来源：磁共振成像传媒
党玉雪,王晓明.磁共振新技术DKI和IVIM在中枢神经系统的研究现状.磁共振成像,,6(2):-.
王晓明教授，医学博士。中国医院放射科副主任，博士生导师。年毕业于中国医科大学临床医学系，毕业后在中国医科大学附属二、三院（医院）放射科工作。年公派赴日本留学，年被聘为教授、主任医师，博士研究生导师。中华医学会放射学分会神经头颈组副组长，《中华放射学杂志》，《磁共振成像杂志》，《中国组织工程研究与临床康复杂志》，《临床肝胆病杂志》，《辽宁医学杂志》等杂志的编委。《中国医学影像技术》、《中国医科大学学报》、《中国临床医学影像杂志》等杂志的审稿专家。卫生部PET-CT集中采购专家，辽宁省评标专家，辽宁省及沈阳市医学会医疗事故技术鉴定专家。年以来获国家自然科学基金面上项目资助2项、辽宁省教育厅重点实验室项目1项、辽宁省医学高峰项目1项。中国医科大学科学研究与开发特殊奖励津贴获得者。“盛京自由研究者计划”首批自由研究者。获国家及省部级科技进步奖5项，参编著作3部，发表第一作者论文30余篇。现培养硕士、博士20余人。
扩散加权成像(diffusionweightedimaging，DWI)是反映活体组织细胞内外水分子弥散能力(即布朗运动)的无创检查方法，其理论前提是生物体内水分子扩散呈现正态分布，通过采用梯度磁场自旋回波技术成像，间接反映活体组织内微观结构的变化及特点。而扩散峰度成像(diffusionkurtosisimaging，DKI)是一项描绘组织内非正态分布水分子扩散的磁共振新技术，是DWI的扩展[1]。对于显示精细的中枢神经系统的微观结构改变，DKI弥补了传统DWI的不足，从而更具优势。在生物组织内，除考虑组织内水分子扩散外，微循环毛细血管灌注的影响也是不可或缺的。LeBihan等[2]在20世纪80年代提出了体素内不相干运动(intravoxelincoherentmotion，IVIM)的概念。本文对DKI及IVIM的原理及其在中枢神经系统中的应用综述如下。
1DKI和IVIM基本原理
1.1DKI基本原理
DKI技术最早于年由纽约大学Jensen教授提出[3]，是磁共振扩散张量成像(diffusiontensorimaging，DTI)的延伸，旨在探查非高斯分布的水分子扩散特性的方法[4]，反映组织微观结构的变化。扩散表观系数和峰度系数沿着各个方向通过最小二乘法将DWI信号拟合成：ln[S(b)]=ln[S(0)]－b·Dapp＋1/6·b2×D2app×Kapp，其中S(b)是在特定b值时的信号强度，S(0)为无扩散加权时的信号强度，Dapp为给定方向上的表观扩散系数，Kapp为峰度系数，是一个无量纲的值，用来量化真实水分子扩散位移与理想的非受限高斯分布扩散位移的偏离大小，表征水分子扩散受限程度以及扩散的不均质性[5]。DTI假定生物组织内水分子的扩散呈高斯分布，可提供沿扩散张量受限方向上的微结构信息[6]，不同b值下扩散信号的衰减呈线性。通常b值设定为s/mm2左右用于常规临床评价，而且探测水分子扩散变化的幅度超过50～ms。当b＞s/mm2，水分子扩散信号的衰减开始偏离线性，呈非高斯分布，此时常规DTI模型模拟水分子的信号衰减存在较大误差。DKI模型即为探查水分子非高斯分布的方法，对于脑组织而言，理论上DKI模型最大b值至少需大于s/mm2。DKI能同时推导出扩散系数和峰度系数，可定量分析水分子扩散受限情况和组织复杂度。DKI的成像指标与传统的扩散成像完全分离，最常用的有平均峰度(meankurtosis,MK)，表示沿所有扩散方向的扩散峰度平均值，反映水分子扩散受限的程度。MK是衡量感兴趣区内组织结构复杂程度的指标。其中，K//主要反映沿着轴突方向扩散的信息，K⊥主要反映垂直于轴突方向扩散(髓鞘等)的信息。径向峰度(radialkurtosis,RK)是MK的垂直分量，为非零的扩散受限，其扩散受限主要在径向方向；峰度各向异性(kurtosisanisotropy,KA)指为测量组织不均匀度的各向异性指数，在某种程度上类似于FA，可由峰度的标准偏差给出。
1.2IVIM基本原理
IVIM是用于描述体素微观运动的一种成像方法，其技术前提是假设血液的微循环和灌注是非一致性、无条理的随机运动，生物体内微观运动包括水分子的扩散和血液的微循环[7]，后者即反映组织的灌注情况。IVIM成像通过定量参数分别评价其中的扩散运动成分和血流灌注成分，其信号变化与所用b值间的关系可用下面公式来表示：
