11科室讲座--磁共振弥散加权像的原理及临床
磁共振弥散加权成像原理及应用
磁共振弥散加权成像原理及应用磁共振成像简介磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种医学成像技术，利用磁性共振现象和无线电波信号，对人体进行成像的方法。
它可以非侵入性地获取人体内部的高清图像，对于疾病的诊断、治疗和观察都具有重要的作用。
MRI技术的基本原理是通过利用医学应用中的高强度磁场使得人体内的原子发生共振，从而捕捉并分析自发放射的放射线。
MRI分为多种类型，如结构成像、功能成像、弥散成像等，其中弥散成像应用较为广泛。
弥散成像的概念弥散成像是指通过测量水分子扩散运动的速率和方向，来还原影像图像结果的过程。
水分子扩散运动的速率和方向取决于组织状态。
弥散成像的原理弥散成像通过特定的扫描序列和强度梯度对水分子进行编码，并记录其在空间过程中的移动和扩散。
机体中的水分子扩散在不同生理状态下的扩散系数也不同，因此可以对组织状态进行区分。
弥散成像中，常用的成像模式是弥散加权成像模式，即通过改变弥散梯度在空间上的分布来实现加权，在成像中强调不同的结构。
弥散梯度的方向和强度变化对应不同结构的成像。
弥散加权成像应用弥散加权成像目前应用较广泛，主要用于以下方面：1. 脑部疾病诊断脑部中白、灰物质的分布在MRI影像中很难区分，通过弥散加权成像，利用水分子通过灰色及白色物质所具有的不同的弥散系数，可以区分出正常情况下的脑部组织结构。
帮助医生更准确地进行疾病诊断，如肿瘤、卒中等。
2. 脑干横纹束成像脑干横纹束是连接脑干和大脑皮层的一束神经纤维，不同于其他成像技术如CT，弥散加权成像可以更加明显地显示脑干横纹束的位置和走向。
3. 心脏疾病的检测和评估弥散成像可以对心肌疾病进行评估，包括心肌梗塞和心肌水肿等。
弥散加权成像可见心肌内部分区域中水分子扩散受限，炎性细胞浸润的损伤区域，提高早期发现病变的概率。
弥散加权成像是一种重要的MRI成像技术，利用细微水分子扩散的情况，帮助医生更清晰地了解身体内部器官和组织的情况。
扩散加权像的原理及应用
扩散加权像的原理及应用1. 什么是扩散加权像扩散加权像（Diffusion Weighted Imaging，简称DWI）是一种医学影像技术，用于观察组织中水分子的扩散运动。
它通过测量磁共振（Magnetic Resonance，简称MR）信号在不同梯度方向下的强度变化来获得图像信息。
在DWI图像中，组织中的水分子受到热力运动的影响而出现扩散现象。
通过对水分子的扩散进行评估，可以揭示组织的微观结构和病理变化，有助于诊断和治疗许多疾病，如脑梗死、肿瘤和炎症等。
2. 扩散加权像的原理DWI利用磁共振成像中的梯度脉冲技术，测量组织中水分子的运动速度和方向。
其基本原理是通过梯度磁场改变水分子的自由扩散，然后观察水分子在不同位置的信号强度变化。
具体来说，DWI利用射频脉冲和梯度磁场脉冲对组织中的水分子进行激发和定位。
在扩散过程中，水分子的MR信号会因为扩散作用而发生相位差异，从而导致信号的衰减。
通过不同的梯度方向和不同的梯度强度，可以获取不同的重建图像，用于表示水分子的扩散情况。
3. 扩散加权像的应用DWI在临床上广泛应用于不同领域，为医生提供了重要的辅助诊断工具。
(1) 脑梗死诊断DWI在脑梗死早期诊断中起着关键作用。
由于脑梗死引起的脑组织水分子扩散受限，DWI图像可以显示梗死灶的高信号区域，从而帮助医生尽早进行干预治疗。
(2) 肿瘤检测和评估DWI可用于检测和评估各种肿瘤，包括颅内和颅外肿瘤。
肿瘤组织中的细胞密度较高，导致水分子扩散受限，因此在DWI图像上呈现高信号。
通过对DWI图像的定性和定量分析，可以帮助医生评估肿瘤的侵袭性和治疗反应。
(3) 炎症和感染检测DWI可用于检测和评估炎症和感染性疾病，如髓核周围炎和脊髓炎。
炎症和感染引起的组织细胞增生和炎性渗出会影响水分子的扩散，从而在DWI图像上显示高信号。
(4) 白质病变和脑损伤评估DWI在评估白质疾病和脑损伤方面具有很高的应用价值。
白质病变通常导致水分子扩散的改变，通过DWI图像可以对白质损伤的程度和范围进行评估。
