核磁共振弥散图像分析
磁共振（MRI）全身弥散（类PET成像）扫描技术
磁共振（MRI）全身弥散（类PET成像）扫描技术磁共振全身弥散加权成像（whole-body diffusion weightedimaging）又称类PET成像（不是很严谨），在自由呼吸下完成全身大范围的DWI成像，最后通过MIP及灰度反转得到类PET 样图像，常用于筛查肿瘤及肿瘤全身转移的检查。
检查前准备:检查前去除患者身上的所有金属异物，全身弥散容易产生伪影，检查前应禁水禁食4小时以上。
线圈：磁铁内置体线圈注意：由于全身弥散扫描范围较大，需进行拼接及后处理操作，利用单一线圈不能完成全身的扫描，需采用主磁体本身的体线圈进行扫描。
体位：仰卧位，头先进，身体与床体保持一致，双手置于身体两侧，人体中心线与主磁场的中心线重合，人体冠状面应在同一水平上，用海绵垫固定减小运动伪影，注意保护听力。
定位位置：双眉连线。
常规扫描方位：横轴位。
扫描方法：一些厂家机型扫描较为简单，如西门子的直接扫描自带的三个序列（COR haste T2，COR vibe dixon T1，diff Stir B(B 值)）分段扫描即可得到类PET图像，但一些厂家机型较为复杂，下面以GE为例。
根据被检者的身高，全身弥散分为6-8段（LOC1 DWI，LOC2 DWI，LOC3 DWI……..）扫描，每段扫描30-40层，上至颅顶下至膝关节，最后进行图像的后处理。
以扫描6段 GE设备为例。
第一段：LOC1 DWI第一段DWI序列。
无需手动定位，系统自动定位移床至扫描位。
1. 保存第一段LOC1 DWI，下载-Auto Prescan，预扫描完成后界面会显示中心频率，记下该中心频率F1，停止扫描。
2. 保存第三段LOC3 DWI，下载- AutoPrescan，预扫描完成后界面会显示中心频率，记下该中心频率F3，停止扫描。
然后计算平均中心频率(F1+F3)/2，作为1-6段的扫描中心频率。
3. 再次选择第一段LOC1 DWI，下载- AutoPrescan -Manual Prescan,在界面修改填入平均中心频率(F1+F3)/2，回车-完成-Scan。
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
https://
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（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。
MRI技术--弥散加权成像(DWI和ADC图)
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”。 在工作站通过对DWI数据后处理操作，可以形成灰阶ADC图。根 据ADC值大小对应信号强度高低，形成灰阶ADC图。受损组织弥 散受限，ADC降低，表现为较暗区域；自由弥散区域的ADC较高 ，信号强度相对明亮。在伪彩ADC图，ADC值降低时呈绿色，正 常时呈橘黄或红色，乏水分子弥散的区域呈灰色。 ADC图能够区别DWI显示的高信号是因弥散受限引起，还是因组 织具有非常长的T2衰减时间所致（T2透射效应）。
【MRI技术】弥散加权成像 （DWI和ADC图）
制作：水样年华
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。
恶急性期
低信号
高信号 高信号 信号逐渐降低
慢性期
低信号
高信号 低信号 低信号 高信号
磁共振弥散加权成像
各向异性( anisotropy ) :弥散是一个矢量,不仅有大小,而且有方向。各向异性 是水分子弥散矢量的重 要体现,即水分子在某个位置上可以向任意一个方向运动,但是其向各个方向运动的量并不相同,如水分子在平行 于神经纤维的方向上较垂直其方向上更易弥散。
引言
引言
磁共振弥散加权 (Magnetic resonance diffusion weighted,MRDW) 成像提供了不同于常规核磁共振成 像(MRI)图像的组织对比,能对脑组织的生存和发育提供潜在的、惟一的信息。在显示急性脑梗死和与其他脑急性 病变的鉴别上非常敏感,同时,对肿瘤、感染 、外伤和脱髓鞘等病变也能提供一些信息。弥散加权成像的Fra bibliotek用前景及其局 限性
