脑功能成像的MRI原理及其应用

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b值受灌注影响大，小b值主要反映局部组织的微循 环血流灌注，测得的ADC值不稳定。b=0产生无弥 散权中的T2像。
大b值所测得ADC值受血流灌注影响小，较好反映组 织内水分子的弥散运动。
即b值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的 信噪比相应的下降。
通常b值取1000s/mm2，成二组图像：b=0和 b=1000。
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b=0
b=1000
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DWI图：弥散受限组织和长T2组织均表现为高信 号。——不是纯粹的弥散图，包含T2WI成分。 （脑脊液是黑的）
ADC图：弥散程度高的组织信号高（亮），弥散 受限组织表现为低信号。（脑脊液是白的）
eADC图：弥散受限组织信号高，自由弥散组织信 号低——消除了T2 穿透（shine through）效应 的影响。（脑脊液是黑的）
2、降低运动伪影；
3、增加因分子运动而使信号强度变化的敏感 性。
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DWI定量分析
弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织中分 子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、 RF脉冲等因素均可影响测得的弥散系数。
表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，
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受限弥散
细胞膜或大分子蛋白等生物组织中的天然屏障使得水分子 的弥散受到限制，称为受限弥散（ristricted diffusion)。
各向同性弥散
在均匀介质中，水分子任何方向的弥散系数都相等，称为 各向同性弥散(isotropic diffusion)，即弥散不受方向的 限制；
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ADC＝[ln(S1/S2)]/(b2-b1) ln为自然对数。 S为某一弥散敏感系数(b）下的信号强度， S1和S2代表两个不同b值兴趣区的信号强度。
b值——弥散加权程度（弥散敏感系数）。 b=(γδA)(△-δ／3)
γ为旋磁比，δ、△、A分别为扩散梯度持续时间、间隔时间 及强度，b值单位为秒/平方毫米。临床应用中一般固定δ、△、 γ，仅通过改变A的大小而获得不同的b值。
自由水比固体组织有极高的弥散系数，导致信 号大量丢失，在DWI上呈明显低信号。
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DWI成像序列
SE-EPI（单次激发多层面自旋回波－回波平面 加权成像）序列，即在自旋回波序列的基础上在 3个互相垂直的方向上于180度脉冲前后分别施 加成对的弥散敏感梯度脉冲。
优点：1、明显减少成像时间；
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探索人脑的奥秘一直是我们在想的和在做的……
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广义磁共振功能成像
灌注功能磁共振成像(perfusion fMRI) 弥散功能磁共振成像(diffusion fMRI) 磁共振波谱成像(MR spectroscopy，
MRS)
血氧水平依赖功能磁共振成像(blood oxygen level dependent fMRI，
BOLD-fMRI)
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磁共振弥散加权成像
（Diffusion Weight Imaging）
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DWI基本原理
物理基础
人体中大约有70％的水，与DWI有关的弥散主 要指体内水分子（包括自由水和结合水）的随机 位移运动。水分子随机运动过程中不断相互碰撞， 每次碰撞后水分子发生偏向并旋转，使其位置与 运动方向发生随机变化。在存在浓度梯度情况下， 分子弥散运动遵循一定规律（Fick’s定律），即 在无外力作用下，分子总是从浓度高的一方向浓 度低的一方位移。
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eADC
发 病 3 天 的 脑 卒 中
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DWI临床应用
中枢神经系统
ADC)—DWI上测得的生物组织整体结构特征的弥散系数，反 映水分子弥散和毛细血管微循环（灌注）的人工参数。ADC是 水分子移动的自由度。在正常脑组织中，水分子向三维空间各 个方向扩散的量不同，存在各向异性扩散，水分子在平行于神 经纤维的方向较垂直其方向上更易扩散。因此取三个不同方向 的DWI上所测的ADC平均值，便可消除各向异性的干扰。
脑功能成像的MRI原理及 临床应用
南京军区福州总医院医学影像中心 宋宇
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DWI临床应用
中枢神经系统
超急性期和急性期脑缺血 感染 脱髓鞘病变 肿瘤
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DWI对超急性和急性脑梗塞的检出敏感性为88 ％～100％，特异性为86％～100％。
能够鉴别新鲜与陈旧性梗塞灶，并能评估预后。
存在假阴性（病灶较小、空间分辨率有限）和假 阳性（磁敏感效应所致）。
对新生儿急性缺血缺氧性脑病显示敏感，且能准 确预测病灶范围。
对一过性缺血发作（TIA）显示优于常规MRI。
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DWI
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ADC 超急性期脑梗死
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T2WI
DWI
ADC
各向异性弥散
同一介质在三个弥散梯度方向（相位、层面和读出方向） 上呈现不同的弥散运动，引起不同的信号表现，称为各向 异性弥散（anisotropic diffusion)。
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DWI信号形成机制
活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、 细胞内和跨细胞运动以及微循环（灌注），细胞 外运动和灌注是组织DWI信号衰减的主要原因。 组织内水分子的随机运动越多，在DWI中的信号 衰减越明显。