11科室讲座--磁共振弥散加权像的原理及临床
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7/31/2013 4
10
自由水
0
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-10 -10 -10 0
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受限水
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弥散加权成像（diffusion-weighted MR imaging，DWI）：
人体中70%是水，通常所说的弥散主要指水分子或 含水组织的弥散。MR通过氢质子的磁化来标记分子 而不干扰它的弥散过程。在任一常规MR成像序列中 加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像， 可以对组织中水分子的弥散行为直接进行检测。人 体内水分子弥散运动速率与状态呈微米数量级的运 动变化，与人体组织细胞的大小处于同一数量级。 因此，弥散加权成像使MRI对人体的研究深入到细 胞水平的微观世界，反映着人体组织的微观世界几 何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。
7/31/2013
17
DWI在神经系统的应用
● ● ● ● ●
急性脑缺血 肿瘤 癫痫 Parkinson病等变性性疾病 指导临床治疗
7/31/2013
18
发病35分钟的脑卒中
7/31/2013
24
发病7小时的脑卒中
7/31/2013
25
发病3小时的脑卒中
7/31/2013
26
弥散成像在CNS肿瘤中的应用
7/31/2013
磁共振弥散成像的基本概念
弥散（diffusion）： 是描述小分子在组织中微观运动的物理概念，是 分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移 动，即布朗运动，单位为mm2/s 。 弥散系数：弥散系数是一个比例常数，是水分子 的扩散流量和浓度梯度的比值，常用D表示，它 是组织的内部特征。病理情况下组织的弥散系数 将发生变化，这是弥散加权成像的病理生理基础. D与水分子弥散相邻的两点间距离的平方根成正 比。
主要用于鉴别液化或含有液体的 肿瘤 脓肿 囊肿 肿瘤囊变
7/31/2013
27
最新文献报道
单一方向的弥散成像应用
多次激发弥散成像加上左右方向上的弥散梯度可以清 楚地显示神经核团 弥散成像spiral 采集技术 3D磁共振弥散成像技术(Magn Reson Med 2001 Jul；46(1)：183-3
6
7/31/2013
DWI的原理
MR图像的信号 组织T1、T2驰豫时间、H1 的密度、分子弥散运动 利用扩散敏感梯度脉冲将水分 DWI图像 子弥散效应扩大，来研究不同组织中水分子扩 散运动的差异
7/31/2013
7
DWI评估弥散的参数
弥散敏感梯度值b
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
b值是反映附加梯度场性质的参数 b值与信号衰减成正比
7/31/2013 10
弥散加权成像的临床应用基础
在梯度磁场的情况下，弥散水分子中的质子 其横向磁化发生相位位移，相位位移广泛扩 散、相互干扰导致MR信号衰减，这种衰减取 决于弥散系数及磁场梯度强度。
7/31/2013
11
A
B
正常组织 随机运动的水分子---低信号
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子---高信号
7/31/2013
8
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
△δ
△δ
G δ △
G δ
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DWI评估弥散的参数 表观弥散系数（apparent diffusion coefficient ADC） ADC=In(S低/S高)/(b高-b低)
&
b=0
►
=
b=1000 ADC
ADC反映了水分子的扩散运动的能力,指水分 子单位时间内扩散运动的范围，越高代表水分 子扩散能力越强。
7/31/2013 3
受限弥散： 弥散在生物体内的表现。弥散运动将使溶 液系统中的浓度梯度逐渐消失。但是，在 生物体中细胞内外或小器官内外却能保持 不同的化学环境，这是由细胞膜的屏障作 用决定的，也就是说，膜有阻碍分子自由 通过的功能，从而使有些分子的跨膜弥散 受到限制。受限弥散构成了弥散成像的基 础。
7/31/2013
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颈 髓 弥 散 成 像
7/31/2013
29
7/31/2013
