擴(kuò)散張量成像的研究進(jìn)展

擴(kuò)散張量成像的研究進(jìn)展

作為一種新型的磁共振成像技術(shù)，擴(kuò)散張量成像（dti）是一種非特異性磁共振成像技術(shù)，可以顯示人體組織中白色纖維的運(yùn)動、方向、安排、緊張程度、髓鞘等信息。它是由Basser等在1994年首次提出,是擴(kuò)散成像(diffusionweightedimaging,DWI)的發(fā)展和深化,是無創(chuàng)性顯示和分析白質(zhì)纖維束的一項(xiàng)新技術(shù)。近幾年來,DTI技術(shù)發(fā)展迅速,在神經(jīng)系統(tǒng)的多種疾病中都有著廣泛的臨床研究與一定范圍的實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用。1不同年齡組丘腦的adc值變化對于不同年齡組正常成人的擴(kuò)散特性研究Englter等采用DWI技術(shù)對38例研究對象進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),隨著年齡的增長,額葉和枕葉皮層下腦白質(zhì)內(nèi)ADC值也顯著增長,60歲以上年齡組研究對象的ADC值顯著高于60歲以下組,其增長趨勢與年齡呈正相關(guān),這種表現(xiàn)在60歲以上的年齡組內(nèi)更趨明顯;丘腦的ADC值雖然也隨著年齡增長,但沒有達(dá)到顯著統(tǒng)計學(xué)意義;腦內(nèi)灰白質(zhì)的ADC值無顯著差異。其認(rèn)為,隨著年齡的增長,皮層下腦白質(zhì)內(nèi)軸突及髓磷脂含量不斷減少,從而導(dǎo)致擴(kuò)散的受限性減少,水分子擴(kuò)散增加所致。但Helenius等采用DWI技術(shù)對不同年齡組的成人腦組織進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn),除側(cè)腦室內(nèi)的ADC值隨著年齡的增加而顯著增加外,其它腦內(nèi)主要結(jié)構(gòu)的ADC值并不隨年齡的改變而發(fā)生變化;但其研究發(fā)現(xiàn),腦灰質(zhì)的ADC值顯著高于基底節(jié)及腦白質(zhì)。新生兒和嬰幼兒大腦的ADC值比成人大而空間各向異性比成人小,發(fā)育過程中一些區(qū)域的ADC值降低和各向異性較T1WI、T2WI信號改變早,此被認(rèn)為是前髓髓化的表現(xiàn)。以后,大腦的水?dāng)U散因?yàn)檎w水分的減少和髓鞘化進(jìn)程而變化,大于2歲兒童T1WI、T2WI信號不再變化,DTI此時仍具敏感性,ADC和FA值在臨床評價大腦成熟性上有一定價值。2pdi對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床應(yīng)用2.1灰質(zhì)的超急性期雖然DWI能鑒別急性與非急性腦梗死,但不能發(fā)現(xiàn)白質(zhì)內(nèi)的微細(xì)結(jié)構(gòu)和各向異性擴(kuò)散受損的情況,DTI在DWI基礎(chǔ)上不僅能完成急性超急性的診斷,為臨床提供可靠的治療時間窗,同時依據(jù)其特有的方向鑒別力和多參數(shù)定量觀察及成像特性,提供更多的神經(jīng)纖維方面的信息。朱才松等對75例腦梗死患者按時間期相分作5組進(jìn)行91例次DTI掃描,按照計量資料配對檢驗(yàn)的設(shè)計分別對照觀察健病側(cè)白質(zhì)、健病側(cè)灰質(zhì)的FA、DCavg、Vra,他們認(rèn)為超急性期白質(zhì)FA、Vra較對側(cè)高是由于細(xì)胞毒性水中、髓鞘腫脹至垂直于纖維的水分子運(yùn)動受限所致,急性期、亞急性期及穩(wěn)定期持續(xù)下降是由于組織細(xì)胞破壞,結(jié)構(gòu)順序喪失導(dǎo)致;缺血的灰白質(zhì)DCavg均顯著下降,灰質(zhì)的FA輕度下降或不明顯,灰質(zhì)的個向異性改變輕與白質(zhì);正常白質(zhì)排列緊密,個向異性敏感于灰質(zhì),一旦缺血擴(kuò)散改變也就更顯著,個向異性改變也更突出。