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同学们 大家好

上一讲我们讲的是脑科学

那这一讲呢我们要着重要讲脑科学与磁共振

因为磁共振这项技术

对大脑的研究是非常有价值的

我呢是一名影像科的医生

已经在医学影像专业上工作了28年了

我1989年大学毕业就分到了交大一附院

当时的交大一附院的磁共振是全国的第3台

我非常荣幸自从工作就喜爱上了磁共振

磁共振伴随着我的工作

也见证了我的成长

从此我的医教研工作都与磁共振密不可分

在这些年中

最让我感到惊讶的便是磁共振新技术的层出不穷

短短的30多年

磁共振早已从当初第1次场模糊的图像

发展到现在清晰可辨的组织分辩

也为疾病的诊断脑科学的研究发展

提供了大量的帮助

那今天我们再看看

磁共振新技术是如何应用到影响临床的

是如何进行对疾病诊断 探索大脑的

首先呢我们看看医学影像学发展的历程

在1895年伦琴发现了射线

我们实现了能够发现病灶

随后呢我们能够看得到 看得清 看得准

我们也希望能够更加看得精

是的 随着医学影像技术的飞速发展

以磁共振成像为代表的神经功能成像

在脑科学的研究中发挥着重要的作用

快速精准的脑功能成像

新技术的研发

在神经科学和临床医学研究中起着至关重要的作用

使我们对大脑个脑区可能参与

某种脑功能已经有相当的了解

各种脑功能成像技术

特别是磁共振功能 成像技术

在重大疾病 精神心理疾病中

显示出广泛的临床应用潜力

各种脑功能成像的指标被提出

并广泛应用于研究个体之间脑功能的差异

联合多模态神经成像技术用于

神经精神心理疾病的早期诊断

特别是神经变性性疾病的早期诊断

对于患病的预后有着极其重要的意义

运用无创的磁共振检查技术

评估 神经系统疾病的发展及药物疗效

将对临床治疗和新药研发有着重要的作用

不积跬步无以至千里

看看磁共振未来的潜能

让我们振奋不已

但首先还是让我们由简入繁 由浅到深

看看我们磁共振新技术

给临床和脑科学研究带来的变化

今天主要我们从4种主要的新技术进行讲述

先让大家看看我们这样一个例子

先看看这一大家子磁共振扩散加权成像家族

最早是现在被我们临床广泛应用的扩散加权成像

这是利用磁共振技术

来检查组织水分子扩散运动的技术

一般情况下

中枢神经系统扩散加权成像有两个参数

两个B值 B值等于0 B值等于1000

在三个相互垂直的方向上得到图像

能够区分病变内水分子扩散是否受限

进而推测疾病

在扩散基础上增加B值的数量

我们可以获得多参数的多B值图像

可以进行观察病变的灌注情况

在扩散技术上增加采集方向

大于6个方向就可以称为DTI

大于30个方向

就可以实现纤维素显示

如果进一步增加采集方向

我们不仅能够观察大的纤维素

还可以观察到更加细微的纤维素

如弓形纤维 这时候我们称为扩散谱成像DSI

如果我们在扩散基础上采用高B值

又增加采集方向

就可以获得DKI 扩散风度成像

可以反映脑灰质弥散的微观结构信息

关注的是组织结构对弥散的受限程度

以及细胞内细胞外弥散的成分

所以说这是一个大家族 扫描参数的变化

带来了获取组织信息的变化

从而能够为我们的研究大脑疾病

尤其是白日纤维素的观察带来很多的便利

那在我们临床工作中应用更加成熟的

就是我们扩散加权成像

我们看一个病例

这是非常有趣的

在座的可能有很多的是临床医生

是内科的 外科的

也有一些是搞科研工作者

我们来看这样一个病例是非常有趣的

患者突发一侧肢体偏瘫两个小时

常规ct磁共振平扫都没有发现异常

T2 也没有发现什么明显的异常

那我们应该怎么办

好 有同学知道我们应该做扩散加权成像

大家看看扩散加权成像以后

我们显示的右侧的额颞顶叶

大片状的扩散 受限的高信号

这就是我们临床上诊断的急性的脑梗塞

那这是为什么呢

因为在超急性脑梗塞的时候

它细胞的钠钾泵发生改变了

就会发生细胞外的水大量进入细胞

出现了细胞毒性的水肿

一旦出现细胞毒性的水肿

就会出现扩散受限

所以在我们常规的ct磁共振它无法检测

但是一用我们扩散加权影像就能够显示了

我们再看另外一例

发生在右侧顶叶的一个不规则的环形强化病灶

T2假现象

它是一个囊性的高信号

周边有一个晕 这个B博后不光整

我们在做增强以后它体现壁薄厚不光整的时候

首先要考虑什么呢