Metastasis of a colic ADC cancer
eADC
32
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33
组织内影响水分子弥散的因素
► 细胞内外的体积变化 ► 水分子通过细胞膜的渗透作用 ► 细胞外间隙形态的改变
7/31/2013 12
弥散加权成像常见的伪影
多是由于采用平面回波（EPI）造成的。 1．运动伪影： 2．N/2鬼影： 是由于图像强度的周期性波动而引起的，表现为沿相位编码梯度存 在的双影，又称N/2鬼影。 3．磁敏感性伪影： 多出现在颅底近副鼻窦处、接近含气肠管处、眶前部等磁感应性 非常不同的组织间。磁敏感性伪影可通过匀场、薄层扫描、短TE 等来进一步减少。 4．化学位移伪影： 由于编码频带较窄，因而有明显的化学位移伪影。如腹壁脂肪重 叠于肝,可遮掩病变。
7/31/2013 14
T2透过效应
常规的消除T2透过效应的方法有两种：即 ADC值（图）和eADC值（图）。ADC图是 将ADC值按灰阶排列（可加上伪彩）形成 的图像。eADC值图，即指数弥散系数 （图），是通过DWI信号除以SE-EPI T2WI 信号而获得。
7/31/2013
15
弥散成像的临床应 用
磁共振弥散加权成像 的原理及临床
江苏省中医院放射科
7/31/2013
陈岩
1
弥散成像的基本知识
弥散的基本概念
自由水的布朗运动
组织结构 生化特性 温度 外加使局部组织运动的因素 生物、物理方法 放射活性或荧光标记 核磁共振成像
2
影响因素
测量方法
核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法
7/31/2013 13
T2透过效应
Hale Waihona Puke Baidu
T2 shine through：由于DWI图像以SE-EPI序列 扫描，含 有不同程度的质子加权和T2成分，不能真正反映脑组织 的弥散系数. 在急性脑梗死之类疾病作DWI检查时，如存在T2透过效 应，则图像上梗死区的高信号更为突出，不但不影响疾 病的诊断，可能还有利于疾病的显示。 在肿瘤等疾病中，由于肿瘤组织与正常组织ADC值差别 本身就不甚明显，形成弥散受限或降低的假阳性表现， 也即DWI高信号是T2透过效应所造成，而并不存在ADC 值降低或弥散受限。因此，在肿瘤等疾病的DWI诊断和 鉴别诊断中,T2透过效应的影响就可能影响疾病的诊断.
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自由水
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弥散加权成像（diffusion-weighted MR imaging，DWI）：
人体中70%是水，通常所说的弥散主要指水分子或 含水组织的弥散。MR通过氢质子的磁化来标记分子 而不干扰它的弥散过程。在任一常规MR成像序列中 加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像， 可以对组织中水分子的弥散行为直接进行检测。人 体内水分子弥散运动速率与状态呈微米数量级的运 动变化，与人体组织细胞的大小处于同一数量级。 因此，弥散加权成像使MRI对人体的研究深入到细 胞水平的微观世界，反映着人体组织的微观世界几 何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。
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DWI在神经系统的应用
● ● ● ● ●
急性脑缺血 肿瘤 癫痫 Parkinson病等变性性疾病 指导临床治疗
7/31/2013
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发病35分钟的脑卒中
7/31/2013
24
发病7小时的脑卒中
7/31/2013
25
发病3小时的脑卒中
7/31/2013
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弥散成像在CNS肿瘤中的应用
7/31/2013
磁共振弥散成像的基本概念
弥散（diffusion）： 是描述小分子在组织中微观运动的物理概念，是 分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移 动，即布朗运动，单位为mm2/s 。 弥散系数：弥散系数是一个比例常数，是水分子 的扩散流量和浓度梯度的比值，常用D表示，它 是组织的内部特征。病理情况下组织的弥散系数 将发生变化，这是弥散加权成像的病理生理基础. D与水分子弥散相邻的两点间距离的平方根成正 比。
主要用于鉴别液化或含有液体的 肿瘤 脓肿 囊肿 肿瘤囊变
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最新文献报道