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
否作为判断组织损害的时间及程度的一项独立的新指标， 有待 进一步研究。 &%&%& 腔隙性脑梗塞 腔隙性脑梗塞常由深穿支动脉阻塞引 起， K.)F+2/2’+*’* 则是一种深穿支动脉进行性纤维玻璃样变引起 的弥漫性白质变性， 常伴有多发小的腔隙梗塞灶。 A< 图的特 征性表现为白质各向异性的明显丧失和 <&? 的中度增加， 这 与轴索丢失和胶质增生相一致。 A< 的白质各向异性丧失与临 床表现特别是认知能力的损害程度有一定的相关性。 &%’ 脑白质病 （ :)B7’=B. G>B./+*’*， &%’%! 多发性硬化 :G） :G 具有多种形式 的 &90、 由于血 <&? 和 A< 信号变化。在急性期有增强的斑块， 管源性水肿、 脱髓鞘、 轴索脱失， 弥散明显增加， 在慢性期无强 化的斑块， 组织丢失增加了平均弥散值， 同时神经胶质增生和 轻度炎性反应使弥散降低。因此，A< 在急性期的斑块中要低 于慢性期的斑块， 而且在急性期和慢性期的鉴别中更加精确。
・ 文献综述・
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
盛复庚综述
磁共振弥散张量成像 （ &’(()*’+, -.,*+/ 0123’,3， &-0）主要用 来评价组织结构的完整性， 是功能磁共振成像的一个重要组成 部分。 ! !%! "#$ 的基本原理 磁共振弥散加权成像 （ &’(()*’+,45.’367.8 ’123’,3， &90）
［%］ 值在缺血的脑白质有显著降低， 在脑灰质无明显变化 。 I2,3
磁共振弥散加权成像原理及应用课件
肝脏病变诊断
肝硬化
DWI可观察肝脏硬化的程度和范围，为肝硬化的诊断和治疗提供帮助。
肝癌
DWI可检测到肝癌病灶，并观察病灶内部水分子扩散情况，辅助肝癌的诊断和治 疗效果评估。
其他应用领域
骨骼系统
DWI可用于骨骼系统疾病的诊断，如 骨肿瘤、骨髓炎等。
泌尿系统
DWI可观察肾脏、膀胱等泌尿系统器 官的病变，如肾结石、膀胱癌等。
扩散系数与表观扩散系数
扩散系数
描述水分子的真实扩散能力的参数，受组织微观结构的影响 。
表观扩散系数
在弥散加权成像中测量到的扩散系数，受组织微观结构和磁 场不均匀性的影响。
2023
PART 03
磁共振弥散加权成像的应 用
REPORTING
神经系统疾病诊断
01
02
03
脑梗塞
通过观察DWI图像上病变 部位的信号强度和范围， 早期发现脑梗塞，为及时 治疗提供依据。
癫痫
DWI可检测到脑部癫痫病 灶，为癫痫的诊断和治疗 提供帮助。
神经退行性疾病
如阿尔茨海默病、帕金森 病等，DWI可观察到脑部 结构变化和神经纤维的损 害。
肿瘤鉴别与分级
肿瘤鉴别
DWI可区分良恶性肿瘤，通过观察肿瘤内部水分子扩散程度，为肿瘤性质的判 断提供依据。
肿瘤分级
根据DWI图像上肿瘤信号强度和扩散系数，可以对肿瘤进行分级，评估病情严 重程度。
2023
磁共振弥散加权成像 原理及应用课件
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REPORTING
2023
目录
• 引言 • 磁共振弥散加权成像原理 • 磁共振弥散加权成像的应用 • 弥散加权成像的优缺点 • 未来展望与研究方向
磁共振弥散加权的原理与临床应用
磁共振弥散加权的原理与临床应用
张宗军;黄伟;卢光明
【期刊名称】《医学研究生学报》
【年(卷),期】2004(017)002
【摘要】磁共振(MR)弥散加权(DM)成像与常规核磁共振成像(MRI)不同,它的基础是水分子运动,提供基于脑生理状态的信息,对诊断急性脑梗死的敏感性为94%,特异性为100%,同时能可靠地鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿、硬膜下积脓与积液、脓肿与肿瘤坏死.在颅内其他病变如肿瘤、感染、外伤和脱髓鞘等诊断、鉴别诊断和评价中也能提供一些信息.作为一种有价值的技术,磁共振弥散加权(MRDW)应成为脑卒中检查的首选方法,并建议用于颅内其他病变的研究.
