1、彌散加權(quán)成像DWI 原理和臨床應(yīng)用,彌散現(xiàn)象 (Diffusion) 水分子的熱運(yùn)動，即布朗運(yùn)動 隨機(jī)和無規(guī)律 人體組織大部分是水 彌散系數(shù) (Diffusion Coefficience, D) 衡量水分子彌散的程度，彌散系數(shù)越大，水分子彌散的距離越大。 組織的病變引起彌散系數(shù)的變化，用表觀彌散系數(shù)來表示。,彌 散 現(xiàn) 象,彌散的影響因素 組織結(jié)構(gòu) 生化特性 溫度 外加使局部組織運(yùn)動的因素 彌散的測量 生物、物理方法 放射活性或熒光標(biāo)記 核磁共振成像（目前在人體上進(jìn)行水分子彌散測量與成像的唯一方法）,彌 散 現(xiàn) 象,成像原理 基本脈沖序列：SE EPI 磁共振彌散成像在原有脈沖序列的基礎(chǔ)上加

2、上一對梯度脈沖，此梯度脈沖即水分子彌散的標(biāo)記物。,彌 散 成像原理,b =2G2 (/3 ),b值是反映附加梯度場性質(zhì)的參數(shù),彌散加權(quán)成像中的彌散運(yùn)動,水分子彌散程度決定了信號降低的程度，通過測量信號降低的程度反算彌散系數(shù)； 反之，水分子彌散受限的程度決定了信號增高的程度，通過測量信號降低的程度反算彌散系數(shù)；,彌 散 圖像的影響 因素,ADC：表觀彌散系數(shù),T2WI, B=0 DWI, B=1000,彌 散 圖像的影響 因素,體內(nèi)各種因素的變化影響彌散運(yùn)動 呼吸、心跳、毛細(xì)血管灌注、組織結(jié)構(gòu)等 T2透過效應(yīng) （T2 shine through) 由于DWI圖像以SE-EPI序列掃描，含有不同程

3、度的質(zhì)子加權(quán)和T2成分，不能真正反映腦組織的彌散系數(shù) 彌散圖像包含有T2、質(zhì)子和彌散程度變化的綜合信息,ADC：表觀彌散系數(shù),彌散梯度場、b值和ADC值,b=0,b=1200 s/mm2,脈沖序列的選擇,脈沖序列 SE EPI彌散加權(quán)像： 信號的衰減與彌散系數(shù)有很好的相關(guān)性 GRE EPI彌散加權(quán)像： 信號的衰減與彌散系數(shù)、組織的T1、T2時(shí)間、翻轉(zhuǎn)角有關(guān)，很難測出彌散系數(shù)的精確值。 GRE掃描很快，不能加載幅度大、時(shí)間過長的梯度,中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用 TE=70ms 保證彌散加權(quán)像圖像的信噪比，TE 應(yīng)等于 T2。在1.5T磁共振中，腦組織的T2值最大為180-200ms。 b=1000 ZOO

4、M線圈 相位校正，優(yōu)化TE選項(xiàng)，Asset,彌散加權(quán)成像的應(yīng)用,病變組織彌散改變的病理基礎(chǔ) 彌散加權(quán)成像在急性腦梗塞中的應(yīng)用和影像學(xué)表現(xiàn) T2透過效應(yīng)( T2 Shine Through) GE獨(dú)有的指數(shù)表觀彌散系數(shù)：eADC 彌散加權(quán)成像在臨床上的應(yīng)用范圍,彌散改變的病理基礎(chǔ),組織內(nèi)影響水分子彌散的因素 細(xì)胞內(nèi)外的體積變化 水分子通過細(xì)胞膜的滲透作用 細(xì)胞外間隙形態(tài)的改變,彌散系統(tǒng)的正常范圍,表觀彌散系統(tǒng)的正常范圍 自由水的ADC值大約為 2.5x10-3mm2/s 正常腦組織的ADC值為 0.7-0.9x10-3mm2/s 腦組織急性病變的ADC值多為降低 腦組織亞急性或慢性病變的ADC值

