腦白質(zhì)疏松的體素內(nèi)不相干運(yùn)動彌散加權(quán)成像初步研究

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 (廣東 廣州 510700)

鄧 義 唐亞霞 彭 艷

論 著

腦白質(zhì)疏松的體素內(nèi)不相干運(yùn)動彌散加權(quán)成像初步研究

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 (廣東 廣州 510700)

鄧 義 唐亞霞 彭 艷

目的探討應(yīng)用磁共振體素內(nèi)不相干運(yùn)動彌散加權(quán)成像(IVIM-DWI)評價腦白質(zhì)疏松患者白質(zhì)微循環(huán)灌注和水分子擴(kuò)散運(yùn)動的價值。方法常規(guī)MRI診斷為腦白質(zhì)疏松(LA)的患者20人，常規(guī)MRI檢查腦白質(zhì)正常的對照組10人；對比LA病灶區(qū)，LA病灶周圍正常白質(zhì)區(qū)和正常對照組白質(zhì)區(qū)的三個參數(shù)值，包括：f值(灌注分?jǐn)?shù))；D值(真性擴(kuò)散系數(shù))；D*(假性擴(kuò)散系數(shù))。結(jié)果LA患者白質(zhì)病灶區(qū)對比病灶周圍正常白質(zhì)，f值和D值增高，具有統(tǒng)計學(xué)意義，D*值無明顯差異。LA腦白質(zhì)病灶區(qū)對比正常對照組白質(zhì)，f值增高，但差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義；D值增高和D*下降，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。腦白質(zhì)疏松病灶周圍正常白質(zhì)與正常對照組白質(zhì)對比，f值、D值、D*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論磁共振體素內(nèi)不相干運(yùn)動彌散加權(quán)成像能夠定量評價腦白質(zhì)疏松癥的微觀結(jié)構(gòu)變化和微循環(huán)灌注的變化。

腦白質(zhì)疏松；磁共振成像；體素內(nèi)不相干運(yùn)動

腦白質(zhì)疏松(Leukoaraiosis,LA)是一個醫(yī)學(xué)影像學(xué)診斷術(shù)語，Hachinski等[1]1987年正式提出，是指分布于大腦皮質(zhì)下白質(zhì)、腦室周圍及半卵圓中心等散在斑片狀或彌漫性病灶，在磁共振加權(quán)像上表現(xiàn)為高信號。LA多見于老年人，被認(rèn)為是腦損傷早期的一個重要標(biāo)志，隨著病情的進(jìn)展，可以引起進(jìn)行性加重的認(rèn)知功能障礙，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。常規(guī)的MRI掃描序列對評價LA的微結(jié)構(gòu)改變和血流灌注改變?nèi)狈煽康亩恐笜?biāo)，對于LA的嚴(yán)重程度依靠MR常規(guī)圖像進(jìn)行目測分級，高信號區(qū)越多越大，分值越高，病變越嚴(yán)重，常用的是Fazekas分級法[2]；但由于其病灶短期內(nèi)在影像學(xué)上變化并不明顯，因此利用體素內(nèi)不相干運(yùn)動彌散加權(quán)成像(IVIM-DWI)評估腦白質(zhì)疏松的血流灌注和水分子擴(kuò)散情況或許能更客觀，準(zhǔn)確的反映其結(jié)構(gòu)和功能的改變。

1 資料與方法

1.1 研究對象2016年4月到2016年6月來廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院就診的患者。常規(guī)MRI檢查腦白質(zhì)疏松病例組患者20例，年齡37～78歲，平均61歲,男11例,女9例。MRI腦白質(zhì)未見異常信號的對照組10例，年齡30～71歲,平均年齡50歲。腦白質(zhì)疏松病例入組標(biāo)準(zhǔn)：常規(guī)磁共振成像T2WI和T2FLAIR檢查可見大腦皮層下白質(zhì)、深部白質(zhì)和腦室周圍白質(zhì)斑片、斑點狀高信號，T1WI呈等信號或者稍低信號。排除腦梗死，腦腫瘤、炎癥、多發(fā)性硬化、中毒、腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、顱腦外傷、腫瘤化療等所致的其他腦白質(zhì)高信號病變。所有患者知情同意。

