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动态对比增强MRI的应用与进展
定量MRI不仅能提供组织器官的基本结构信息,也能提供病变发生发展过程中丰富的生物学和病理生理学信息,是目前国际MRI应用研究的热点。动态对比增强(dynamiccontrast?enhanced,DCE)?MRI是一种非常有价值的定量MRI技术,在临床研究中发挥了较大作用。因获得的病理生理信息受成像设备、成像技术、分析方法及患者个体差异的影响,其结果变异较大,临床应用有一定的挑战性,其潜能亟须开发。
?一、DCE?MRI的基本概念和发展概况?1.基本概念:DCE?MRI运用快速MRI序列连续采集静脉注射对比剂(通常应用钆的螯合物Gd?DTPA)前、中、后的图像,显示对比剂进入靶器官或组织血管,通过毛细血管床并最终被清除过程中的信息,其信号增强的程度反映了靶器官或组织的物理及生理特性,包括组织灌注、毛细血管表面积、毛细血管通透性以及血管外?细胞外间隙(extravascular?extracellularspace,EES)等特性。普通对比增强MRI只能通过病变强化的形态学特征进行诊断,并且只反映某个或某些固定时间点的增强特性,结果分析依赖于医师的经验,主观性较强。DCE?MRI则可以多时相扫描,产生连续动态的图像,通过后处理技术能获得一系列半定量及定量参数,更为客观地反映病变的强化特征,对所显示区域的病理生理特性有着更为丰富全面的信息。从这种意义上来说,DCE?MRI与其他功能成像技术一样可以在显示病变的解剖结构之外识别其病理生理学特征。
2.发展概况:DCE?MRI的概念于20世纪80年代中期被提出,旨在通过注射对比剂引起的信号改变以评估组织灌注及毛细血管通透性[1]。灌注成像需要较高的时间分辨率以快速监测团注对比剂首次通过的过程,而毛细血管通透性成像使用较低的时间分辨率和较长的采集时间以描绘首过后间质的缓慢摄取。使用高时间分辨率和足够长的采集时间则可以同时显示灌注及通透性。这种概念逐渐分化产生两个领域:运用T1加权的DCE?MRI和运用T2或T2*加权的动态磁敏感对比(dynamicsusceptibilitycontrast,DSC)?MRI。20世纪90年代普遍认为灌注成像首选DSC?MRI,渗透性成像首选DCE?MRI。现在,DCE?MRI已取代DSC?MRI成为了脑外灌注成像的标准方法。DSC?MRI仍然是脑部灌注成像的标准方法,但也有研究指出DCE?MRI也可应用于脑灌注成像[2]。DSC?MRI较少用于渗透性成像,但也有这方面的研究报道[3]。
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二、DCE?MRI的数据分析??现阶段用于DCE?MRI数据分析的方法主要包括半定量和定量两种。半定量分析是根据信号强度?时间曲线得出的多种指标对组织的强化特点进行描述,并不涉及药代动力学模型的应用。常用的半定量分析参数包括强化开始时间(onsettime)、达峰时间(timetopeak)、最大信号强度(maximumsignalintensity)等,描述的是每个体素或兴趣区的信号强度?时间曲线的形状和构成。半定量参数易于测量,同时可以提供影像质量和对比度良好的伪彩图。半定量分析方法于20世纪90年代开始使用,在提高肿瘤诊断的敏感度、良恶性肿瘤的鉴别、肿瘤分级等方面均有较好的应用价值[4?5]。
然而,半定量分析的结果受不同的采集方法和受检个体的影响,使得患者间和不同研究间的结果难以直接比较。并且,与CT或PET不同,MRI的信号强度与对比剂浓度呈非线性关系,因而难以将信号强度转变为对比剂浓度。
此外,描述信号强度?时间曲线的半定量参数包含了血流动力学、血管通透性和血管外?细胞外间隙容量的综合信息,不能区分不同因素对信号变化的贡献。这些缺点限制了半定量分析的进一步发展。定量分析可以计算兴趣区内的对比剂浓度,进而提高不同研究结果的可比性。最简单的定量参数是增强曲线下初始面积(initialareaunderthe
gadoliniumconcentrationtimecurve,IAUGC),也是美国国家癌症研究院推荐的DCE?MRI研究的主要指标[6]。定量分析还可以拟合多个药代动力学模型对信号强度?时间曲线进行数学分析计算,衍生出一系列定量参数用于评估。第一代DCE?MRI药代动力学模型由Larsson、Tofts、Brix等于20世纪90年代提出,多称之为Tofts模型[7]。经历数十年的发展,目前药代动力学模型从单参数至4个参数均有多种选择,例如4个参数模型可分为血浆模型(plasmamodels)、间质模型(interstitialmodels)、交换模型(exchangemodels)、边界状态(boundaryregimes),3个参数的典型代表有扩展的Tofts模型(theextendedToftsmodel),双参数模型包括单室模型(one?北京治白癜风去哪家医院比较好北京最好的去白癜风医院