磁共振功能成像的临床应用ppt课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确磁共振功能成像的临床应用 The clinical application of functional MRI1 1 在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确历史2 21945年由美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大学的Purcell教授同时发现了磁共振的物理现象,即处在某一静磁场中的原子核受到相应频率的电磁波作用时,处在某一静磁场中的原子核受到相应频率的电磁波作用时,在它们的核能级之间发生共振跃迁现象在它们的核能级之间发
2、生共振跃迁现象。1971年纽约州立大学的 Damadian 教授在Science杂志上发表了题为“核磁共振信号可检测疾病”和“癌组织中氢的T1时间延长”等论文。1973年 Mansfields 研制出脉冲梯度法选择成像断层。1974年英国科学家研制成功组织内磁共振光谱仪。1975年 Ernst 研制出相位编码成像方法。1976年,得到了第一张人体MR图像(活体手指)。1977年磁共振成像技术进入体层摄影实验阶段。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确fMRI分类3 3磁共振功能成像fMRI扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像
3、(DTI)灌注加权成像(PWI)磁敏感加权成像(SWI)脑功能成像技术(BOLD)磁共振波谱(MRS)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4 4扩散加权成像Diffusion Weighted Imaging(DWI)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确基本概念5 5 弥散(弥散(diffusiondiffusion):):也称扩散,是描述小分子在组织中微观运动的物理概念,是分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移动,即布朗运动,单位为mm2/s。分
4、为三类,即细胞外扩散,细胞内扩散,跨膜扩散。受限弥散(受限弥散(limited diffusionlimited diffusion):):弥散运动将使溶液系统中的浓度梯度逐渐消失。但是,在生物体中细胞内外或小器官内外却能保持不同的化学环境,这是由细胞膜的屏障作用决定的,也就是说,膜有阻碍分子自由通过的功能,从而使有些分子的跨膜弥散受到限制。受限弥散构成了弥散成像的基础。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确6 6影响水分子弥散的因素影响水分子弥散的因素膜结构的阻挡膜结构的阻挡大分子蛋白物质的吸附大分子蛋白物质的吸附微血管内
5、流动血液的影响微血管内流动血液的影响在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确弥散系数(diffusion coefficient,D)表示分子的弥散程度,是指水分子单位时间内弥散的范围,单位为 mm2/s,D值越大,弥散的速率越大,反之则变小。D值对许多物理和生理因素均十分敏感,在体内这个复杂的环境中心跳、脉搏、呼吸、血液灌注等自主或不自主运动都可以引起DWI信号减弱,因而在临床实际应用中常用能够反应整体组织结构特征的表观扩散系数(ADC)来代替扩散系数D.表观扩散系数(Apparent Diffusion Coefficie
6、nt,ADC)在弥散加权成像上,弥散加权的程度由弥散敏感因子(用弥散敏感因子(用b表示)表示)决定,单位为s/mm2。ADC=Ln(S2-S1)/(b1-b2),S1、S2是不同为弥散敏感因子(b1、b2)下的信号强度,Ln为自然对数。ADC值增大,代表水分子弥散增加,而值增大,代表水分子弥散增加,而DWI信号降低,反之亦然。信号降低,反之亦然。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确b值代表扩散敏感系数;r代表磁旋比;Gi和Gj分别为i轴和j轴上的磁场梯度强度;代表梯度场持续时间;代表两个梯度场间隔时间。在整堂课的教学中,刘
7、教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确b值越高,扩散的权重越重b值越高,信号越弱b值越高,信噪比越差b值越高,相同TR内可采集的层数越少出现周围神经的刺激症状也限制了太高的b值。较小的b值可得到的较高信噪比的图像,但对水分子扩散运动的检测不敏感在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 因此,b值的选择非常重要,用小b值进行DWI,在一定程度上反映了局部组织的微循环灌注,但所测得的ADC值稳定性较差,且易受其他生理活动的影响,不能有效反映水分子的弥散运动;用大b值进行DWI,所测
8、得的ADC值受局部组织的微循环灌注影响较小,能较好反映水分子的弥散运动,b=0时产生无弥散加权的时产生无弥散加权的T2WI.在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确原理1111 人体中70%是水,通常所说的弥散主要指水分子或含水组织的弥散。在任一常规MR成像序列中加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像,通过在常规自旋回波成像序列基础上,在180度聚焦射频脉冲前后各加上一个位置对称、极性相反的梯度场,在梯度场的作用下,弥散中的水分子中的横向磁化发生相位位移,这种相位位移广泛扩散,相互干扰,导致MR信号衰减,从而形成DWI上的
9、信号。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确13131.1.自由水扩散自由,信号衰减多,呈低信号;自由水扩散自由,信号衰减多,呈低信号;2.2.结合水扩散受限,信号衰减少,呈高信号。结合水扩散受限,信号衰减少,呈高信号。错误在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1414无创探测活体组织中水分子扩散的唯一方法信号来源于组织中的自由水自由水结合水尽管活动
10、受限,但仍不能产生信号不同组织对自由水扩散限制程度不同产生DWI对比,是检测组织中自由水限制性扩散的程度自由水扩散越自由信号丢失多,DWI信号越低自由水扩散越受限信号丢失少,DWI信号越高在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确临床应用1515由于脑组织成分均匀,比其他部位发生的运动伪影少,因而DWI首先在脑部应用。弥散成像已用于脑梗塞、脑肿瘤、多发性动脉硬化症以及其他病理变化的研究中。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确16161.脑梗塞 脑梗死超急性期