1.2 方法應(yīng)用西門子Avanto1.5T超導(dǎo)MR掃描儀，八通道頭部線圈。軸位IVIM-DWI序列：視野23cm，層厚5mm，層間距1.5mm，TR 3900ms，TE108ms。矩陣=192×192，Bandwidth=964Hz/px，NEX=2；掃描時間8min；10個b值(0，50，100，200，300，400，600，800，1000，1500)。常規(guī)采集T1FLAIR和T2FLAR,T2WI序列。

1.3 圖像后處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)分析

1.3.1 圖像后處理：將采集的IVIM-DWI原始圖像導(dǎo)入MITKDiffusion 2014.03.00軟件，根據(jù)常規(guī)圖像確定病灶范圍和正常白質(zhì)，測量LA病灶區(qū)，LA病灶周圍正常白質(zhì)區(qū)和正常對照組腦白質(zhì)感興趣區(qū)的f、D、D*值。D和D*的單位(10-3mm2/s)，f單位為%。

1.3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)分析：采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件包，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。LA病灶區(qū)與LA病灶周圍白質(zhì)區(qū)的參數(shù)對比，釆用配對樣本t檢驗；LA病灶區(qū)和LA病灶周圍白質(zhì)區(qū)的參數(shù)，與正常對照組參數(shù)的對比，采用獨(dú)立樣本t檢驗。

2 結(jié) 果

A組為腦白質(zhì)疏松患者白質(zhì)病灶區(qū)的測量數(shù)據(jù)，B組為腦白質(zhì)疏松患者白質(zhì)病灶區(qū)旁邊的無明顯異常信號區(qū)的測量數(shù)據(jù)。C值為正常對照組的腦白質(zhì)測量數(shù)據(jù)。A組與B組的對比，采用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件，配對樣體的t檢驗，B組與C組對比，以及A組和C組對比，均采用兩樣本t檢驗；α=0.05水準(zhǔn)。D和D*的單位(10-3mm2/s)，f值的單位為%。

結(jié)果顯示，LA患者白質(zhì)病灶區(qū)對比病灶周圍白質(zhì)，f值和D值增高，P＜0.05具有統(tǒng)計學(xué)意義，D*值無明顯差異。LA腦白質(zhì)病灶區(qū)對比正常對照組白質(zhì)，f值增高，但差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義，D值增高和D*下降，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。腦白質(zhì)疏松病灶周圍白質(zhì)與正常對照組白質(zhì)對比，f值、D值、D*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，見圖1-9。

3 討 論

Le Bihan D[3]等學(xué)者提出的體素內(nèi)不相干運(yùn)動理論將毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間的水分子運(yùn)動區(qū)分開來，可以提供三個參數(shù)，即反映微循環(huán)灌注的假性擴(kuò)散系數(shù)D*，反映細(xì)胞內(nèi)外水分子布朗運(yùn)動的真性擴(kuò)散系數(shù)D和表示微循環(huán)灌注分?jǐn)?shù)的f值，代表體素內(nèi)流動著的毛細(xì)血管血的相對體積，反映毛細(xì)血管充盈度。

表1 腦白質(zhì)IVIM-DWI測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖1 56歲，女性，正常對照組，左側(cè)半卵圓中心兩個ROI,圖1的f=5.31,D=0.64,D*=8.45；圖2-3 f=6.02，D=0.67，D*=11.43。圖4 63歲，男性，腦白質(zhì)疏松患者，右側(cè)腦室前角旁兩個ROI，圖5為LA病灶旁邊的正常白質(zhì)f=6.33,D=0.80，D*=5.47；圖6為LA病灶f=7.82，D=1.06，D*=6.96。圖7 60歲，女性，左側(cè)半卵圓中心兩個ROI。圖8為LA病灶旁邊的正常白質(zhì)f=9.54，D=0.65，D*=9.94；圖9為LA病灶f=16.59，D=0.91，D*=12.92。

目前基于此理論的IVIM-DWI序列已經(jīng)在臨床中開始應(yīng)用[4-8]，較多的應(yīng)用于肝臟，乳腺，前列腺和神經(jīng)系統(tǒng)等部位。俎金燕[4]等在46例缺血性腦梗死患者的IVIM和三維動脈自旋標(biāo)記成像的研究中發(fā)現(xiàn)，梗死區(qū)CBF(ASL)較對側(cè)減低。梗死區(qū)ADC、f值、D值較對側(cè)降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，除rD*外，梗死區(qū)rADC、rD、rf與rCBF的相關(guān)性具有統(tǒng)計學(xué)意義，提示IVIM-DWI和3D-ASL在檢出缺血性腦梗死患者的腦血流灌注改變方面具有一致性，可用于評價缺血性腦梗死后血流灌注改變。