這點(diǎn)與鐘進(jìn)等的研究觀點(diǎn)吻合。許尚文等對15例急性期腦梗死進(jìn)行FA圖和方向編碼色彩圖(directionallyencodedcolor,DEC)及在此基礎(chǔ)上的皮質(zhì)脊髓束(CST)3D白質(zhì)圖的觀察發(fā)現(xiàn),CST的損傷程度與運(yùn)動功能的恢復(fù)成顯著負(fù)性相關(guān),DTI和DTT對觀察CST的損傷程度、預(yù)測回復(fù)程度、指導(dǎo)臨床康復(fù)治療具有重要的價值。但他們對白質(zhì)區(qū)FA的配對資料顯示急性期病變側(cè)FA均低于對側(cè)正常白質(zhì),和朱才松等的結(jié)論超急性期高;急性期雷同;亞急性期、穩(wěn)定期、慢性期低于對側(cè)正常白質(zhì)有所出入。對于腦梗死后的CST損傷、FA的減低與Lie等的報道基本一致。國外Heller等的研究也認(rèn)為DTI通過檢測水分子擴(kuò)散個向異性的特征變化來評價腦組織的病理生理過程、組織結(jié)構(gòu)完整性與功能的關(guān)系,對腦梗死后的干預(yù)性治療及療效評價具有重要的臨床應(yīng)用價值。2.2dti與腦膜瘤腦腫瘤的DTI研究是目前fMRI研究的熱點(diǎn)之一。張輝等通過對一組良惡性腦膜瘤的研究觀察發(fā)現(xiàn):良惡性腦膜瘤的實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值和瘤周白質(zhì)FA值均有顯著差異,并且良性瘤周纖維束成受壓移位或無明顯變化,惡性者為受侵缺失表現(xiàn)。劉影等則對60例病理證實(shí)的多種腦腫瘤進(jìn)行單因素方差分析發(fā)現(xiàn)FA值在腦膜瘤與膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤、神經(jīng)鞘瘤與膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤、膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤間均有顯著差異,腦膜瘤與神經(jīng)鞘瘤間無差異;腦膜瘤的FA最高,其次是神經(jīng)鞘瘤,轉(zhuǎn)移瘤最低;神經(jīng)鞘瘤的ADC明顯高于另外三者,分析可能與其細(xì)胞間隙大,水分和粘液多,容易壞死和囊變有關(guān),腦膜瘤細(xì)胞排列緊密,其ADC最低。另有研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤瘤周的MD較膠質(zhì)瘤升高,而FA無區(qū)別,據(jù)此可以認(rèn)為MD可區(qū)別轉(zhuǎn)移瘤和膠質(zhì)瘤。DTI還能顯示腫瘤旁在常規(guī)MRI中顯示為正常的腦白質(zhì)束浸潤:有報道DTI中有77%惡性膠質(zhì)瘤的累及范圍超過T2WI,30%發(fā)現(xiàn)了對側(cè)半球的侵犯,而常規(guī)MRI顯示為正常。另外,DTI能清楚地顯示出瘤周白質(zhì)的異常位置,計算出其偏移角度,更能顯示出遠(yuǎn)距離白質(zhì)束因占位效應(yīng)所致的位置異常,顯示了其在腫瘤瘤體與周圍組織關(guān)系應(yīng)用中的巨大價值,是其他成像手段無法完成的。