11、(6h),由于急性缺血、缺氧,钠-钾泵功能失调,水分子从细胞外进入细胞内,从而产生细胞毒性水肿,水分子弥散受限,ADC值下降,DWI呈高信号。超急性脑梗死的ADC下降主要与细胞毒性水肿有关,要比反映血管源性水肿的T2WI高信号早得多。血管源性水肿是由于血脑屏障破坏,血浆由血管内漏出进入细胞外间隙引起的。人脑脑梗死显示DWI上异常信号的最早时间11min.在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确超急性期脑梗死(3h)1717脑梗死超急性期(6h),常规MRI表现正常,而DWI高信号。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学
12、习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确急性期脑梗死(24h)1818脑梗死急性期(6h3d),T2呈稍高信号,DWI上梗死信号进一步升高,ADC值下降。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确亚急性期(10d)1919亚急性期(3d3周),随着血管源性水肿的加重及细胞裂解,细胞外间隙水分增多,弥散速度加快,直到与脑组织相同(10d左右),ADC值逐渐增加,达到并高于正常值,期间在ADC图上梗死灶可以表现为等信号,出现“假性正常化”。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的
13、梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确慢性期(3m)2020慢性期(3周3个月),梗死区发生软化,产生快速弥散,ADC值可逐渐接近脑脊液,在DWI上表现为低信号,ADC图上类似脑脊液的高信号。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确脑梗塞的演变过程2121早期梗死早期梗死:ADC起决定作用,DWI为高信号。亚急性期亚急性期:血管源性水肿明显,ADC有所升高,但T2对比度对DWI有很大作用。后期后期:T2对DWI的贡献无变化,但ADC明显升高,使DWI的信号下降。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一
14、定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确22222.颅内环形强化病变的鉴别诊断 脑脓肿和囊变、坏死为主的胶质瘤和脑转移瘤在临床表现及常规MRI上有时缺乏特征性。二者均可表现为T1低信号,T2高信号,增强后囊壁呈均一或不规则的环状强化,并有不同程度的占位效应均周围水肿,有时难以鉴别。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2323 脑脓肿脓液具有高度粘滞性,含有大量细菌、炎性细胞、细胞碎屑和蛋白复合物,限制了水分子的随机运动,DWI表现为高信号,ADC值降低。而肿瘤的坏死或囊腔内通常包含坏死肿瘤细胞的碎屑、细胞碎片、炎性细胞等,
15、黏液性成分含量较少,富含浆液性液体,其内水分子扩散运动增加,DWI表现为低信号,ADC图为高信号。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2424在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确高英在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确肺癌脑转移在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2727 值得注意的是,文献中有转移瘤及放射性坏
16、死DWI上呈高信号的个案报道,也有由于脓肿形成、成熟及液化,脑脓肿的DWI信号强度及ADC值明显变化的情况。尽管如此,DWI在鉴别脑脓肿和脑肿瘤囊变坏死仍有具有重要的价值。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确28283.颅脑囊性病变的鉴别诊断 颅内表皮样囊肿和蛛网膜囊肿均可发生在鞍区、桥小脑角区、松果体区和脑室内,均可呈脑脊液信号,常规MR检查有时区别困难。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2929蛛网膜囊肿表皮样囊肿在整堂课的教学中,刘教师总是让学
17、生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3030蛛网膜囊肿表皮样囊肿在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3131 表皮样囊肿囊腔内为含有上皮碎屑、角蛋白、胆固醇结晶及其他脂质成分的豆渣样油腻液体,粘稠度极高,水分子弥散受限。蛛网膜囊肿是脑脊液被包围在蛛网膜所形成的袋状结构,水分子运动相对自由,DWI呈低信号。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4.在评价弥漫性轴索损伤中的价值 头部受到切线方向暴力时,脑组织绕中轴发生
18、旋转运动,导致脑白质、灰白质交界区和中线结构等部位的撕裂和轴索损伤,主要累及皮髓质交界区,胼胝体压部,深部灰质及脑干。其特点为:其特点为:广泛性白质变性,广泛性白质变性,小灶性出血,小灶性出血,神经轴索回缩球,小胶质细胞簇出现,神经轴索回缩球,小胶质细胞簇出现,常与其他颅脑损常与其他颅脑损伤合并,死亡率高。伤合并,死亡率高。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1、DWI和ADC均表现为高信号,提示病变为血管源性水肿,病变可逆。2、DWI高信号,ADC低信号,提示病变为细胞毒性水肿,恢复困难。3、DWI、ADC表现各异,病变
19、为各种不同时期的出血,预后较差。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确弥漫性轴索损伤:细胞毒性水肿,恢复困难在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3535扩散张量成像Diffusion Tensor Imaging(DTI)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确基本概念3636 均质介质中水分子的运动是无序随机运动,即向各个方向运动的几率是相同,即具有各向同性(各向同性(isotropy
20、isotropy)在人体组织中,水分子的运动由于受到组织细胞结构的影响,在各个方向弥散程度是不同的,具有方向依赖性,即具有各向异性各向异性(anisotropy)anisotropy)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确原理3737 在神经纤维组织,水分子因受髓鞘、轴索排列方式等影响,表现为沿纤维走行方向的扩散比与其垂直方向更容易。且在脑内不同组织的神经纤维上各向异性不同,如胼胝体、椎体束、内囊前肢、半卵圆中心的各向异性依次降低,可以利用水分子弥散的各向异性来追踪纤维的走行。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习
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