是最高效的明确早期脑梗死的手段:对于缺血性脑卒中而言，所有的影像学评估都必须考虑时间效率的问题。事实上，在缺血性脑卒中绿色通道中的每个环节中，时间都是一个重要的考量因素。基于EPI信号读取的DWI成像通常能在几十秒的时间内完成检查并能非常敏感的明确有无缺血病变，这在临床实际工作中具有重要的现实意义。虽然CT检查通常是缺血性脑卒中绿色通道的首选影像学检查，但对于那些明确没有出血的病例，如果能够进一步进行DWI成像，这对于明确梗死核心的大小以及进一步的溶栓治疗都非常重要。在缺血早期，引起的组织学改变是缺血缺氧所导致的细胞毒性水肿，这时病变区总体水分含量增多并不明显，但因为细胞肿大（钠钾泵失调）导致细胞间隙变小，此时便可以有不同程度的水分子扩散受限。因此，在DWI图像上就可能有扩散受限和病变区信号增高。尽管经过仔细观察，我们在常规的T1或T2像也可以发现相应区域脑回肿大，但相比于常规序列而言，DWI的高信号改变更容易被肉眼识别。在溶栓之前明确梗死核心的大小对于溶栓方案的制定也是重要的参考依据，如果梗死核心超过70毫升的病例就不太适合溶栓治疗，因为溶栓后出血的风险较高。如前文所述，近年来大家对于DWI所显示的高信号的特异性进行了一些研究，也有部分报告提出，这些高信号也可能经过治疗得以缩小或恢复。于是有些研究提出了一些其他的方法，如扩散峰度成像等用于明确梗死核心判断。不过笔者认为，迄今为止这些技术尚无法替代DWI成像的重要地位。所有这些科研探索的序列，过长的成像时间和繁琐的后处理使得它们在临床上的应用还不可行，而且一个后处理的模型越复杂，其临床上可靠性就越值得思考。另外，尽管对于DWI高信号改变的特异性提出一些异议，但这只能说DWI的敏感性过高。这对于及早明确缺血改变并得到及时的治疗是有非常积极的临床意义的。一句话，我们没有必要抱着一些问题纠结不放，真正帮助临床解决问题是最重要的宗旨。

图片说明：DWI成像更敏感的明确早期缺血改变所致的高信号改变。与常规成像序列相比，DWI成像清晰显示常规序列未能显示的左侧基底节区缺血改变所致的高信号病灶。

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DWI成像所测得的ADC值有助于明确梗死分期：扩散加权成像过程中，受T2透射效应的影响，有些T2像表现为高信号的非超急性期梗死病灶在DWI图像上也表现为高信号，所以我们不能简单的根据DWI的信号改变区分梗死分期。但因为在DWI成像过程中我们可以通过计算得到更能反映水分子扩散行为的ADC分布图，当然在GE的磁共振平台也能得到剔除了T2透射效应的eADC图，根据这些，我们能更准确的明确有无扩散受限，依此我们能更准确的区分梗死分期。一般在b值不是特别高的时候，如2000以下，我们可以粗略的认为此时的扩散加权成像符合单指数扩散分布。在这种情况下，扩散加权图像信号强度和b值的关系满足以下公式：S=S₀e^-bADC,根据这个公式，通过两个不同b值的扫描计算出ADC值。这里的S₀可以理解为当b等于0（也可以是低b值时）的信号强度，这个信号强度更大程度上反映的是由成像过程中的TR、TE等所决定的T2对比，在扩散成像过程中所得到的信号强度S受T2对比的影响。而我们所说的eADC图就是e^-bADC=S/S₀，通过这个相除去除了T2对比对信号的影响。

图片说明：通过DWI成像中的ADC值能够更准确的区分梗死所处的时期。尽管上下两排图像都表现为长T1、长T2信号，但在扩散图像上表现不同。上排图像中DWI像上病变几乎呈等信号，ADC图表现为高信号，提示病变扩散相对自由、进入到血管源性水肿期；而下排图像DWI像上呈高信号改变，ADC呈低信号改变，提示有扩散受限、存在细胞毒性水肿。

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与灌注图像联合评估缺血半暗带：对于缺血性脑卒中病例而言，评价有无缺血半暗带对于进一步的临床治疗是重要的影像学依据。虽然目前大多数医院对于溶栓时间窗内的缺血性卒中病例仍以CT检查为主，但对于超时间窗的病例而言，磁共振的多模态评估却是决定是否进一步血管内取栓的关键依据。随着对缺血性脑卒中认识的不断深入，目前对于缺血性脑卒中的评估已经实现了从时间窗评估到组织窗评估的飞跃。更准确的组织窗评估是基于磁共振多模态评估，包括扩散、灌注等功能成像。联合观察扩散和灌注图像有助于评估有无缺血半暗带的存在。当然，缺血半暗带的存在既提示有治疗机会的存在，也提示有进一步恶化的潜在可能。这里通过一个病例我们来分析并说明我们在使用成像技术时应该如何正确客观的予以解读评估。

图片说明：联合扩散和灌注图像评估有无缺血半暗带存在。图1、2提示低灌注缺血区域明显大于DWI所见高信号区域，提示有缺血半暗带存在，这既是治疗的机会，也提示有潜在恶化的可能。图3、4提示DWI所见高信号和灌注上的低灌注区一致，提示病人不存在缺血半暗带，没有溶栓必要，短期内也无恶化可能。

图片说明：上排图像是初次检查时所见，在常规序列T2、T1及T2 Flair像右颞叶未见明显异常信号改变，而在DWI图像上提示右颞叶可见片状高信号改变，提示有缺血性脑卒中改变，同期3D ASL灌注CBF图像提示右侧大脑中动脉流域大片低灌注区域。DWI和3D ASL灌注图像相比提示有缺血半暗带存在。下排图像显示虽经过积极治疗在两周后右大脑中动脉流域大片脑埂死。这说明缺血半暗带的存在也提示有潜在恶化的可能。

这里通过这个病例也想顺便说明我们在观察DWI图像时应该用动态的观点来思考。这里我们需要注意的一点是，虽然在首次磁共振检查时DWI图像所见的高信号区不是很大，但请大家注意梗死在DWI上的改变也是在快速的动态变化中的。只不过我们是把在检查瞬间的DWI表现给定格了。我们不能用这样一幅静的图像来概括整个动态变化过程。在这种情况下诸如3D ASL灌注成像就特别重要，它可以提示更准确的缺血区域，当这个低灌注区域大于DWI高信号区域时就提示缺血半暗带的存在，但同时也提示有恶化的可能。如果后来我们能够连续观察DWI的变化，我们就能更准确地观察到梗死范围瞬息万变的动态变化过程。