【总页数】3页(P172-174)
【作者】张宗军;黄伟;卢光明
【作者单位】南京军区南京总医院医学影像科,江苏南京,210002;南京军区南京总医院医学影像科,江苏南京,210002;南京军区南京总医院医学影像科,江苏南
京,210002
【正文语种】中文
【中图分类】R445.2
【相关文献】
1.磁共振扩散加权与弥散张量成像原理分析及比较 [J], 张涛
2.磁共振全身弥散加权成像的基本原理及临床应用价值 [J], 刘辉
3.磁共振全身弥散加权成像的基本原理及临床应用效果分析 [J], 刘洪东
4.磁共振弥散加权和灌注加权成像在超急性和急性缺血性脑卒中的临床应用价值[J], 王颖;欧阳雪晖;梁秀琴
5.磁共振弥散加权成像的原理及在神经系统疾病中的临床应用 [J], 张金山;杜贵金因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
磁共振弥散量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用
针对不同伪影来源，采取相应的技术优化措施， 如改进线圈设计、优化序列参数等。
后期处理算法
运用先进的图像处理算法，对采集到的图像数据 进行后处理，以消除或减轻伪影的影响。
提高信噪比和对比度方法研究
高性能硬件设备
采用高场强、高均匀度、高稳定性的磁体及梯 度系统，以提高图像信噪比和对比度。
弥散数据质量控制
开发智能算法对弥散数据进行质 量评估和控制，确保数据的可靠 性和一致性。
多模态数据融合分
析
结合多模态数据，利用人工智能 技术挖掘更深层次的信息，为神 经科学研究提供更全面的视角。
05
挑战与问题
伪影干扰问题解决方案探讨
伪影来源识别
通过对磁共振设备、患者及扫描环境的综合分析 ，识别出可能导致伪影的干扰源。
肿瘤与非肿瘤性病 变鉴别
弥散量成像可以帮助区分肿瘤性 病变和非肿瘤性病变，如脓肿、 炎症等。
02
肿瘤恶性程度评估
03
肿瘤复发监测
通过对肿瘤弥散系数的测量，可 以评估肿瘤的恶性程度，为治疗 方案制定提供参考。
弥散量成像可用于监测肿瘤治疗 后的复发情况，及时发现并处理 。
多发性硬化等脱髓鞘疾病检测
脱髓鞘病变检测
辨率和对比度。
弥散张量成像（DTI）
02
在多个方向上施加弥散梯度，获取组织内水分子的弥散张量信
息，更全面地描述组织的微观结构。
高角度分辨率弥散成像（HARDI）
03
采用多个不同方向的弥散梯度进行采样，以更准确地重建复杂
的纤维束结构。
多模态融合技术在弥散成像中的应用
弥散成像与结构成像融合
将弥散成像数据与高分辨率的结构成像数据融合，提供更准确的 解剖定位和纤维束追踪。
磁共振弥散加权成像高信号原理、机制及脑炎、线粒体脑肌病高发人群、临床表现及影像学表现
磁共振弥散加权成像高信号原理、机制及脑炎、线粒体脑肌病高发人群、临床表现及影
像学表现
DWI高信号原理及机制
1、弥散加权成像高信号，反应水分子弥散受限，原因主要包括三类：一是细胞毒性水肿，二是细胞密集度增加，三是液体的粘稠度增高。
2、DWI高信号最常见的是缺血性脑卒中的急性期，但是当主要累及皮层、且不按大脑血管供血区分布的弥漫性DWI 高信号，需考虑其他疾病。
疾病好发年龄、临床表现及影像学表现
1.脑炎：
①DWI 高信号反应的是在脑炎急性期和亚急性早期，由于细胞毒性水肿DWI为高信号，表观弥散系数（ADC）为低信号。
②临床表现多样，可有精神异常、头痛、癫痫发作等。
