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磁共振扩散张量成像在脑梗死中的研究进展2020-03-1709:03:46右江医学2020年2期汤亚云李瑞雄【关键词】磁共振扩散张量成像;脑梗死;缺血半暗带;皮质脊髓束中图分类号::ADOI:.1003-[1],占全部脑卒中的60%~80%[2],其主要病理生理过程为各种原因导致的局部脑组织血液循环障碍,并由此产生缺血缺氧性坏死,进而出现相应神经功能缺损和肢体活动障碍。脑梗死一般起病急骤,病死率和致残率较高[3],因此,早期诊断并及时进行临床干预显得尤为重要。随着功能磁共振成像技术的日新月异,磁共振扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)作为目前唯一可无创性显示和分析大脑白质纤维束的磁共振成像技术[4],其在脑梗死方面的研究正逐步应用于临床及科研中。本文将对DTI在脑梗死中的研究进行综述。1DTI的发展史1827年,RobertBrown首次发现扩散现象,即液体中的悬浮颗粒存在不规则的运动,后来这种现象被命名为布朗运动。1965年,Stejskal等[5]首次提出了磁共振扩散成像技术(diffusionweightedimaging,DWI),并通过该技术实现了对活体内水分子扩散运动的测定。1986年LeBihan等[6]首次将DWI引入临床,并应用于神经系统疾病中。1992年Basser等[7]在柏林磁共振年会上提出一种新的磁共振功能成像技术,即DTI,该技术可以从分子水平及三维角度来描述病灶,可以无创地、清晰地重建出脑白质纤维束的走行及空间分布,并通过显示脑白质纤维束与脑内病灶的空间关系,进一步了解病灶对脑白质纤维束形态、结构的影响。经过近几十年的发展,目前DTI技术在临床上已广泛应用于脑梗死、脑出血、脑肿瘤、阿尔兹海默病、癫痫、多发性硬化症、精神分裂症等疾病中,并逐步扩展应用于椎间盘和肌肉系统病变等方向[8~10]。2DTI的基本原理扩散是指分子无规则的热运动,人体内的水分子总是处于扩散状态。水分子在组织内的自由扩散,既是生物体中重要的生理活动,也是体内物质转运的重要形式。在完全均质的溶剂中,水分子的扩散是完全随机、不受限制的,其在各个方向上的移动距离是相等的,此种扩散方式称为各向同性扩散[11]。例如在纯水溶液、脑脊液中,水分子的扩散方式即为各向同性扩散。但在人体内,由于细胞膜、细胞器、细胞间隙、大分子蛋白及其他组织结构的屏障作用,水分子向各个方向上的移动距离不相等,该种扩散方式称为各向异性扩散[11]。例如在脑白质中,由于受到髓鞘、轴突等组织结构的限制,水分子主要沿脑白质纤维束走行的方向扩散,而向垂直于脑白质纤维束走行方向的扩散较少。DTI就是根据水分子在不均匀介质中的各向异性扩散的特点,通过在多个非线性方向上(至少6个以上)施加扩散敏感梯度场,从而实现对每个体素内水分子在各个方向上扩散情况的定量检测。由于人体组织内水分子的运动主要是各向异性扩散,所以只要測定出单位体积内的各向异性数据,即可分析出人体组织内部微观结构的变化。(meandiffusivity,MD)MD反映某一区域内水分子扩散的整体情况,其不依赖于扩散的方向,只与扩散的速度有关。通常用表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)和平均扩散系数(averagediffusioncoefficient,DCavg)来表示。以ADC值为成像参数可以拟合出ADC图,其反映组织内水分子扩散的快慢,当ADC值越大时,水分子扩散能力越强,ADC图信号越亮。DCavg值是成像体素内各方向扩散幅度的平均值,主要反映扩散运动的快慢,当DCavg值越小时,水分子的扩散能力越受限制。(fractionalanisotropy,FA)FA指水分子各向异性部分与总扩散张量的比值,是各向异性的常用指标。其取值范围为0~1,当FA接近于1时,各项异性最大,当FA接近于0时,表示各项同性。以FA值为成像参数可以拟合出FA图,其表示各向异性的比例。(volumeratioanisotropy,VRA)VRA是指扩散椭圆体的扩散体积与相等的各向同性张量的球体体积的比率,它和FA一样都是反映组织各项异性的常用指标,其取值范围为0~1,当VRA趋近于1时,代表组织更具有各向同性的特征。(exponentialattenuation,Exat)Exat也称指数ADC,反映组织的扩散特征,但与ADC的变化方向相反。(diffusiontensortractography,DTT)DTT是在DTI基础上发展起来的一项