1、彌散加權成像DWI 原理和臨床應用,彌散現(xiàn)象 (Diffusion) 水分子的熱運動，即布朗運動 隨機和無規(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 組織結構 生化特性 溫度 外加使局部組織運動的因素 彌散的測量 生物、物理方法 放射活性或熒光標記 核磁共振成像（目前在人體上進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上加

2、上一對梯度脈沖，此梯度脈沖即水分子彌散的標記物。,彌 散 成像原理,b =2G2 (/3 ),b值是反映附加梯度場性質的參數(shù),彌散加權成像中的彌散運動,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,體內各種因素的變化影響彌散運動 呼吸、心跳、毛細血管灌注、組織結構等 T2透過效應 （T2 shine through) 由于DWI圖像以SE-EPI序列掃描，含有不同程

3、度的質子加權和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彌散加權像： 信號的衰減與彌散系數(shù)有很好的相關性 GRE EPI彌散加權像： 信號的衰減與彌散系數(shù)、組織的T1、T2時間、翻轉角有關，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、時間過長的梯度,中樞神經系統(tǒng)應用 TE=70ms 保證彌散加權像圖像的信噪比，TE 應等于 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，Asset,彌散加權成像的應用,病變組織彌散改變的病理基礎 彌散加權成像在急性腦梗塞中的應用和影像學表現(xiàn) T2透過效應( T2 Shine Through) GE獨有的指數(shù)表觀彌散系數(shù)：eADC 彌散加權成像在臨床上的應用范圍,彌散改變的病理基礎,組織內影響水分子彌散的因素 細胞內外的體積變化 水分子通過細胞膜的滲透作用 細胞外間隙形態(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) 細胞內缺血表現(xiàn)（ 3小時 ） 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，間質水腫（ 3 - 8小時 ） 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） 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，間質水腫明顯（12小時以后） 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,7小時,腦缺血的演變過程,1W 2W 3W 4W,T2透過效應 Shine Through,絕大多數(shù)動物實驗及臨床病例表明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、質子和ADC值變化的綜合信息，我們把T2及質子的對比度在彌散圖像上反映的現(xiàn)象稱為透過效應（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。,急性腦梗死一周內彌散圖像對比度的決定因素,T2透過效應 Shine Through,eADC,eADC的應用優(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 應用方便，病變的表現(xiàn)與DWI圖像一致，符合臨床觀察習慣,GE引入獨特的eADC值概念,DWI ADC圖 eADC圖,彌散成像臨床應用,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用,彌散成像臨床應用,彌散成像DWI在中樞神經系統(tǒng)的應用,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 Parkinson病等變性性

8、疾病 指導臨床治療,彌散成像臨床應用,彌散成像在乳腺中的應用,惡性腫瘤的ADC均明顯降低 良性病變的ADC無明顯降低 與MR增強掃描的效果一致,彌散成像在腹部的應用,不利因素： 運動，T2時間過短（50ms），SNR下降 主要用于囊性病變的鑒別 囊腫、血管瘤、膿腫、肝細胞癌 測ADC圖時的b值差可以反應實性腫瘤的血供 含水豐富的腎臟具有較高的ADC值,彌散成像其他臨床應用,eADC,ADC,結腸癌肝轉移,彌散張量成像DTI 原理和臨床應用,彌散運動的方向性,彌散的各向同性 在均一狀態(tài)下，水分子彌散運動在各個方向是相同的 各方向彌散運動的向量軌跡為球形,彌散的各向異性 在非均一狀態(tài)受屏障和生化特

9、性的影響，水分子彌散運動在各個方向有差異 各方向彌散運動的向量軌跡為橢球形,彌散運動的方向性,中樞神經系統(tǒng)彌散運動的各向異性 彌散運動受本身組織生化特性的影響 彌散運動受到細胞外各種結構的影響,腦白質纖維彌散運動的各向異性 神經元軸突的髓鞘和軸突的細胞內結構是影響彌散運動的方向 垂直于神經纖維走行方向的彌散受髓鞘和神經束膜的限制 平行于神經纖維走行方向的彌散受軸突內、線粒體內質網、神經絲等細胞內結構的影響,水分子垂直于神經纖維走向的彌散運動困難 水分子平行于神經纖維走向的彌散運動容易,彌散運動的方向性,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度（上下，左右，前后） 三套

10、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圖像突出強調彌散的各向異性，圖像的對比度反映了成像平面內水分子彌散的各向異性,彌散張量成像,DTI圖像反映腦白質纖維素的走行方向 垂直于神經纖維走行方向的彌散困難 平行于神經纖維走行方向的彌散容易 DTI圖像反映了水分子在腦實質空間內向各個方向進行彌散運動的主導方向,DTI圖像各向異

11、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，掃描時間與掃描層數(shù)之間的協(xié)調 TE=80ms B=1000 25個方向 優(yōu)化TE選項 ASSET 128X128，NEX=2 5mm層厚，0mm間距,臨床應用,腦發(fā)育 腦發(fā)育，髓鞘形成的過程中，腦白質FA值逐漸增加 衰老時，腦白質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，結合腦灌注成像，預測腦梗塞的預后 腦梗塞時，腦白質各向同性受損較灰質更為嚴重 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，神經膠質增生和炎性反應ADC升高，F(xiàn)A值雖下降但比急性期高 斑塊內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)