脑脊液常规检查中淋巴细胞增多及蛋白增高有一定特征性。
2.线粒体脑肌病（ME）：
①好发年龄为小于20岁，ME主要临床表现为复发-缓解模式，可与年轻患者卒中相鉴别。
ME诊断金标准为基因检测，血乳酸水平检查及MRI有利于诊断。
②MRI表现为病变范围不符合血管分布区，卒中样病变主要累及脑后部皮层，顶、枕、颞叶皮质多见。
③动态观察病灶具有可逆性、游走性和进展性的特点。
急性期可见皮层增厚，DWI为高信号，磁共振灌注成像（PWI）为高灌注。
MELAS
型线粒体脑肌病特征性波谱表现为病变区、脑脊液区及“正常脑实质区”均可见明显乳酸峰。
注意与低血糖脑病（HE）、可逆性后部脑病、缺血缺氧性脑病、克雅氏病（CJD）几类疾病相鉴别。
磁共振dwi的原理及应用
磁共振DWI的原理及应用1. 介绍磁共振扩散加权成像（Diffusion-Weighted Imaging，DWI）是一种用于检测组织水分子运动状态的成像技术。
通过测量水分子在生物组织内的随机热运动，可以提供有关组织微结构及功能的信息。
本文将介绍磁共振DWI的原理及其在临床应用中的重要性。
2. 原理磁共振DWI的原理基于分子热运动对水分子的偏移造成的相位差异。
在常规磁共振成像中，脉冲序列通过对磁化强度和相位信息进行编码来生成图像。
而对于DWI，通过应用梯度场，在磁化感应的基础上加入梯度方向对水分子进行编码。
这样可以探测水分子在组织中的扩散运动。
3. 应用3.1 体内器官的病理检测•DWI可以用于检测与炎症相关的组织病理变化，如脑梗死、炎性肠病等。
通过检测组织的扩散系数，可以提供与病变强度和范围相关的信息。
•在肿瘤学中，DWI被广泛应用于检测肿瘤的早期诊断和治疗反应。
高度病态的组织通常会导致DWI成像中高信号区域的出现。
3.2 脑部疾病诊断•DWI广泛应用于脑部疾病的诊断，如脳梗死、脳炎等。
脑组织中的扩散系数变化可以提供关于缺血和细胞水肿的信息。
•在癫痫诊断中，DWI可以检测到癫痫灶附近的水肿，帮助确定病灶的位置和范围。
3.3 肝脏疾病诊断•DWI在肝脏疾病中的应用日益重要。
例如，肝癌和肝血供不良通常导致肝组织的扩散系数下降，可以通过DWI成像来检测和定量评估这些疾病。
3.4 心脏疾病的评估•DWI可用于评估心肌梗死区域的程度和扩散变化。
心肌梗死区域通常导致水分子的扩散减慢，可以通过DWI成像来定量评估。
3.5 肾脏疾病的评估•DWI可以用于评估肾脏疾病，如肾癌、肾血供不足和肾梗死等。
通过测量肾组织的扩散系数，可以提供关于肾功能和病理变化的定量信息。
4. 结论磁共振DWI作为一种非侵入性的成像技术，可以提供关于组织微结构和功能的有用信息。
其在医学诊断和临床应用中的重要性不断增加。
通过对DWI成像的分析和评估，可以帮助医生对疾病进行早期诊断、评估治疗反应以及指导治疗方案的制定。
磁共振弥散加权成像原理及应用
弥散图像
ADC图
4/30/2024
磁共振弥散加权成像原理及应用
GE引入独特eADC值概念
eADC图
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第17页
eADC值优点
• eADC = e-bd =Sb=1000 / Sb=0 • eADC图信号对比度较ADC图高 • 病变部位边界显示清楚 • 应用方便，病变表现与DWI图像一致，符合临床观察
磁共振弥散加权成像原理及应用
20
第20页
One Team… More Signal, Less Noise!