5、多為升高 ADC異常變化的上下限為 0.4x10-3mm2/s 2.5x10-3mm2/s,急性腦梗塞彌散成像,急性腦梗塞的彌散表現(xiàn) 細(xì)胞內(nèi)缺血表現(xiàn)（ 3小時(shí) ） ADC圖顯示異常降低 DWI顯示異常高信號 T2WI未見異常 血腦屏障輕微破壞，間質(zhì)水腫（ 3 - 8小時(shí) ） ADC圖無變化，仍是降低 DWI顯示異常信號的范圍增大 T2WI有范圍小于DWI的異常信號 血腦屏障明顯破壞（8 12 小時(shí)） ADC圖顯示的異常降低輕度增高 DWI顯示異常高信號 T2WI與DWI顯示同樣的異常高信號 血管源性水腫加重，間質(zhì)水腫明顯（12小時(shí)以后） ADC圖無變化 DWI顯示異常高信號（面積無變化） T2

6、WI與DWI顯示同樣的異常高信號,急性腦梗塞彌散成像,35分鐘,3小時(shí),7小時(shí),腦缺血的演變過程,1W 2W 3W 4W,T2透過效應(yīng) Shine Through,絕大多數(shù)動物實(shí)驗(yàn)及臨床病例表明ADC的下降開始于梗死后5min，較正常低35-60% 隨后降低的ADC值逐漸升高，5-10天左右達(dá)到一假性正?；憩F(xiàn) ADC值逐漸增加并高于正常值,彌散圖像是多種因素綜合形成的對比度 彌散圖像包含有T2、質(zhì)子和ADC值變化的綜合信息，我們把T2及質(zhì)子的對比度在彌散圖像上反映的現(xiàn)象稱為透過效應(yīng)（shine through)。 Shine through 在梗死性病變發(fā)生一周左右，對彌散圖像的對比度其主要

7、作用。,急性腦梗死一周內(nèi)彌散圖像對比度的決定因素,T2透過效應(yīng) Shine Through,2020/7/2,.,19,eADC,eADC的應(yīng)用優(yōu)勢 eADC = Sb=1000 / Sb=0 eADC圖的信號對比度較ADC圖高 病變部位的邊界顯示清晰 應(yīng)用方便，病變的表現(xiàn)與DWI圖像一致，符合臨床觀察習(xí)慣,GE引入獨(dú)特的eADC值概念,DWI ADC圖 eADC圖,彌散成像臨床應(yīng)用,臨床病例,皮層梗死,臨床病例,陳舊瘢痕,T1+C,彌散成像其他臨床應(yīng)用,彌散成像臨床應(yīng)用,彌散成像DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用,急性超早期腦梗塞 腫瘤，主要用于鑒別液化或含有液體的腫瘤 膿腫 囊腫 腫瘤囊變 癲癇

8、Parkinson病等變性性疾病 指導(dǎo)臨床治療,彌散成像臨床應(yīng)用,彌散成像在乳腺中的應(yīng)用,惡性腫瘤的ADC均明顯降低 良性病變的ADC無明顯降低 與MR增強(qiáng)掃描的效果一致,彌散成像在腹部的應(yīng)用,不利因素： 運(yùn)動，T2時(shí)間過短（50ms），SNR下降 主要用于囊性病變的鑒別 囊腫、血管瘤、膿腫、肝細(xì)胞癌 測ADC圖時(shí)的b值差可以反應(yīng)實(shí)性腫瘤的血供 含水豐富的腎臟具有較高的ADC值,彌散成像其他臨床應(yīng)用,eADC,ADC,結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移,彌散張量成像DTI 原理和臨床應(yīng)用,彌散運(yùn)動的方向性,彌散的各向同性 在均一狀態(tài)下，水分子彌散運(yùn)動在各個方向是相同的 各方向彌散運(yùn)動的向量軌跡為球形,彌散的各向異性

