全身DWI技术的应用

文摘   2024-11-27 16:23   山西  

1.原理与序列传统的体部DWI为了减轻运动伪影,须在屏气条件下完成扫描,由于屏气采集时间的限制,会损失一部分图像的分辨率和信噪比,也不能实现全身大范围扫描。近年来,超快速成像技术的开发,尤其是EPI快速成像序列的应用极大地缩短了扫描时间,能在非常短的时间内完成单幅图像的采集,有效降低了呼吸运动伪影。并且随着场强的增加,其图像信噪比和分辨率也得到提高,使自由呼吸的大范围DWI成为可能。2004年,由日本学者Takahara首次报道,将DWIEPI 及短时反转恢复(short time inversion recoverySTIR)脂肪抑制技术相结合,在自由呼吸状态下进行三维的全身大范围扫描,称之为WBDWI whole body diffusion weighted imaging)。由于恶性肿瘤组织细胞核增大、核异型性明显,肿瘤细胞增多且排列紧密,水分子整体弥散速度慢于正常组织,因此ADC降低,在DWI图上呈明显的高信号。其所用的STIR技术背景抑制效果好、稳定、可靠,对射频场和主磁场的不均匀性不敏感,对于大视野的脂肪抑制来说,能获得比频率选择抑脂技术更加优良的效果,完全抑制了体部的背景信号,包括血管、肌肉、骨髓及脂肪等组织信号,更加凸显病灶,大大提高了病变组织尤其是恶性肿瘤及其转移灶的检出率,并且可以在短时间内完成三维的全身大范围包括头颈、胸、腹盆部无间隔薄层扫描,同时亦能进行ADC值的定量测量。

2.临床应用

1)正常表现:正常人骨骼系统呈低或稍低信号,骨皮质影可见。四肢骨大部分为黄骨髓,含有大量脂肪细胞,信号抑制彻底,呈明显低信号;髂骨、肋骨次之,呈稍低信号;脊柱以红骨髓为主,含有较多造血细胞,在全身骨骼中信号偏高;脊髓、椎间盘由于含水丰富并扩散受限而呈高信号。双肺因含有大量气体而呈低信号,纵隔因含有大量脂肪及心脏大血管的流空效应亦呈低信号。正常肝脏、血管、肌肉、脂肪呈低信号。颅脑、脾脏、双肾、子宫肌层、子宫内膜、前列腺外周带、睾丸和阴茎呈高信号,胆囊及胃肠道系统可呈部分高信号,容易掩盖病灶,特别是当病灶很小时。臂丛、腰骶丛神经根、颈部、腋窝、骨盆、腹股沟正常小淋巴结显示为对称高信号,当双侧不对称或大小形态发生变化时,要警惕病变的存在。

前列腺左侧外周带癌

注:56岁,A为T2WI,B为DWI(b=1000 s/mm2),C为DWI(b=2000 s/mm2)分别显示癌区的ADC和SNR情况,(ADC1000=0.80× mm2/s,SNR1000=46.7,ADC2000=0.59× mm2/s,SNR2000=36.7)

注:66岁,PSA=3.2ng/ml,A.T2WI,显示双侧外周带边缘处信号均减低(箭),可能为癌B.ADC图,只显示左侧外周带区信号减低(箭),认为是癌;C.理切片的照片显示肿瘤区域Gleason=7(3+4)(画线区域),ED=射精管

2WBDWI检测全身骨转移:骨骼系统是肿瘤常见的转移部位,转移范围的确定对肿瘤的治疗方案及预后极其重要。核素骨扫描一致被认为是探测骨转移灶的金标准,Nakanish等对30例恶性肿瘤患者同时进行全身核素骨扫描和MRI检查,结果显示增加HBDWI比仅用T1WI+STIR和核素骨扫描所得诊断敏感度和阳性预测值都高。骨转移瘤在DWI上呈明显高信号。

3WBDWI检测全身淋巴结转移:常规MR图像上体积较大的淋巴结较容易显示,但对于较小的淋巴结,常常不容易被发现,并且难以确定其良恶性。而WBDWI图像由于背景抑制充分,淋巴结显示清楚,可以更加敏感地显示小淋巴结,再结合ADC值测量,还可以起到定性诊断的作用。有研究证实,正常淋巴结、炎性淋巴结和转移性淋巴结ADC间存在差异,WBDWI以作为淋巴结成像的一种新手段。

4)寻找肿瘤原发灶:临床上,有些患者是以转移瘤的症状就诊的,常规影像检査也仅发现转移瘤,明确原发灶对这类患者的治疗至关重要,WBDWI通过对肿瘤患者一次性全身扫描,不但可以检测出恶性肿瘤患者的转移瘤,也可能找到原发灶。

5WBDWI检测肿瘤治疗疗效:肿瘤治疗早

期可以出现细胞膜的不完整和细胞坏死,单位体积内细胞数量降低,所以水分子扩散能力增加,ADC值上升,并可以早于组织切片上可观察到的变化。因此DWI是早期评价肿瘤治疗反应的一种新方法,ADC值的测量不但可以为观察疗效提供一个量化的指标,而且能在病变发生形态学变化之前预测肿瘤的转归。 Mardor 等的研究还认为治疗前基线ADC值较高的肿瘤对放疗或化疗效果不如治疗前基线ADC值较低的肿瘤,这可能是由于ADC (较高的肿瘤往往更多见坏死,而这类肿瘤是低氧代谢的、酸性且血供相对较少,导致对放化疗的敏感性下降。这表明WBDWI检查及ADC 值的测量不仅能在病变发生形态学变化之前预测肿瘤的转归,而且在肿瘤治疗前就具有一定的疗效预测能力,可对肿瘤的治疗起到一定的指导作用。

54岁乳腺癌患者

注:AWBDW反转图显示肋骨、髂骨、椎体等多处转移高信号;B冠状ST呎R图显示骨盆和椎体多发异常高信号,但肋骨病变显示不清;C.全身骨扫描图像显示多处异常放射性浓聚,与WBDw图显示结果相一致[引自:Nakanishi K, Kobayashi M, NakaguchiK,e al. Whole-body MRI for detectingmetastatic bone tumor: diagnostic value ofdiffusion-weighted images. Magn ResonMed Sci,2007;6(3):147-135]

3.WBDWI用前景与局限性WBDWI作为一种新的磁共振功能成像技术,已经充分展示了其优越性和前景。然而,WBDWI技术毕竟刚刚起步,仍存在许多不足之处,如由于线圈长度的限制,不能无限制地增加扫描长度,目前多数扫描并非严格的全身成像,而是从头到膝关节的大范围DWI扫描,难以显示上肢及下肢远端的病灶;全身弥散图像的空间分辨率低,对一些小病灶(肺内或脑内<1.0cm的病灶)不易显示,难以实现对病灶的准确定位;颈部图像质量较差,不易区分大血管和淋巴结;缺乏标准的扫描方案,各研究者所用设备、所选的技术参数不同,因而其研究结果之间的比较缺乏可靠性。这些问题的解决还有待于DWI新技术的进一步研发完善以及更大范围的深入研究。相信随着磁共振软硬件的不断发展,WBDWI会有更广阔的应用前景。

正常女性WBDWI冠状位最大密度投影(反转图)

注:A显示四肢骨呈明显低信号,髂骨、肋骨呈稍低信号,脊柱信号偏高;双肺、纵隔、肝脏、脂肪呈低信号;颅脑、脾脏呈高信号;B显示脊髓、椎间盘、子宫内膜、胆囊、部分肠管、腰骶丛神经根、颈部、腋窝、盆腔、腹股沟正常小淋巴结呈高信号




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