4/30/2024
Thank You
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磁共振弥散加权成像原理及应用
第21页
Q&A
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磁共振弥散加权成像原理及应用
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第22页
磁共振弥散加权成像原理及应用
磁共振弥散加权成像原理及应用
第1页
弥散加权像成像原理
• 磁共振弥散成像即在已经有脉冲序列基础上加上一对 梯度脉冲，此梯度脉冲即水分子弥散标识物。最常见 脉冲序列是SE序列
• 质子在沿梯度场进行弥散运动时，其自旋频率会发生 改变。结果是回波时间内相位不能重聚，造成信号下 降
再次申明弥散图像是各种原因综合形成对比度
4/30/2024
磁共振弥散加权成像原理及应用
7
第7页
弥散图像分析
• 体内各种原因改变使弥散系数不准确
– 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等
• T2 shine through：因为DWI图像以SE-EPI序列扫描， 含有不一样程度质子加权和T2成份，不能真正反应脑 组织弥散系数。
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
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弥散加权成像DWI原理和临床应用PPT
多模态成像融合
将DWI与其他成像技术（如 MRI、CT等）进行融合，实现 多模态成像，提供更全面的医 学影像信息。
个性化治疗
结合基因检测等手段，根据个 体差异制定个性化治疗方案， 提高治疗效果。
普及推广
随着DWI技术的不断完善和应 用效果的验证，其在临床上的 应用将得到更广泛的推广和普
DWI可以区分肿瘤组织和正常组 织，有助于精确测量肿瘤体积，
评估肿瘤缩小或增大的情况。
脑卒中治疗效果评估
在脑卒中治疗过程中，DWI可 以监测脑组织中水分子扩散的 变化，评估缺血或梗塞区的大
小和范围。
通过DWI，可以观察脑卒中 后脑水肿的情况，判断病情
的严重程度和预后。
DWI可以评估溶栓或取栓治疗 的效果，指导后续治疗措施。
弥散加权成像DWI原理和临 床应用
汇报人：WI在临床诊断中的应用 • DWI在治疗效果评估中的应用 • DWI的局限性及未来展望 • 结论
01
DWI原理介绍
弥散概念
弥散是指水分子的随机热运动，即分子的随机位移。在活体 组织中，水分子的弥散运动受到细胞内外屏障的限制，因此 ，水分子在组织中的弥散程度可以反映组织微观结构的特点 。
DWI图像解读
DWI图像可以显示组织中水分子的扩散 运动情况，通过观察图像中信号的强度
和分布，可以对组织结构进行评估。
DWI图像的信号强度与组织的弥散系数 成反比关系，即弥散系数越低，DWI图
像的信号强度越高。因此，通过观察 DWI图像的信号强度可以判断组织结构
的特征，如肿瘤、炎症、梗死等。
DWI图像还可以通过扩散张量成像（ DTI）技术进行更深入的分析，以评估
及。
感谢您的观看
弥散加权成像（DWI和ADC图）原理及临床应用
弥散加权成像（DWI和ADC图）原理及临床应用转载自：熊猫放射什么是功能磁共振成像？以常规T1WI和T2WI为主的各种磁共振成像技术，主要显示人体器官或组织的形态结构及其信号强度变化，统称常规MRI检查或常规MR成像序列。
随着MRI系统硬件和软件的发展，相继出现了多种超快速成像序列（如EPI技术），单次采集数据的时间已缩短至毫秒。
以超快速成像序列为主的MRI检查，能够评价器官的功能状态，揭示生物体内的生理学信息，统称为功能磁共振成像，或功能性成像技术（functional imaging techniques）。
这些技术包括弥散加权成像（DWI）、灌注加权成像（PWI），脑功能成像（fMRI），心脏运动和灌注实时成像（real-time imaging），磁共振波谱成像（MRS），全身成像，磁共振显微成像等。
b因子在弥散加权成像中有何作用？弥散（diffusion）是描述水和其他小分子随机热运动（布朗运动）的术语。
宏观看，水分子的净移动可通过表观弥散系数（ADC）描述，并通过应用两个梯度脉冲测量，其成像机制与相位对比MRA类似。
DWI的信号强度变化取决于组织的ADC状态和运动敏感梯度（MPG）的强度。
MPG由b因子（即弥散梯度因子，又称b值）控制。
b因子实际上决定ADC参与构成图像对比度的份额，即弥散权重的程度。
在DWI扫描序列中，如果采用长TR和长TE，且b=0，将形成普通的T2WI对比（SE-EPI）或T2*WI对比（GRE-EPI）图像。
随着b 因子增大（通常为500~1000s/mm2），图像的对比度也由T2权重逐步向弥散权重转变。
当MR图像中病变组织的高信号并非由于T2时间延长，而是反映ADC降低时，就形成所谓的DWI。
是否开启MPG是DWI与常规MRI 的不同点。
如何分析DWI和ADC图？弥散加权序列扫描产生2种图像，即弥散图（DWI）和ADC图。
在弥散图中，病变或受损组织的信号强度往往高于正常组织，而弥散自由度最大区域的信号强度最低，这使病变组织在DWI的信号表现类似于常规“T2WI”。