肿瘤 非肿瘤

非肿瘤里头有脓肿 脱髓鞘

那我们用什么办法能够帮助我们检测呢

对 还是扩散加权成像

一做扩散加权成像以后

我们看里头明显的高信号了

那他就是感染性疾病

感染性疾病它就应该是脑脓肿

再看看ADC图

它囊性部分呈低信号

这就明显表示它扩散受限的

所以我们的功能成像它不仅能够

检出我们的超级性的脑梗塞

也能够帮助我们鉴别诊断环形强化里头

它到底是肿瘤还是感染性疾病

所以这个疾病是脑脓肿

扩散加权成像是不是

给我们临床诊断疾病提供了很好的帮助呢

好 接下来我们再看看DTI

这两个图是DTI里头最常见的参数图

FA图和MD图

通过测量其值的变化

可以反映出组织扩散的一个特性

我们增加方向数以后

可以看到DTT这个图

我们可以观察不同方向的纤维素的走行方向

比如在这张图上蓝色代表的头足方向的纤维素

绿色代表前后方向的纤维素

红色则代表了左右方向的纤维素

有人就要问了

看到这样纤维素是不是能够观察它

它们有没有破坏

是的

我们团队牛晨老师做的课题就是

有关脑肿瘤与邻近脑功能区的一个研究

那这一项研究我们获得了西安交通大学的

多项的一个新技术

在2015年我们也获得了

西安交通大学唯一一项临床新技术特等奖

那在这场新技术里头

我们能够帮助神经外科医生在术前评估纤维素

破坏脑肿瘤 破坏邻近功能区的一个改变

以协助手术

那在这项新技术里头

神经外科医生可以根据我们术前评估

显示素破坏的情况协助手术

这是一例

左侧顶叶的星形细胞瘤二级的患者

我们来看看他的DTG图

我们可以看到肿瘤周围的白质纤维素

它是以推压移位为主的

这时候我们给临床医生提供了什么信息

提供了这些纤维素是可以保护的

我们要避免切除这些纤维素

来保护它邻近的功能区

后边呢我们安排了三位老师

对扩散加权成像 多B值 DTI技术分别进行讲述

另外还有一位老师会讲述如何运用DTI技术

协助神经外科肿瘤术前的评估

介绍完扩散加权成像以后

我们再看看另外一个新技术

磁共振波谱 磁共振波谱也是非常神奇的

早期接触的时候想想还以为

磁共振波谱也是解剖图谱

不是的

磁共振波谱是目前唯一一项

无创式的检测活体内代谢产物的技术

主要的原理是利用原子在不同的化合物内

共振频率的微小的差异来辨别不同的化学成分

在临床中 脑内常用的是氢质子波普

为什么说磁共振波谱是一个神奇的技术呢

一般的影像学技术都是通过图像来显示病变

是在解剖基础上定位识别的

而我们磁共振波谱是通过高低起伏的波峰来识别异常

高高低低的线条中蕴藏了丰富的代谢物质的变化

你说它神奇不神奇

我们来看看磁共振波谱是如何应用的

这是一个单体素的磁共振波谱的病例

我们可以看到病变区选择感性区出现的波谱

是3.2的PPM的位置是胆碱波

这个胆碱波明显升高了

在2.02这个PPM的位置是

N乙酰天门冬氨酸 它显示是降低了

这就代表了感应区域内的病变代谢活跃

神经元破坏明显

这是什么疾病呢

对了

这是一个典型的新型细胞瘤的波谱改变

对这一类病例

我们在进行多体束磁共振波谱的扫描

我们这时候能够看到一个大的感应区

它可以同时囊括正常的脑组织

我们可以看到正常脑组织这个区域的时候

它的波峰是正常的

最高的峰是NA波

再看看病变区

病变区我们可以看到一个变化曲线

它胆碱波逐渐的升高

它就体现了一个胶质瘤的一个改变的波谱

既然磁共振波谱能够检测代谢信息

有同学可能就会问代谢改变会不会发生得很早

远远早于常规影像学能够看到的

是的

我们在超急性脑梗塞里头就是这样子

它很早就会出现乳酸波的出现

当时结构和影像信息都没有发生改变

同时用波普在科研里头应用

就是借助于它的早

这是我带的第1个硕士

目前他也是我们科室的一个副教授 叫王渊

那这个研究呢它是应用多提速的磁共振波谱

对三叉神经痛患者丘脑内

不同区域的代谢浓度进行载体测量

不同区域的代谢浓度进行载体测量

明确患者疼痛密度相关的丘脑亚区

这篇文章非常幸运的被NEUROPATHOLOGY这发表了

大家看看磁共振波谱是不是一种神奇的技术呢

实际上我在这再要讲一个故事

我们曾经用磁共振波谱这项技术做一个有趣的研究

有同学喜欢喝酒

喝酒以后他做那些坏事是不是忘了

那是叫断片了

我们做一个有趣的实验

同学喝了不同剂量的五粮液以后再做磁共振波谱

它在不同的时间段很快就会出现