弥散加权成像的应用前景及其局限性
MRDWI不仅在脑部疾病的诊断中发挥着越来越大的作用,而且随着技术的不断改进,MRDWI已经在乳腺、肝 脏 、颈髓等处的疾病诊断中得到越来越广泛的应用。总之, MRDWI作为目前唯一非侵入性检测活体组织内水分子 运动的技术,在病变 的检出中具有重要价值,尤其对良、恶性病变 的鉴别诊断具有重要意义。但是,弥散加权成 像对磁场的匀场要求较高,对靠近骨组织的脑内病变会出现伪影。另外,由于胶质瘤、脑膜瘤、淋巴瘤、急性脑梗 塞 等都可以表现为 MRDWI高信号;而胶质瘤、脑膜瘤等由于内部组成成分的不同,使得同一种病在MRDWI中可以 有多种不同的表现,且 ADC值的统计也有一定程度的重叠。使得弥散加权成像的广泛应用存在一定困难。随着 MRI技术的不断完善和发展,以及对 MRDWI研究的增多,相信 MRDWI会在病变的定性中体现出更大的价值。
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
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脑缺血的演变过程
9/7/2020
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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
磁共振弥散加权临床应用ppt课件
磁共振血管成像（MRA）
• 2D TOF或者3D TOF选择原则： • 1、血管走行： • 走行方向比较直如颈部和下肢血管----二维，而走行迂
曲的血管如脑动脉则三维效果好。 • 2、血流速度： • 速度快如大多数动脉特别是头颈部动脉多三维，而血
流速度慢的静脉多二维。 • 3、目标血管长度： • 短、小血管用三维，长度大的血管如下肢血管用二维。
73
关于Willis 环的 MRA : 旋转从正位片。 1, 颈内动脉. 2, 椎动脉. 3, 基底动脉。 4, 大脑中动脉.
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关于Willis 环的 MRA : 旋转从正位片。 1, 颈内动脉. 2, 大脑中动脉. 3, 大脑前动脉. 4, 大脑后动脉. 5, 椎动脉.
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磁共振血管造影 颈动脉和椎动脉 1, 头臂干。 2, 锁骨下动脉（右侧）。 3, 椎动脉（右侧）。 4, 颈总动脉 （右侧）。 5, 颈内动 脉（右侧）。 6, 椎动脉 （左侧）。 7, 颈内动脉 （左侧）。 8, 颈外动脉 （左侧）。 9, 颈总 动脉 （左侧）。 10, 锁骨下动脉 （左侧）。 11,大动脉 。
47
表皮样囊肿与蛛网膜囊肿的鉴别
• 常规MR通常不能可靠地鉴别二者，均表现 为T1WI低信号和T2WI高信号改变
• 表皮样囊肿在DWI上表现为高信号 • 蛛网膜囊肿囊液的蛋白含量较多在DWI图像
上类似脑脊液，表现为低信号 • 表皮样囊肿切除后，在DWI图上低信号充满
脑脊液的囊腔与高信号的残留组织很容易区 别
16
弥散图像
ADC图
17
脑缺血的弥散加权成像诊断
ADC值于起病后72-96小时快速下降,以后 逐渐升高至正常,然后达高于正常。 62-88%起病6小时内的DWI高信号灶的 容积短期内增大32-107%。
核磁共振谱图解析 ppt课件
PPT课件
33
用NOESY方法对异构体的鉴别
•
在有机合成反应中会经常出现异构体 ,在异构体构型的鉴别 中，NOE是一种非常有效的手段。NOE谱对有机化合物结构、构 型、构象的鉴定能够提供重要信息. NOE谱可以采用一维方式或 二维方式 ,我们通常都采用二维谱图的方式，因为二维谱方便快 捷，可观察的信息全。 • NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是否距 离相近。要求两种质子的空间距离小于5A. 从以上可以看出 NOE和空间因素很有关系,和相隔的化学键数无关，所以在分析 NOE谱图时候,一定要能画出结构的立体构型以便解析。下面是 用NOE方法来鉴别异构体的简单例子。
下面是四氢糖醇的结构图,可以看出手性碳对2,3,4,5位氢的空间上的影响.
