弥散加权成像DWI-原理和临床应用

射频场
900 弥散梯度场对
1800
梯度场 1
静止水分子
2
3
4
信号强度
弥散水分子
MR弥散和张量成像
弥 散 图 像 的 影 响 因 素
T2WI, B=0 B=1000
DWI,
MR弥散和张量成像
ADC：表观弥散系数
弥 散 图 像 的 影 响 因 素
• 体内各种因素的变化影响弥散运动 • 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等 • T2透过效应 （T2 shine through)
中枢神经系统应用
• TE=70ms • 保证弥散加权像图像的信噪比，TE 应等于 T2。在1.5T 磁共振中，脑组织的T2值最大为180-200ms。 • b=1000 • ZOOM线圈 • 相位校正，优化TE选项，Asset
MR弥散和张量成像
弥 散 加 权 成 像 的 应 用
• 病变组织弥散改变的病理基础 • 弥散加权成像在急性脑梗塞中的应用和影像学表现
• T2透过效应( T2 Shine Through)
• GE独有的指数表观弥散系数：eADC
• 弥散加权成像在临床上的应用范围
MR弥散和张量成像
弥 散 改 变 的 病 理 基 础
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
MR弥散和张量成像
急 性 脑 梗 塞 弥 散 成 像
急性脑梗塞的弥散表现
• 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，仍是降低 DWI显示异常信号的范围增大 T2WI有范围小于DWI的异常信号 • 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
急性脑梗死一周内弥散图像对比度的决定因素
MR弥散和张量成像
eADC
GE引入独特的eADC值概念
DWI
ADwk.baidu.com图
eADC
eADC的应用优势
• • • • eADC = Sb=1000 / Sb=0 eADC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
D S0 S0 * exp(-g2G2d2(D-d/3)D) exp(b ADC )
=
=
S S
*
b=0
b=1200 s/mm2
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脉冲序列
脉 冲 序 列 的 选 择
• SE EPI弥散加权像： • 信号的衰减与弥散系数有很好的相关性 • GRE EPI弥散加权像： • 信号的衰减与弥散系数、组织的T1、T2时间、翻 转角有关，很难测出弥散系数的精确值。 • GRE扫描很快，不能加载幅度大、时间过长的梯度
磁共振弥散成像在原有脉冲序列的基础上加上一对梯度
脉冲，此梯度脉冲即水分子弥散的标记物。
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
b值是反映附加梯度场性 质的参数
MR弥散和张量成像
弥散加权成像中的弥散运动
水分子弥散程度决定了信号降低的程度，通过测量信号降低的程度反算弥散系数； 反之，水分子弥散受限的程度决定了信号增高的程度，通过测量信号降低的程度反算弥散系数；
MR弥散和张量成像
急 性 脑 梗 塞 弥 散 成 像
MR弥散和张量成像
35分钟
3小时
脑缺血的演变过程
1W 2W 3W 4W
ADC值下降
ADC值升高
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T2透过效应 Shine Through
• 弥散图像是多种因素综合形成的对比度 • 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。
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弥 散 系 统 的 正 常 范 围
表观弥散系统的正常范围
•
• • • •
自由水的ADC值大约为
正常脑组织的ADC值为
2.5x10-3mm2/s
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 0.4x10-3mm2/s —— 2.5x10-3mm2/s
弥散的影响因素
• 组织结构 • 生化特性
弥 散 现 象
• 温度
• 外加使局部组织运动的因素 弥散的测量 • 生物、物理方法 • 放射活性或荧光标记 • 核磁共振成像（目前在人体上进行水分子 弥散测量与成像的唯一方法）
MR弥散和张量成像
成像原理
• 基本脉冲序列：SE EPI
弥 散 成 像 原 理
•
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谢
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弥散加权成像DWI
原理和临床应用
弥散现象 (Diffusion) • 水分子的热运动，即布朗运动
弥 散 现 象
• 随机和无规律 • 人体组织大部分是水 弥散系数 (Diffusion Coefficience, D) • 衡量水分子弥散的程度，弥散系数越大，
水分子弥散的距离越大。
• 组织的病变引起弥散系数的变化，用表观 弥散系数来表示。 MR弥散和张量成像
• 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 • 弥散图像包含有T2、质子和弥散程度变化的综合信息 spin T2 弥散
DWI
&
b=0 b=1000
=
A
MR弥散和张量成像
ADC：表观弥散系数
弥散梯度场、b值和ADC值
900
G d 1800 G d