弥散加权成像(DWI)原理及其在肝占位性病变中的应用

“左肝切除标本”：结节型中分化肝细胞癌，周围肝呈乙型轻度慢性肝炎伴肝纤维化Ⅰ型（G1、S1）。
肝癌
“左肝切除标本”：结节型中分化肝细胞癌，周围肝呈 乙型轻度慢性肝炎伴肝纤维化Ⅰ型（G1、S1）。
MR弥散成像的原理
自旋-回--波-------R-F-----------1-8-0-°--回--波--------------------扩散-梯-度--磁-场---------------------------------------------
信号強度 静止水分子
弥散水分子
因此，弥散加权成像( DWI)是通过测量施加扩散敏感梯度场 前后组织发生的信号强度变化，来检测组织中水分子扩散状 态（自由度及方向），后者可间接反映组织微观结构特点及 其变化。
ADC值与b值的关系
•不同b值所测得病变的ADC值不同，应当选择合适b值 •b值小，由于受部分微循环血流灌注的影响，ADC波动 范围较大 •b值大，忽略血流灌注的影像，ADC值较接近实际D值（ 弥散系数），较稳定，但病灶显示欠清楚，无法选取感 兴趣区，影响测量
ADC值与DWI信号的关系
• 扩散快的组织信号衰减大，DWI呈低信号，而在 ADC图呈高信号；扩散慢的组织信号衰减小， DWI呈高信号，而在ADC图呈低信号
微血管内流动血液的影响
炎性细胞
血管
例如：炎性病变时，炎性细胞对水分 子的限制被血管内流动水分子的高弥 散抵消
结论
自由水扩散越自由=信号丢失越多，DWI信号越低 自由水扩散越受限=信号丢失越少，DWI信号越高
扩散敏感系数（b值）
• B值为一常数，由施加的梯度场强参数控制 • B值越大对水分子的弥散运动越敏感，可引起的信号衰减
• 和DWI比较，由于去除了T2穿透效应的影响， ADC 图能够更直观、更精确的反映组织内水分子 扩散变化
DWI在肝占位性病变中的应用
• 肝囊肿 • 肝脓肿 • 肝血管瘤 • 肝癌
注 （1）肝囊肿、肝脓肿根据临床病历、影像资料以及随访证实； （2）肝血管瘤、肝癌根据检验结果、影像资料、以及术后病理证实。
T2WI
动脉期
门脉期
延迟期
肝血管瘤
DWI
ADC
肝血管瘤主要由血窦和纤维间隔组成，血窦内充满血液，分
子运动相对自由，扩散运动较快，然而血管腔间隙填充有纤 维间隔及基质，且血液粘滞度较囊肿高。故低B值（左图） 时，血流灌注对图像影响较大，DWI信号高信号，随着B值 （右图）升高，扩散所占比例增加，图像信号减低
影响水分子弥散的因素
膜结构的阻挡1
正常组织 随机运动的水分子
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子
影响水分子弥散的因素
肿瘤细胞
膜结构的阻挡2
恶性肿瘤细胞密集生长，使细 胞间水分子运动受限
影响水分子弥散的因素
大分子蛋白物质的吸附作用
大分子
大分子蛋白的在磁场中是相对静止的， 所吸附的水分子运动受限
影响水分子弥散的因素
肝血管瘤
“右肝血管瘤”：海绵状血管瘤。
患者翁某，男，50 岁，因“发现肝左 叶占位病变9天” 入院。上腹部MR 示肝左外叶肝癌。
肝癌
T1WI
动脉期
门脉期
T2WI
延迟期
肝癌
DWI
ADC
肝癌实体部分因细胞结构致密及含水量少等原因，对DWI 梯度变化不敏感，致使DWI呈较高信号，ADC图呈较低信 号
来自百度文库
肝脓肿
T1WI
动脉期
门脉期
T2WI
延迟期
肝脓肿
DWI
ADC
肝脓肿内由于致病菌感染引起的肝细胞和肝脏基质破坏， 脓腔内脓液因粘度高限制了水分子的扩散运动导致DWI较 高信号，ADC图较低信号
患者杨某，女，39 岁，因“体检发现 肝占位3天”入院。 上腹部MR提示肝右 叶血管瘤。 。
肝血管瘤
T1WI
男，57岁，因“反 复大便习惯改变3 月”入院，上腹部 MR提示肝右后叶 囊肿。
肝囊肿
T1WI
动脉期
门脉期
T2WI
延迟期
肝囊肿
DWI
ADC
肝囊肿内为自由水，信号衰减大，b=800时， DWI图上为低信号，ADC图上为高信号
患者陈某，男，35 岁，因“右上腹疼 痛5天”入院，上 腹部MR提示肝左 叶脓肿。
越大，DWI图像上信号越低 • 计算公式：
B 值代表扩散敏感系数； r 代表磁旋比； G 代表梯度场强度； δ代表梯度场持续时间； Δ代表两个梯度场间隔时间
ADC值与图像
• ADC值是不同方向的分子扩散运动的速度和范围,它反映水 分子移动的自由度 • ADC图不是一个独立的检查技术序列，而是在DWI检查后， 利用工作站处理得到的反映ADC值高低的灰白灰阶图像， ADC值越高，图像信号越白；反之，图像信号越灰 • 计算公式：ADC=ln(S高/S低)/(b高-b低) 注：S是不同b值时 的DWI信号强度
弥散（diffusion）的概念
弥散是指分子不断随机改变方向和位置的现象，即布朗运动。
MR弥散成像的原理
普通自旋回波序列基础上，在180°聚焦脉冲两侧 施加强度与持续时间相同，方向相反的扩散梯度场， 人为在该方向上制造磁场不均匀，造成体素内质子 群失相位。会出现两种情况:1、该方向上没有位移的 质子不会受两次梯度场强的影响，无失相位，表现 为高信号；2 、移动的质子因两次梯度场引起的相位 变化不能相互抵消，而失相位使信号衰减，表现为 低信号。
弥散加权成像（DWI）原理及其 在肝占位性病变中的应用
概述
弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging, DWI) 是一种在分子运动水平上，分析病变内部结构及组织 成分的无创性功能成像， 是研究细胞和水分子不规则 运动的成像方法，亦是未来微血管灌注和弥散效应进 行活体定量研究的趋势。