PPT课件
2.5
1.188 2.373
2.0
2.944
4 5
4
1.000
1.5
1.955 1.941 1.936 1.922 1.918 1.910 1.907 1.904 1.899 1.895 1.884 1.867 1.853 1.848 1.664 1.658 1.650 1.645 1.638 1.632 1.628 1.619 1.610 1.602 1.589
10-14 (DMSO); 7-10 (CDCl3) 8-10 (峰型尖锐) 5-8 (并且两个氢会分开) 7-13 9-12
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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。
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21
谢谢
eADC图
GE引入独特的eADC值概念
9/27/2020
20
g
弥散成像的分析
eADC值的引进
• eADC = Sb=1000 / Sb=0 • eADC的图的信号对比度较ADC图高
• 病变部位的边界显示清晰
• 应用方便，病变的表现与DWI图像一致，符合 临床观察习惯
eADC值 在临床应用中的优势
9/27/2020
• 绝大多数动物实验 及临床病例表明 ADC的下降开始于 梗死后5min，较正 常低35-60%
• 随后降低的ADC值 逐渐升高，5-10天 左右达到一假性正 常化表现，
• ADC值逐渐增加并 高于正常值
急性脑梗死ADC的演变过程
9/27/2020
7
g
弥散成像的分析
急性脑梗死ADC值对弥散图像信号强度改变的贡献
• 血脑屏障明显破坏（8 –12 小时） ADC图显示的异常降低轻度增高 DWI显示异常高信号 T2WI与DWI显示同样的异常高信号
• 血管源性水肿加重，间质水肿明显（12小时以后） ADC图无变化 DWI显示异常高信号（面积无变化） T2WI与DWI显示同样的异常高信号
9/27/2020
17
g
弥散成像的分析
9/27/2020
3
g
弥散成像的分析
• 表观弥散系数 ADC
• 透射效应 shine through
T2透射 自旋质子透射
弥散图像的分析
弥散图像的对比度的影响因素
9/27/2020
4
g
弥散成像的分析
ADC值的范围
• 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
脑缺血的演变过程
9/27/2020
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g
弥散成像的分析
急性病变
脑梗死急性期
细胞毒性水肿
ADC值降低 eADC图显示为高信号
ADC图显示为高信号
ADC值升高 脑梗死亚急性期
血管源性水肿
亚急性或慢性病变
不同性质水肿在弥散图像上的差别
9/27/2020
19
g
弥散成像的分析
eADC值的引进
弥散图像
ADC图
脑缺血的演变过程
•细胞内缺血表现（< 3小时 ） ADC图显示异常降低 DWI显示异常高信号 T2WI未见异常
•血脑屏障轻微破坏，间质水肿（ 3 - 8小时 ） ADC图无变化 DWI显示异常信号的范围增大 T2WI有范围小于DWI的异常信号
•
9/27/2020
16
•
g
弥散成像的分析
脑缺血的演变过程
急性脑梗死一周内弥散图像质子对比度的改变
9/27/2020
13
g
弥散成像的分析
Shine through效应
急性脑梗死一周内弥散图像质子对比度所占比率
9/27/2020
14
g
弥散成像的分析
Shine through效应
急性脑梗死一周内弥散图像 对比度的决定因素
9/27/2020
15
g
弥散成像的分析
0.4x10-3mm2/S —— 2.5x10-3mm2/S
弥散图像ADC值的变化约为正常值的3倍左右
9/27/2020
5
g
弥散成像的分析
ADC值的生理基础
•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
组织内影响水分子弥散的因素
9/27/2020
6
g
弥散成像的分析
ADC值的演变
g
弥散成像的分析
弥散图像的分析
磁共振产品部 孙楠
9/27/2020
1
g
弥散成像的分析
弥散图像由多种成份组成
T2
spin
ADC
DWI
9/27/2020
2
g
弥散成像的分析
概述
弥散加权像
• 血管性疾病 • 炎性病变 • 变性性疾病 • 肿瘤 • 先天性疾病
ADC eADC
弥散加权像广泛应用于临床各种疾病的诊断和鉴别诊断
再次声明弥散图像是多种因素综合形成的对比度
9/27/2020
10
g
弥散成像的分析
Shine through效应
急性脑梗死一周内T2对比度的改变
9/27/2020
11
g
弥散成像的分析
Shine through效应
急性脑梗死一周内弥散图像T2对比度所占比率
9/27/2020
12
g
弥散成像的分析
Shine through效应
9/27/2020
8
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弥散成像的分析
• 表观弥散系数 ADC
• 透射效应 shine through
T2透射 自旋质子透射
弥散图像的分析
弥散图像的对比度的影响因素
9/27/2020
9
g
弥散成像的分析
Shine through效应
弥散图像包含有T2、质子、和ADC值变化的 综合信息，我们把T2及质子的对比度在弥散图 像上反映的现象称为透过效应（shine through). Shine through 在梗死性病变发生一周左右， 对弥散图像的对比度其主要作用。