磁共振弥散成像的基本原理及临床
磁共振弥散成像的基本原理及临床磁共振弥散成像的基本原理及临床顾雅佳一、磁共振弥散成像的基本概念1．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。
2．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。
3．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。
4．弥散张量成像（difussion tensor imaging，DTI）：在均质的水中，水分子的弥散运动是一个三维的随机运动，在不同的方向上弥散程度相同，称为各向同性（isotropic）。
而在人体组织中，水分子在三维空间的弥散要受多种局部因素如细胞膜及大分子物质的影响。
尤其在有髓鞘的神经纤维中，水分子沿轴突方向的弥散速度远大于垂直方向的弥散，此种有很强方向依赖性的弥散，即弥散的各向异性(anisotropic)，即水分子的活动在各个方向上其弥散规律不是随机均等的，而是有弥散方向的不均匀性。
这个现象在脑白质、骨骼肌、心肌等多种组织中均可见到。
各向异性的程度用量化指标来测定，并用向量图或彩色编码来表示即为弥散张量成像。
弥散加权成像原理
弥散加权成像原理弥散加权成像技术是一种医学影像实验技术，主要用于脑部的成像。
这种技术可以帮助医生更全面地观察患者脑部的情况，进一步明确诊断，制定治疗方案，提高患者的治疗效果和生活质量。
弥散加权成像技术主要基于核磁共振成像（MRI）的基础上，通过对不同方向下的水分子弥散进行加权，形成高分辨率脑部图像。
下面我们来详细介绍下弥散加权成像的原理。
人体组织中存在水分子，在外部磁场的作用下，水分子中的质子会发生一定程度的旋转。
核磁共振仪可以通过探针探测到这种旋转，然后利用计算机将其转换为可视化的图像。
但是，常规MRI成像只能显示组织结构及水分子密度等静态信息，这种图像不能准确显示血流动力学信息和组织的微观运动状态。
弥散加权成像利用了水分子在生物组织中自发运动的特性，根据分子运动的特征，可以分为自由扩散和受限扩散两种情况。
其中，自由扩散的水分子可以在细胞内外自由运动，这种扩散会受到时间和空间的限制。
而受限扩散的水分子由于受细胞膜和结构限制，不能自由运动。
弥散加权成像技术是通过测量水分子在体内受到限制的程度，以及在不同空间和时间的限制下运动的速度和方向，来间接反映脑组织微观结构的运动情况，包括神经元的数量、分布、方向及脑内白质纤维的程度等。
由于脑部组织的微观结构是高度复杂的，在时间和空间上都是具有高度异质性的，因此弥散加权成像技术要求采集纵向（时间序列）和横向（空间）上的多方向并高分辨率的图像数据来进行准确的处理和分析。
在弥散加权成像技术中，弥散加权图像（DWI）和弥散张量成像（DTI）是两个重要的成像方式。
DWI是一种在不同方向上对亚微米尺度分子弥散进行强制约束的成像方法，它通过测量水分子在体内的弥散系数，可以锁定组织的微观结构，形成灰质、白质集中度、均匀度等不同的弥散成像权重值，生成图像。
DTI在DWI的基础上，通过计算水分子运动的各向异性，进一步描绘出神经纤维的分布和方向，更全面或精确地分析脑部疾病的附带损伤，计算两个区域的相对连接性等等。
磁共振弥散加权成像原理及应用 ppt课件
组织 A
组织B
正常脑组织 随机运动的水分子 = 低信号
9/7/2020
细胞毒性水肿的脑组织 运动受限的水分子 = 高信号
4
弥散加权像脉冲序列的确定
• SE弥散加权像：
– 信号的衰减与弥散系数有关
• GRE弥散加权像：
– 信号的衰减与弥散系数、组织的T1、T2时间、翻转角度有关。 因此很难测出弥散系数的精 确值。
spin
ADC
ADC Map
DWI
9/7/2020
eADC Map
8
急性脑梗死弥散图像对比度的统计分析
ADC
ADC
T2 shine through
9/7/2020
Spin density
9
急性脑梗死一周内弥散图像 对比度的决定因素
9/7/2020
10
发病35分钟的脑卒中
9/7/2020
11
发病3小时的脑卒中
9/7/2020
12
发病7小时的脑卒中
9/7/2020
13
脑缺血的演变过程
9/7/2020
14
表观弥散系数变化情况
• 自由水的ADC值大约为2.5x10-3mm2/S • 正常脑组织的ADC值为0.7-0.9x10-3mm2/S • 脑组织急性病变的ADC值多为降低 • 脑组织亚急性或慢性病变的ADC值多为升高 • ADC异常变化的上下限为
弥散成像的基本知识
• 弥散的基本概念
– 自由水的布朗运动
• 影响因素
– 组织结构
• 测量方法
– 生物、物理方法 – 放射活性或荧光标记 – 核磁共振成像
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
磁共振弥散张量成像技术原理及临床应用
正常人DTT