单一方向的弥散成像应用
多次激发弥散成像加上左右方向上的弥散梯度可以清 楚地显示神经核团 弥散成像spiral 采集技术 3D磁共振弥散成像技术(Magn Reson Med 2001 Jul；46(1)：183-3
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7/31/2013
DWI的原理
MR图像的信号 组织T1、T2驰豫时间、H1 的密度、分子弥散运动 利用扩散敏感梯度脉冲将水分 DWI图像 子弥散效应扩大，来研究不同组织中水分子扩 散运动的差异
7/31/2013
7
DWI评估弥散的参数
弥散敏感梯度值b
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
b值是反映附加梯度场性质的参数 b值与信号衰减成正比
7/31/2013 10
弥散加权成像的临床应用基础
在梯度磁场的情况下，弥散水分子中的质子 其横向磁化发生相位位移，相位位移广泛扩 散、相互干扰导致MR信号衰减，这种衰减取 决于弥散系数及磁场梯度强度。
7/31/2013
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A
B
正常组织 随机运动的水分子---低信号
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子---高信号
7/31/2013
8
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
△δ
△δ
G δ △
G δ
7/31/2013
9
DWI评估弥散的参数 表观弥散系数（apparent diffusion coefficient ADC） ADC=In(S低/S高)/(b高-b低)
&
b=0
►
=
b=1000 ADC
ADC反映了水分子的扩散运动的能力,指水分 子单位时间内扩散运动的范围，越高代表水分 子扩散能力越强。
7/31/2013 3
受限弥散： 弥散在生物体内的表现。弥散运动将使溶 液系统中的浓度梯度逐渐消失。但是，在 生物体中细胞内外或小器官内外却能保持 不同的化学环境，这是由细胞膜的屏障作 用决定的，也就是说，膜有阻碍分子自由 通过的功能，从而使有些分子的跨膜弥散 受到限制。受限弥散构成了弥散成像的基 础。
7/31/2013
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颈 髓 弥 散 成 像
7/31/2013
29
7/31/2013
Metastasis of a colic ADC cancer
eADC
32
7/31/2013
33
组织内影响水分子弥散的因素
► 细胞内外的体积变化 ► 水分子通过细胞膜的渗透作用 ► 细胞外间隙形态的改变
7/31/2013 12
弥散加权成像常见的伪影
多是由于采用平面回波（EPI）造成的。 1．运动伪影： 2．N/2鬼影： 是由于图像强度的周期性波动而引起的，表现为沿相位编码梯度存 在的双影，又称N/2鬼影。 3．磁敏感性伪影： 多出现在颅底近副鼻窦处、接近含气肠管处、眶前部等磁感应性 非常不同的组织间。磁敏感性伪影可通过匀场、薄层扫描、短TE 等来进一步减少。 4．化学位移伪影： 由于编码频带较窄，因而有明显的化学位移伪影。如腹壁脂肪重 叠于肝,可遮掩病变。
7/31/2013 14
T2透过效应
常规的消除T2透过效应的方法有两种：即 ADC值（图）和eADC值（图）。ADC图是 将ADC值按灰阶排列（可加上伪彩）形成 的图像。eADC值图，即指数弥散系数 （图），是通过DWI信号除以SE-EPI T2WI 信号而获得。
7/31/2013
15
弥散成像的临床应 用
磁共振弥散加权成像 的原理及临床
江苏省中医院放射科
7/31/2013
陈岩
1
弥散成像的基本知识
弥散的基本概念
自由水的布朗运动
组织结构 生化特性 温度 外加使局部组织运动的因素 生物、物理方法 放射活性或荧光标记 核磁共振成像
2
影响因素
测量方法
核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法
7/31/2013 13
T2透过效应
Hale Waihona Puke Baidu
T2 shine through：由于DWI图像以SE-EPI序列 扫描，含 有不同程度的质子加权和T2成分，不能真正反映脑组织 的弥散系数. 在急性脑梗死之类疾病作DWI检查时，如存在T2透过效 应，则图像上梗死区的高信号更为突出，不但不影响疾 病的诊断，可能还有利于疾病的显示。 在肿瘤等疾病中，由于肿瘤组织与正常组织ADC值差别 本身就不甚明显，形成弥散受限或降低的假阳性表现， 也即DWI高信号是T2透过效应所造成，而并不存在ADC 值降低或弥散受限。因此，在肿瘤等疾病的DWI诊断和 鉴别诊断中,T2透过效应的影响就可能影响疾病的诊断.