多B值弥散成像的临床价值

多B值弥散成像的临床价值

2014-03-19 张英魁 医学影像教育资讯

磁共振弥散成像是迄今为止唯一能够在活体上研究分子扩散行为的成像技术。因为磁共振成像是以氢质子作为探测对象，所以磁共振弥散成像所探测的也是水分子的扩散行为。目前在临床上所采用的弥散成像所探测的是细胞间水分子的扩散行为，所采用的后处理模型是单指数模型：S=S0e-bADC。其中的ADC 就是众所周知的表观弥散系数ADC（Apparent Diffusion Coefficient）。

有趣的是为什么我们要用表观弥散系数来表示扩散系数呢？这是因为几个方面的原因：首先到目前为止弥散成像的空间分辨率还不够高，成像的体素要远远大于水分子，因此从空间解析度而言弥散成像还无法精确分析到一个水分子的扩散行为；另一方面，既然成像的体素很大，那么在弥散成像时对这个体素信号能产生贡献的就不仅仅是水分子的扩散，事实上，体素内毛细血管内血液的流动也会对最后的信号产生贡献。研究表明：尽管微循环内血流的速度低于水分子扩散的速度，但由于其位移要大于水分子的扩散，而毛细血管的分布是随机的，所以微循环内血液流动也被称为准随机运动（Pseudorandom movement）。这种准随机运动对弥散成像的信号同样有着重要的贡献。

正是因为这种现象的存在，弥散成像也被称为体素内不相干运动（Introvoxel Incoherent Movement, IVIM）成像。现在的问题是：用什么样的弥散成像方案能更精确的反映IVIM 的本身特性呢？目前常规使用的单一指数扩散模型只要采用两个不同的b 值就可以计算出ADC，但大量的研究表明，当b 值高到一定程度这个公式就不在成立。为了能更准确的再现IVIM 的本质，在GE 最新的MR 平台开发了全新的多b 值多维度分析的增强版弥散成像& #40;enhance DWI, eDWI& #41;。

上图显示了水分子细胞内、细胞间隙及毛细血管内不同的弥散状态。

上图从左至右分别是DWI原始图像、Slow ADC后处理图像、Fast ADC后处理图像、3D ASL灌注图像。Slow ADC 反映的是组织的水分子扩散特性，而Fast ADC反映的是灌注特性，提示该肿瘤为高灌注的，与3D ASL 结果吻合。

GE 独有的eDWI 后处理分析可以提供不同的参数信息，这些信息提供了病变的不同特性，因而在临床上具有不同的临床意义。
1 、一次扫描多b 值成像既能提高病变的检出率也能更准确反映病变的弥散特性。
2、 肿瘤治疗过程中的药物疗效分析：在肿瘤药物治疗的早期，可能因为治致的炎性水肿而导致病变体积增大，此时单纯依赖于形态学检查无法更敏感的判断药物疗效。但如果药物治疗有效，早期就可以表现为病变微循环血管的减少，因此在eDWI 成像测量出的Fast ADC 会表现出治疗前后的统计学差别，这对于选择更敏感的化疗药物和制定正确的治疗方案具有重要的指导意义。
3 、肿瘤与非肿瘤病变的鉴别诊断：有研究表明在某些肿瘤和非肿瘤病变如胰腺癌和肿块性胰腺炎鉴别诊断中反映快扩散比重的f 值具有重要意义。
4 、细胞膜模型与水通道蛋白：更高b 值的弥散反映水分子在细胞膜内外的扩散，而近期的多学科研究证实影响细胞膜内外水分子扩散速度的关键因素是细胞膜上水通道蛋白的数目。因此通过更高b 值得扩散成像也反映了AQP 蛋白的数目。不同病变的AQP 表达不同，通过了解AQP 的差别可以对病变做出更深入的量化评价和分析。

GE 的eDWI 最多的b 值可以选择40 个。需要说明一点，能够选择多少个b 值其意义不在于其数量本身，更重要的是可以选择的b 值个数从硬件上依赖于梯度性能包括稳定性和保真度。可以选择的b 值的越多，在进行eDWI 多维度分析时其精确度越高。
1、弥散梯度的灵活选择：为了更好的探测组织的扩散特性，在GE 的eDWI 方案提供了更丰富的弥散梯度选择方式，这些不同的选择要么解决扫描时间问题（如3 in 1），要么解决精确度问题（如TETRA 四面体技术）等。
2、 智能NEX 选择：这一方面可以确保eDWI 多b 值成像更高的扫描效率，同时也确保了高b 值成像有足够的信噪比，从而确保了多参数分析的精确度。
3、 GE 独有的多参数后处理： 针对eDWI 扫描数据GE 推出了多参数测量的量化分析，如用以表征灌注效应的FastADC，用以表征水分子扩散的Slow ADC, 同时还配备有表示Fast ADC 权重的f 值等等。这些不同的量化指标能更准确的表征组织的灌注、扩散特性，在临床科研中能实现精确的定量化分析。