9、 在非均一狀態(tài)受屏障和生化特性的影響，水分子彌散運(yùn)動在各個方向有差異 各方向彌散運(yùn)動的向量軌跡為橢球形,彌散運(yùn)動的方向性,中樞神經(jīng)系統(tǒng)彌散運(yùn)動的各向異性 彌散運(yùn)動受本身組織生化特性的影響 彌散運(yùn)動受到細(xì)胞外各種結(jié)構(gòu)的影響,腦白質(zhì)纖維彌散運(yùn)動的各向異性 神經(jīng)元軸突的髓鞘和軸突的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)是影響彌散運(yùn)動的方向 垂直于神經(jīng)纖維走行方向的彌散受髓鞘和神經(jīng)束膜的限制 平行于神經(jīng)纖維走行方向的彌散受軸突內(nèi)、線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、神經(jīng)絲等細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的影響,水分子垂直于神經(jīng)纖維走向的彌散運(yùn)動困難 水分子平行于神經(jīng)纖維走向的彌散運(yùn)動容易,彌散運(yùn)動的方向性,彌散敏感梯度的方向性,DWI 脈沖序列在三個方向上施加彌散敏感梯

10、度（上下，左右，前后） 三套彌散圖像取其平均值，獲得各向同性彌散圖像 各向同性彌散圖像不包含彌散的方向信息 DWI圖像消除了各向異性的影響,DTI 在多個方向上施加彌散敏感梯度，分別感受不同方向的彌散運(yùn)動，獲得不同彌散方向的多個彌散圖像 至少6個方向，最多55個方向，方向越多，感受到的彌散運(yùn)動方向越多 圖像后處理獲得彌散的各向異性圖像 DTI圖像突出強(qiáng)調(diào)彌散的各向異性，圖像的對比度反映了成像平面內(nèi)水分子彌散的各向異性,彌散張量成像,DTI圖像反映腦白質(zhì)纖維素的走行方向 垂直于神經(jīng)纖維走行方向的彌散困難 平行于神經(jīng)纖維走行方向的彌散容易 DTI圖像反映了水分子在腦實(shí)質(zhì)空間內(nèi)向各個方向進(jìn)行彌散運(yùn)動

11、的主導(dǎo)方向,DTI圖像各向異性的參數(shù) 部分各向異性值（FA） 相對各向異性（RA） 容積率各向異性（VA） 各向異性指數(shù)（AI） 彌散張量的本征值（E）,彌散張量成像,彌散張量成像,DTI成像參數(shù) 高密度相控陣線圈，高SNR ZOOM梯度線圈 DW-EPI序列 TR=2000，掃描時(shí)間與掃描層數(shù)之間的協(xié)調(diào) TE=80ms B=1000 25個方向 優(yōu)化TE選項(xiàng) ASSET 128X128，NEX=2 5mm層厚，0mm間距,臨床應(yīng)用,腦發(fā)育 腦發(fā)育，髓鞘形成的過程中，腦白質(zhì)FA值逐漸增加 衰老時(shí)，腦白質(zhì)FA值下降 腦梗塞 早期腦梗塞，ADC值下降，F(xiàn)A值下降 中晚期，F(xiàn)A值升高，結(jié)合腦灌注成像，預(yù)測腦梗塞的預(yù)后 腦梗塞時(shí)，腦白質(zhì)各向同性受損較灰質(zhì)更為嚴(yán)重 多發(fā)性硬化 急性期，ADC和FA均下降 慢性期，組織丟失使ADC增加，神經(jīng)膠質(zhì)增生和炎性反應(yīng)ADC升高，F(xiàn)A值雖下降但比急性期高 斑塊內(nèi)FA值最低，周圍區(qū)域FA值逐漸升高 FA圖像上異常信號大于T2W的高信號區(qū),臨床應(yīng)用,Alzheim