劉影等又通過14例病理證實(shí)的高級別顱腦惡性星形細(xì)胞瘤的DTI研究發(fā)現(xiàn)FA值在腫瘤實(shí)質(zhì)、邊緣、瘤周水腫區(qū)與正常白質(zhì)區(qū),邊緣與實(shí)質(zhì)區(qū)、水腫區(qū),都有顯著差異,而實(shí)質(zhì)與水腫區(qū)則無差異;同時發(fā)現(xiàn)ADC在實(shí)質(zhì)、邊緣、水腫區(qū)與正常白質(zhì),實(shí)質(zhì)、邊緣與水腫區(qū)有顯著差異,而實(shí)質(zhì)與邊緣間則無差異,據(jù)此提出FA、ADC對高級別星形細(xì)胞瘤侵潤范圍的劃定有重要價值。DTI的這些特點(diǎn),可為腫瘤的術(shù)前計劃、術(shù)后處理和評估提供重要的指導(dǎo)作用。2.3pdi對腦組織退行性疾病的影響2.3.1影像學(xué)信息DTI可以充分顯示神經(jīng)纖維脫髓鞘后擴(kuò)散各向異性的異常,為臨床診斷提供更加充足的影像學(xué)信息。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn),T2加權(quán)成像所顯示的病灶在DTI上表現(xiàn)為平均擴(kuò)散率增高,且增高的程度與該病的臨床階段有關(guān),同時,常規(guī)MR無信號異常的白質(zhì),其DTI的擴(kuò)散率亦增高(4%～13%),這表明MS是一種彌漫性、多灶性的白質(zhì)病變。2.3.2內(nèi)囊周圍和入葉白質(zhì)的fa值比較Bozzali等通過對比研究發(fā)現(xiàn),患者額葉、顳葉、頂葉白質(zhì)FA值低于對照組,而內(nèi)囊周圍和枕葉白質(zhì)的FA值差異無顯著性,提示AD病白質(zhì)纖維的擴(kuò)散性質(zhì)異?？赡苁钦砣~皮層區(qū)神經(jīng)元丟失而致纖維束發(fā)生華勒變性所致。其他因素如缺血性血管損害也可能導(dǎo)致DTI改變。2.3.3底丘腦核損傷汪晶等的最新研究提示在該纖維環(huán)路穿越的起始部位:黑質(zhì)致密部、黑質(zhì)致密部與底丘腦核之間的部位FA值顯著低于正常對照組,而在其后面的環(huán)路蒼白球、殼核、尾狀核等部位的FA和DCavg與對照組無明顯差異。所以提出DTI對蒼白球-黑質(zhì)-紋狀體區(qū)的FA、DCavg定量評估是早期帕金森病的敏感研究手段。2.3.4病例對照檢測結(jié)果Shin等人首次對10名患者和8名對照者進(jìn)行DTI檢查,發(fā)現(xiàn)相當(dāng)于左側(cè)紅核區(qū)域的FA值較對照組明顯減低。劉佳等通過對一組病例的雙側(cè)尾狀核、殼核、蒼白球、丘腦、紅核進(jìn)行FA、ADC檢測,對照研究發(fā)現(xiàn)病例組雙側(cè)紅核ADC值較對照組升高。他們在排除了炎癥性和缺血性病變后,認(rèn)為引起紅核ADC升高的最大原因應(yīng)當(dāng)是神經(jīng)元的退行性改變。但他們檢測的興趣區(qū)FA值卻都沒有顯著差異。2.4嘴唇外囊dcaag的變化海馬硬化是顳葉癲癇最常見的原因,研究發(fā)現(xiàn)TLE發(fā)作時,異常腦電波不僅累積病側(cè)海馬,并且經(jīng)白質(zhì)纖維束向全腦擴(kuò)散,基于此張泉等對42名發(fā)作間期TLE患者和32名健康人行DTI檢查,他們發(fā)現(xiàn)TLE患者胼胝體壓部、內(nèi)囊后肢及外囊的DCavg顯著增高,胼胝體膝部、壓部、內(nèi)囊前肢及外囊的FA值顯著低于正常人,并且內(nèi)囊后肢的DCavg與病程長短成正相關(guān)。據(jù)此認(rèn)為TLE的顳葉以外白質(zhì)存在隱匿性損傷,并損傷程度與病程長短有關(guān)。和Gross等的研究只發(fā)現(xiàn)胼胝體膝部、壓部和外囊DCavg增高,胼胝體膝部和外囊的FA值顯著減低稍有出入。但白質(zhì)的隱匿性損傷可以肯定。如上所述,DTI作為一種快捷、敏感、無創(chuàng)的嶄新功能磁