• 正常大脑半球白质纤维束主要分为三类： • 连合纤维（commisural fibers）：是连接两侧 大脑半球皮质的纤维，如胼胝体（corpus callosum），左右走行在DEC图显示为红色。 • 联络纤维（association fibers）：是联系同侧半 球各部分皮质的纤维，如扣带束（cingulate tract），前后走行在DEC图显示为绿色。 • 投射纤维（projection fibers）：是联系大脑皮 层和皮层下结构的上、下行纤维，绝大部分经 过内囊，如椎体束（pyramidal tract），上下走 行在DEC图显示为蓝色。
脑梗塞病例
• 患 者：女性 71岁 右利手 • 主 诉：发作性右侧肢体麻木、力弱半月余， 加重1天 • 现病史：患者缘于半个月前无明显诱因开始出 现右侧肢体麻木、力弱，伴头昏、耳鸣，上述 症状反复发作，轻重不一，每次持续约1~5分 钟不等 。 • 体格检查：左侧肢体肌张力正常，肌力Ⅴ级； 右侧肢体肌张力较高，上肢肌力IV＋，下肢肌 力IV－。
肿瘤患者常规MR检查影像
T1WI
T2WI
DTI影像
FA
DWI
ADC
DEC
DTI测量结果
• 肿瘤灶： • So: 3149.00 - 3521.00 (3334.85/78.22) • FA: 0.07 - 0.40 (0.21/0.07) • ADC(x1k): 1.11 - 1.29 (1.20/0.04) • 小脑白质： • So: 1707.00 - 2266.00 (1986.43/125.97) • FA: 0.10 - 0.39 (0.21/0.06) • ADC(x1k): 0.60 - 0.77 (0.68/0.04) • 胼胝体： • So: 1125.00 - 1324.00 (1192.71/59.92) • FA: 0.64 - 0.77 (0.72/0.04) • ADC(x1k): 0.75 - 0.84 (0.80/0.04)
磁共振弥散加权成像
汇报人：可编辑
2024-01-11
• 磁共振弥散加权成像简介 • 弥散加权成像的物理基础 • 弥散加权成像的图像解析 • 弥散加权成像的临床应用 • 弥散加权成像的未来展望
01
磁共振弥散加权成像简介
定义与原理
定义
磁共振弥散加权成像（DWI）是一 种基于磁共振技术的功能成像方法， 用于检测活体组织中水分子的随机运 动，从而反映组织微观结构的变化。
随着技术进步，DWI在 医学领域的应用越来越
广泛。
弥散加权成像在医学中的应用
脑部疾病诊断
DWI可用于检测脑部缺血、脑 梗塞等脑部疾病，为早期诊断
和治疗提供依据。
肿瘤诊断与治疗评估
DWI可反映肿瘤内部结构和细 胞密度，有助于肿瘤的早期发 现和治疗效果评估。
神经退行性疾病研究
DWI可用于研究阿尔茨海默病 、帕金森病等神经退行性疾病 的病理生理变化。
其他应用
DWI还可应用于肝脏、肾脏等 器官的疾病诊断，以及在运动
医学中评估肌肉损伤等。
02
弥散加权成像的物理基础
扩散与弥散
扩散
指分子或热量等物质从高浓度区域向低浓度区域转移的现象 。
弥散
在生物组织中，水分子的随机热运动引起的扩散现象，也称 为布朗运动。
弥散系数与弥散张量
弥散系数
描述水分子的弥散能力，单位是mm²/s。
弥散加权成像的图像解析
图像特点与解读
高对比度
弥散加权成像能够提供高 对比度的图像，有助于区 分正常组织和病变组织。
显示微观结构
弥散加权成像能够显示组 织内部的微观结构，如细 胞膜和细胞内水分子的扩 散情况。
时间-空间分辨率
弥散加权成像的时间和空 间分辨率较高，能够捕捉 到快速变化的生理过程。
弥散加权成像（DWI）：从原理到临床
弥散加权成像（DWI）：从原理到临床前⾔磁共振成像（MRI）是神经科疾病最重要的检查⼿段之⼀，对神经科疾病的临床诊疗有着深远⽽持续的影响。
MRI序列繁多，每个序列都能侧重反映组织间某种特性的差别（所谓的侧重即是MRI中经常说的“加权”的意思，⽐如最常⽤的T1加权成像（T1WI）侧重反映组织间的T1弛豫时间对⽐，T2加权成像（T2WI）侧重反映组织间的T2弛豫时间对⽐）。
弥散加权成像（diffusion weighted image，DWI）则是侧重反映组织间⽔分⼦弥散情况的对⽐，是⽬前颅脑MR成像最常⽤的序列之⼀，也可以说是神经科医⽣“最喜欢”的序列之⼀，其成像速度快，对很多疾病的诊断都能起到⾮常重要的作⽤。
本⽂将以神经系统疾病为例，简单阐述DWI形成的原理、阅⽚注意事项以及常见的临床应⽤，希望对各位读者特别是临床医⽣和MR初学者有所助益。
⼀、什么是弥散？什么是弥散受限？弥散（diffusion）是⼀种物理现象，指的是分⼦（MRI中主要指⽔分⼦）随机杂乱⽆章的运动。
正常脑脊液中的⽔分⼦状态接近⾃由⽔，可以⾃由运动⽽⽆所限制，⽆弥散受限（图1）。
⼀些特殊的病理⽣理过程会影响⽔分⼦这种⾃由运动（⽐如细胞毒性⽔肿），则称之为弥散受限（图2）。
⼀种组织是否有弥散受限可以通过DWI序列检测出来，会在DWI和ADC图中有相应的信号改变（灰⽩对⽐度改变）。
弥散受限在DWI表现为⾼信号，在ADC图中表现为低信号。
在熟知⼀些疾病的病理⽣理过程和弥散受限常见的成因的前提下，DWI和ADC图的信号改变就能帮助我们做出某些疾病的倾向性诊断。
图1：圆形代表⽔分⼦，箭头⽅向和长度表⽰运动⽅向和速度⼤⼩，⾃由⽔中，⽔分⼦运动杂乱⽆章。
图2：弥散受限。
某些原因（图中杂乱的线条表⽰）导致了⽔分⼦运动⽅向和速度的限制（箭头长度⼩于图1，表⽰速度减低）。
这种弥散受限可以通过DWI探测出来。
⼆、DWI序列是如何成像的，DWI和ADC图各有什么意义？⾸先，要明确⼀点的是，DWI序列并不是单纯的反映⽔分⼦弥散信息的序列，因为序列的特殊性，他始终都有不同程度的T2权重，为什么这么说呢？这与其成像技术有关。
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T2透过效应
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.
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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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
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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。
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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
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
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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。
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颈 髓 弥 散 成 像
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Metastasis of a colic ADC cancer
eADC
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8Байду номын сангаас
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。
磁共振弥散加权成像 的原理及临床
江苏省中医院放射科
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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
6
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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
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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
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18
发病35分钟的脑卒中
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发病7小时的脑卒中
7/31/2013
25
发病3小时的脑卒中
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26
弥散成像在CNS肿瘤中的应用
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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。
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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。
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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。
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弥散成像的临床应 用
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自由水
0
3DZ30
-10 -10 -10 0
3DY30
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3DX30
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受限水
3DZ30
0
-10 -10 -10 0
3DY30
10 10
0
3DX30
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。