它的乙醇波明显的增高了

所以磁共振波谱可以有做很多有趣的科研

磁共振波谱也是我最喜欢的一种技术

非常幸运

在2015年我们获得了国家出版基金资助项目

出版了一本有关磁共振波谱的书

它的名字叫《中枢神经系统 磁共振波谱诊断学》

这本书深受大家欢迎

也希望大家学习批评 指正

磁共振波谱这个技术

后面我们还有麻少辉老师详细的讲解

接下来呢我们学习一下磁共振灌注成像技术

这里呢主要介绍两种技术

一种是动脉自旋标记技术

一种是动态增强技术

动脉自旋标记技术是通过

对动脉血作磁标记作为内源性的对比剂

一般可以定量获得脑组织中的血流量

结果与SPECT PET相类似

动态增强磁共振是利用连续 重复 快速的成像方法

获取注入造影剂前后的图像

可以获得半定量或者定量的参数

评估病变组织生理的性质

我们看这样一个病例

在常规的磁共振T1加权相

T2加权相 没有看到明确的一个异常的一个病变

扩散加权相

也没有看到很明显的一个异常信号

但是这个人他有明显的临床症状

他到底有没有问题呢

我们给他进行了一个3D的ASL灌注成像

那结果显示右侧大脑半球

出现了一个明显的低灌注

这是一个超早期的一个脑缺血

找到了还没有出现明显的细胞毒性水肿

扩散加权成像也无法观察到

能够在早期发现就能够帮助临床赢得抢救的时间

在脑卒中治疗中

时间窗可是非常重要的

再看一例肿瘤患者

做的灌注成像可以显示出肿瘤实质部分的灌注明显增高

可以帮助判断肿瘤的边界

也可以根据灌注特点

对肿瘤进行分级

接下来看看DCE-MRI能够带来什么

这是一例胶质母细胞瘤术后的T1+C图像

经过4个月的放射治疗及联合替莫唑胺后

MR T1增强图像可以看到

右侧额叶 岛叶 基底节不均匀强化病灶

那么

这是肿瘤复发还是治疗后的假进展呢

我们看一下DCE的参数图

Ktrans灌注图像可以观察到

相应异常强化脑区渗透性是升高

Ktrans反映了造影剂

从血管内渗透到血管外细胞外间隙

与血脑屏障的完整性相关

Ktrans的升高是放射治疗增加血脑屏障通透性所致

再看看VP图

显示灌注未见升高

VP反映了造影剂血浆容积

与微血管密度有关

也就是说

病变区域没有新生的微血管

那么上述病变的改变就是

放疗增加血脑屏障通透性引起的异常强化

并非是肿瘤的复发

这个患者在3个月后的二次手术

证实了局部区域是放射性坏死

通过这一例我们也能够看到

灌注成像可以帮助我们鉴别

哪些是放射性坏死 哪些是肿瘤复发

通过刚才的两例我们能够看到

灌注成像在疾病的早期诊断

和鉴别诊断有非常重要的价值

同时它在科研里头也有很重要的应用前景

广义上的功能磁共振成像技术

代表了多种磁共振新技术

而狭义上的功能磁共振成像代表的则是

基于血氧水平依赖

的功能磁共振成像

通过T2*序列检测脑皮层血流相关信号的变化

来反映脑皮层的功能情况

这是目前最常用的无创脑功能检测手段

可以准确定位与记录颅内

所有脑区的功能成像信号

空间分辨率高

但时间分辨率相对较低

随后的老师将会详细讲解功能成像

功能成像可以用于检测功能脑区的定位

如运动 感觉区 语言功能区等

以及精神神经类疾病功能区的定位

针灸麻醉功能区的定位以及脑功能重塑等

脑功能成像主要包括任务态和静息态两种检查技术

任务态顾名思义

就是给被试者施加相应的任务

同时进行扫描

得到执行任务时相应脑区的改变

这个是由徐辉老师来讲的

静息态则是在平静状态下行fMRI扫描

它相对比较简单 无需任务设计

患者只需静静的躺在磁共振磁场里进行采集就可以

结果分析也不受线性假设的限制

影响因素较少

这几年静息态应用相对来说比较广泛

BOLD-fMRI技术在脑科学中的应用非常广泛

我们团队里大多数研究者都进行的是相关的研究

我们在随后也会介绍我们的课程

在课程里也会有些有关科研的

都跟功能成像相关的

都跟功能成像相关的

总之 磁共振新技术层出不穷

在脑科学的应用中

有着重要的价值

能够无创性观察很多大脑的变化

多种技术的融合的多模态磁共振技术

包含有结构 代谢 功能成像等

能够互相取长补短

得到更加准确 全面的人脑特性

如果再能整合脑电 脑磁技术

对获取的神经影像数据进行联合分析

相信我们攻克大脑奥秘指日可待

今天的课程就到这里

我再给大家留一个作业

脑功能成像都能研究哪些领域呢

谢谢大家

下一讲再见