Sb/S0=(1－f)·exp(－b·D)＋f·exp(－b·D*)
其中Sb、S0分别代表b取某个b值(b≠0)及b＝0时的信号强度。b值为依赖于扫描序列的扩散敏感因子(gradientfactor)，单位为s/mm2；f值为灌注分数，代表感兴趣区内局部微循环的所致灌注效应占总体的扩散效应的容积比率，大小介于0～1之间；D值为纯扩散系数，代表纯的水分子扩散运动(缓慢的扩散运动成分)，单位为mm2/s；D*值为血液微循环产生的假扩散系数，代表体素内微循环的不相干运动(灌注相关的扩散运动或快速的扩散运动成分)，单位为mm2/s(脑内D*约为10×10-3mm2/s)。为了得到这些参数值，至少应用4个不同加权的b值(包括b＝0s/mm2)来获得信号。当b值在0～s/mm2的范围内变化时，通过双指数模型拟合算法即可得到灌注相关信息[2,8-9]。
2中枢神经系统应用研究现状
2.1DKI及IVIM评价脑肿瘤中的价值
DKI技术可应用于胶质瘤的分级。有研究[10]证实了DKI技术在胶质瘤分级上的优越性，MK值随胶质瘤级别的增高而增大，而部分各向异性或称各向异性分数(fractionalanisotropy,FA)值无明显改变。SofieVanCauter[11]对17例高级别胶质瘤和11例低级别胶质瘤进行比较，通过比较两者扩散的相关参数，得到高级别的胶质瘤中平均峰度、径向及轴向峰度值明显高于低级别胶质瘤，而FA值和平均弥散率(meandiffusivity,MD)值在两者中并无显著差异的结论，从而证实峰度参数较常规扩散参数可以更好地区分高级、低级别胶质瘤，为临床诊断提供了依据。应用IVIM技术也可为脑肿瘤的良恶性评价提供相关信息。Bisdas[12]对22例患有胶质瘤的患者进行IVIM成像扫描，通过后处理分析指出D*、f值在高级别胶质瘤中显著高于低级别胶质瘤，而D值在低级别胶质瘤中则略高；Hu等[13]通过临床实验分析D*、D值，得到了与Bisdas类似的结论，而f值在高级别胶质瘤中低于低级别胶质瘤。两个实验结论的差异可能源于两个方面，其中一个原因是b值设定的不同，前者共选取14个b值，其中11个在0～s/mm2的范围内，其余3个在～s/mm2的范围内；后者则选取了13个b值，其中5个在0～s/mm2的范围内，其余8个在～s/mm2的范围内。另外一个原因可能是两个试验对感兴趣(ROI)的选取不同，前者ROI选取尽可能多地囊括了肿瘤的实体部分，而后者将ROI设定在DWI信号(b＝s/mm2)强度最高的肿瘤实体部分，这是考虑到胶质瘤内部结构的异质性，尤其对于胶质母细胞瘤和间变性胶质瘤来说，认为肿瘤恶性程度最高的部分更适用于IVIM模型参数的评估。两项实验表明IVIM模型中，参数D、D*及f值可作为术前脑胶质瘤分级的预测评估。
肿瘤血管生成是鉴别良恶性肿瘤最重要的指标之一。肿瘤分泌各种生长因子来诱导新生血管的生长，并且为其提供生长所需的营养物质，这个过程被称为“血管再生”[14]，是肿瘤播散的重要环节。这也是IVIM技术评估肿瘤良恶性的病理生理学基础。李玉超等[15]通过对良性脑膜瘤的IVIM研究发现，双指数模型中良性脑膜瘤的纯扩散系数D值较正常脑白质升高，灌注分数的f值亦增高。尽管本研究未对脑膜瘤不同病理类型与灌注分数进行相关性分析，但也提示双指数模型能更客观地反映肿瘤组织的DWI信号强度随b值的变化特征，其他研究也证实了这一观点[16]。此外，利用IVIM技术对不同类型脑转移瘤进行分析[17]，认为IVIM的参数测量能反映转移瘤的灌注特性。因为IVIM灌注分数f与脑血管动态对比度敏感性有着很好的相关性[18]，利用这一特性可将非获得性免疫缺陷综合征相关的原发性中枢神经系统淋巴瘤(PCNSL)和脑胶质瘤鉴别开来[19]，而在常规MRI扫描中，两者均呈现出血，坏死，不规则环形强化等影像学特征，难以鉴别。与胶质瘤相比，PCNSL中肿瘤细胞紧紧环绕在正常脑血管周围，致血脑屏障破坏，而其肿瘤本身无明显血供，肿瘤新生血管较少[20]，因而灌注分数f值较低，且灌注分数与脑血容量呈正相关。常规MR难以诊断及鉴别的疾病，IVIM可以从灌注水平提供更详尽的信息。笔者认为IVIM能直接获取肿瘤的局部血流灌注信息，并不纯粹为了诊断，而是希望反应肿瘤的生物学特性。因此，未来应将白癜风多少钱能治好在北京哪家医院能治好白癜风
转载请注明：http://www.uzngq.com/zllcbx/7398.html