磁共振功能成像已經(jīng)應(yīng)用于腦白質(zhì)疏松的研究，包括彌散加權(quán)成像，彌散張量成像，灌注加權(quán)成像和磁敏感加權(quán)成像。這些功能成像方法著重于對LA發(fā)病機(jī)制及病理的探討，以期盡早發(fā)現(xiàn)LA的顱腦改變，為臨床治療和預(yù)防提供幫助[9-10]。本研究采用IVIM-DWI研究腦白質(zhì)疏松的影像學(xué)改變，屬于新的研究方法。

本次研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腦白質(zhì)疏松患者的白質(zhì)病灶區(qū)的腦血流灌注分?jǐn)?shù)f值，相對于病灶周圍正常白質(zhì)的f值增高，提示病灶區(qū)的微循環(huán)血容量增加，可能是由于病灶區(qū)缺氧，機(jī)體代償作用，導(dǎo)致局部血管擴(kuò)張，血容量增加所致。D值增高，反映了腦白質(zhì)疏松患者病變腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變，與神經(jīng)纖維數(shù)量減少，排列緊密程度下降；髓鞘的脫失；細(xì)胞外間隙增大等有關(guān)，導(dǎo)致組織內(nèi)水分子運(yùn)動加快。LA腦白質(zhì)病灶區(qū)對比正常對照組白質(zhì)，f值增高，但差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義，提示在評價腦白質(zhì)疏松病灶區(qū)的血流灌注情況時，病灶區(qū)白質(zhì)與病灶周圍的正常白質(zhì)對比更具有臨床應(yīng)用價值。LA腦白質(zhì)病灶區(qū)與病灶周圍正常白質(zhì)，以及與正常對照組白質(zhì)對比，其D值均增高，提示D值是一個較可靠的評價白質(zhì)水分子擴(kuò)散情況的測量值。LA患者白質(zhì)病灶區(qū)對比病灶周圍正常白質(zhì)，D*值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義；LA腦白質(zhì)病灶區(qū)對比正常對照組白質(zhì)，LA的病灶區(qū)D*下降，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，腦白質(zhì)疏松病灶周圍正常白質(zhì)與正常對照組白質(zhì)對比，D*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示D*值測量應(yīng)用于腦白質(zhì)的微循環(huán)灌注方面不穩(wěn)定，也可能與樣本量不大有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。腦白質(zhì)疏松病灶周圍正常白質(zhì)與正常對照組白質(zhì)對比，f值、D值、D*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示IVIMDWI序列并不能比常規(guī)序列，比如T2FLAIR更早的發(fā)現(xiàn)病灶，但是卻可以定量的評估病灶的結(jié)構(gòu)和功能的改變。

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(本文編輯: 汪兵)

The Preliminary Study of IVIM-DWI in Leukoaraiosis

DENG Yi, TANG Ya-xia, PENG Yan．
Department of Medical Imaging, the Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, Guangzhou 510700, Guangdong Province, China

ObjectiveTo investigate the application value of intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging(IVIM-DWI) in evaluating the microcirculation and water molecule diffusion of brain white matter of leukoaraiosis patients．Methods20 cases of leukoaraiosis(LA) patients confirmed with conventional MR imaging, normal control group 10 cases． Compare LA white matter lesions, LA lesions surrounding normal white matter and normal control group white matter, including three parameters: f value(perfusion fraction), D value (true diffusion coefficient), D★(pseudo-diffusion coefficient)．Resultsf value and D value is increased with statistical significance, when LA white matter lesions compared to LA surrounding normal white matter． There is no statistical significance in D★between the two groups． When LA white matter lesions compared to normal control group white matter, f value is increased, but without statistical significance．D value is increased and D★decreased with statistical significance． There is no statistical significance about f, D and D★value, when LA surrounding normal white matter compared to normal control group white matter．ConclusionIntravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging can quantitatively evaluate the brain white matter microstructure changes and microcirculation perfusion．

Leukoaraiosis; Magnetic Resonance Imaging; Intravoxel Incoherent Motion;Diffusion Weighted Imaging

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.10.001

2017-08-19

鄧 義

R445.2

A