實用解讀：3類神經疾病的DWI高信號鑒別

從90年代起，DWI就被應用於幫助發現早期卒中和其它一些神經病學疾病。至今已有20餘年的發展，我們對於DWI的應用和認知也越來越成熟。本文主要針對的是神經系統的DWI應用。

作者：Allen

DWI原理簡介

為了理解DWI的概念，必須要理解細胞微環境內的自由擴散和擴散受限。1827年布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉顆粒時，發現花粉顆粒在水中不停地作無規則運動。自由水分子不停的隨機運動，即布朗運動。相反，細胞微環境內的水分子運動被細胞分隔間的相互作用所阻礙。

DWI序列是反應水分子自由彌散的序列。DWI高信號的原因主要包括兩種，一種是真性彌散受限，其ADC值降低；另一種是彌散未受限的高信號，其ADC值不降低，主要是因為T2投射效應。彌散受限的原因主要包括三類：一是細胞毒性水腫，二是細胞密集度增加，三是液體的粘稠度增高。

圖1 彌散受限原理

T2投射效應是由於T2的延長導致的DWI的高信號，而ADC值不降低。因此DWI上的高信號病灶可能反應了強T2透射效應，而不是真正的彌散減少（圖2）。DWI高信號的常見疾病包括腦梗死、腦膿腫、腦腫瘤、脫髓鞘疾病、代謝中毒性疾病、CJD等。

圖2 T2透射效應（35歲女性，多發性硬化）

腦梗死

DWI序列是診斷腦梗死的主要檢查方法。在腦梗死最初幾分鐘內，腦組織能量代謝受到破壞，Na-K+/ATP酶和其他離子泵發生衰竭，使細胞內外的離子失去平衡，大量的細胞外水進入到細胞內，形成細胞毒性水腫。整個梗死區的含水量並未增加，只是細胞內、外的含水量發生了變化。

此時，T2WI、T1WI和FLAIR都不能顯示病灶，只在能顯示水分子彌散運動的DWI才能顯示病灶。

圖3 腦梗死MRI表現（發病2小時）

細胞毒性水腫，細胞內水分子增加，引起細胞腫脹，造成細胞外間隙變小，細胞外水分子減少，細胞外間隙扭曲變形，梗死區水分子彌散運動減低，ADC值變小，DWI顯示為高信號，ADC圖顯示為低信號。最早在30分鐘內即可顯示DWI高信號。隨著時間的延長，DWI信號逐漸減低。

腦膿腫

我先放兩張環形強化的圖，大家可以猜猜哪個是腦膿腫，哪個是腦腫瘤。

圖4 環形強化病灶對比

DWI是鑒別腦膿腫與高級別膠質瘤、轉移瘤等良好手段。對於上圖兩個病例，其實加做一個DWI序列的話，就很好區分。左圖患者DWI明顯高信號，ADC圖低信號，是腦膿腫；右圖患者DWI低信號，ADC圖高信號，是腦腫瘤。

圖5 環形強化對比（腦膿腫 vs 膠質母細胞瘤）

腦膿腫主要是血源性感染，額、頂葉最常見，後顱窩小於15%，多位於灰白質交界處。一般為單發，多發少見（免疫抑制狀態多見）。膿液表現為長T1長T2，FLAIR低信號，DWI高信號，ADC低信號；膿壁則包含了纖維成分，T1呈等/稍高信號，T2等/稍低信號，均勻環形強化（較光滑，深部薄，淺部厚）；可以有子灶（衛星灶），破裂後形成小膿腫。

膿腫壁光滑程度：化膿性＞結核性＞真菌性。

DWI均勻程度：化膿性、結核性較均勻，真菌性較不均勻。

圖6 腦膿腫（彌散受限）

臨床上腦膿腫有時較難與轉移瘤等疾病鑒別，鑒別要點可參見表2。

腦腫瘤

腦腫瘤的DWI信號主要取決於ADC值（細胞密度）與T2信號。低ADC值反應了高細胞密度和減少的細胞外間隙；高ADC值反應了低細胞密度，低細胞核漿比，細胞外基質增多（如圖9）。高級別膠質瘤（包括間變性膠質瘤、間變性少突膠質細胞瘤、膠質母細胞瘤等）、淋巴瘤、轉移瘤、髓母細胞瘤、中樞神經細胞瘤、原始神經外胚層腫瘤PNET等腦腫瘤，通常表現為DWI高信號、低ADC值。

相對ADC值：淋巴瘤＜高級別膠質瘤＜轉移瘤。

對於膠質瘤而言，低級別的膠質瘤細胞密度稍低，其DWI呈等或稍高信號，高級別的膠質瘤則細胞密度較高，其DWI呈高信號，ADC值降低。這不是絕對的，因為DWI高信號還包含了T2信號，因此，有些腫瘤DWI高信號部分同時包含ADC低信號（彌散受限的部分）和等/高信號（T2投射效應的部分）。

圖7 毛細胞星形細胞瘤（DWI等信號）

圖8 低級別少突膠質細胞瘤（DWI高、ADC高）

圖9 膠質母細胞瘤（DWI高、ADC低）

圖10 肺癌腦轉移（DWI高信號、ADC降低）

圖11 淋巴瘤（腫瘤細胞密集，DWI高、ADC低）

圖12 髓母細胞瘤（DWI高、ADC低）

圖13 中樞神經細胞瘤（腫瘤細胞密集，DWI高、ADC低）

圖14 原始神經外胚層腫瘤PNET（DWI高、ADC低）

小結

本文主要探討了腦梗死、腦膿腫和腦腫瘤的DWI高信號原因。腦梗死急性期主要因為細胞毒性水腫，腦膿腫主要因為膿液內富含細菌、白細胞、纖維蛋白成分使得粘稠度增加，腦腫瘤則主要因為腫瘤細胞密集程度增加。後續文章會繼續探討脫髓鞘疾病等其它神經科疾病的DWI表現。

參考文獻

1. T. Moritani.S. Ekholm. P.-L. Westesson. Diffusion Weighted MRI of the Brain 2nd Edition. Springer Press

2. Hayashida Y, Hirai T, Morishita S et al. Diffusion-weighted imaging of metastatic brain tumors: comparison with histologic type and tumor cellularity. AJNR Am J Neuroradiol. 2006; 27: 1419-25