弥散加权成像DWI-原理和临床应用
dwi弥散梯度
dwi弥散梯度
弥散加权成像(DWI)是一种磁共振成像(MRI)技术，用于测量组织中水分子的扩散。
水分子在组织中的扩散受多种因素的影响，包括组织的结构、细胞类型和疾病状态。
DWI可用于诊断多种疾病，包括脑梗死、中风、白质病变、脑肿瘤等。
DWI原理是利用磁场梯度来改变水分子在组织中的扩散方向。
当水分子受到磁场梯度的影响时，它们会沿着磁场梯度方向扩散。
随着水分子扩散的距离增加，其信号强度会逐渐减弱。
这一现象称为扩散磁化率。
DWI图像通常以表观扩散系数(ADC)值表示。
ADC值越低，水分子扩散越慢。
因此，DWI图像上高ADC值的区域对应于水分子扩散较快的区域，而低ADC值的区域对应于水分子扩散较慢的区域。
DWI图像可用于诊断多种疾病。
例如，在脑梗死的早期，脑组织内的水分子扩散受限，DWI图像上会显示出高ADC值的区域。
随着病情的发展，脑组织内的水分子扩散速度会逐渐恢复，DWI图像上高ADC值的区域会逐渐消失。
DWI还可用于诊断白质病变。
白质病变是指脑白质中的结构损伤。
DWI图像上白质病变区域的ADC值通常较低。
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析磁共振弥散加权成像（DWI）是一种以水分子在组织内部运动难易程度来反映组织形态与微环境的成像技术，其ADC值（apparent diffusion coefficient，表观扩散系数）作为定量参数已被广泛应用于临床医学。
胰腺癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤，临床上早期诊断率不高，一旦晚期则预后较差。
磁共振弥散加权成像ADC值对于诊断胰腺癌有着很好的临床应用前景，下面将对磁共振弥散加权成像ADC值在胰腺癌诊断中的临床应用进行分析。
一、磁共振弥散加权成像（DWI）及ADC值的基本原理DWI技术是通过观察组织内水分子的微环境变化，来反映组织的形态与结构。
在DWI 图像上，组织中的水分子受到约束时，信号呈现亮信号（高信号），而当水分子受到约束程度减小时，信号呈现暗信号（低信号）。
ADC值则是通过对DWI图像中不同b值的信号进行定量分析得到的结果，其数值反映了水分子在组织内部的自由运动度，即水分子的扩散性。
ADC值越大，表示组织内水分子的自由度越高，反之则表示组织结构的变化或异常，因此ADC值对于反映组织的微环境与形态有着重要的临床意义。
胰腺癌的早期症状不典型，临床诊断难度较大，大部分患者在确诊时已经为晚期。
而DWI技术能够对组织的微结构变化进行敏感反映，ADC值可以反映组织水分子在微环境中的运动情况，因此对于早期胰腺癌的诊断有很好的帮助。
研究发现，常规磁共振成像对于直径小于2cm的胰腺癌诊断准确率不高，而结合DWI成像及ADC值测定则可提高诊断准确率，因此DWI及ADC值对早期胰腺癌的诊断具有很好的临床应用前景。
2. 判断肿瘤侵袭深度对于胰腺癌的治疗方案选择与预后判断而言，肿瘤的侵袭深度是一个很重要的临床参数。
DWI技术及ADC值可以对于判断胰腺癌的侵袭深度与生长模式提供很好的帮助。
研究显示，ADC值与肿瘤间质纤维化密切相关，ADC值低则意味着肿瘤组织特性中间质纤维化程度较高，侵袭性增加，这对于评估肿瘤的侵袭深度及治疗策略选择有着重要的指导意义。
DWI和ADC原理及应用
表皮样囊肿在T1WI、T2WI上,与CSF相比呈等或 稍高信号.
据报道表皮样囊肿平均 ADC值为 1.197×10-3
mm2/s, 表皮样囊肿在DWI上呈现的高信号可能是 由于T2透过效应所致.
多发性硬化
MS在DWI上信号多变 (hyper-, iso-, or hypointense) .强化的病灶在DWI上与 白质比呈高信号,而慢性病变为等信号.MS斑块中ADC值升高.我们推测在 DWI上,MS斑块表现的高信号是由于T2 透过效应所致.
受限制的方向和程度,间接反映周围组织微观结构 的变化.
水分子弥散程度决定了信号降低的程度,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 度可计算弥散系数.
DWI显示脑缺血部位
DWI上组织信号衰减的影响因素
DWI通过另外施加扩散梯度场获得,较未施加的序 列在各种组织的信号均有衰减,只是程度有所不同
DWI、ADC的原理及 神经系统临床应用
天坛医院 田地
弥散加权成像 （Diffusion Weighted Imaging,DWI）
扩散运动——水分子的热运动,即布朗运动 自由扩散（脑脊液、尿液等）；限制性扩散（一
般人体组织） 各向同性扩散；各向异性扩散 DWI技术即通过检测人体组织中水分子扩散运动
衰减程度与下列因素呈正相关 ——扩散敏感梯度场的强度 ——扩散敏感梯度场持续的时间 ——两个扩散敏感梯度场的时间间隔 ——在扩散敏感梯度场施加方向上组织水分子的 扩散自由度
b值及其对DWI的影响
b值为施加的扩散敏感梯度场参数,或称扩散敏感 系数
b值＝γ2G2δ2（Δ－δ/3 ）
——γ代表悬磁比；G代表梯度场强度；Δ代表两个梯度场强间隔时间； δ代表梯度场强持续时间
弥散加权成像(DWI)技术及其临床应用
１ ． 引 言
ｈ ｎ在 １ ９ ５ ０年提 出的 。他首 先在 自上 世 纪 ８ ０代 第一 台核磁 共振 （ ＭＲ ）应用 于 信 号 强度 而 由 Ｈａ
临 床 以来 ，核磁 共 振 成像 （ ＭＲ Ｉ ）技 术 的 发展 已 自旋 回 波 序 列 设 计 中 阐 明 了 弥散 对 Ｍ Ｒ Ｉ 信 号 的 有３ ０ 多 年 的历 史 。 现 今 ，ＭＲ Ｉ 在 医学 成 像 领 域 影响 。 １ ９ ６ ５年 ，Ｓ ｔ ｅ ｊ ｓ ｋ ａ ｌ 和Ｔ ａ ｎ ｎ ｅ ｒ 使 用脉 冲梯度 占有 重要 地 位 ，是 临床 医 生 不可 或 缺 的影像 工 具 。 进 行 弥 散敏 化 。１ ９ ８ ６ 年Ｌ ｅ Ｂ ｉ ｈ ａ ｎ等 人首 次将 弥
Ｄｉ ｆ ｆ ｕｓ ｉ ｏ ｎ － Ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｄ Ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ Ｃｌ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ
Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｌ Ｉ Ｇｕ ａ ｎ ｇ － ｙ ｉ ＣＨＥＮＧ Ｑｉ － ｙ ａ ａ ｎ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｈｏ ｓ ｐ ｉ ｔ ａ ｌ ａ ｆ ｉ ｆ ｌ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｊ ｉ ’ ｎ ａ ｉ ｌ ２ ５ ０ ０ ２ １ ）
时 、稳定 等特 点 。弥散 成像 方 法 是为 了增 强 Ｍ Ｒ Ｉ 进行 总结 。
１ ２ 中国医疗器械信 息 Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｌ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析磁共振弥散加权成像（DWI）是一种新型的影像学技朮，可以用来评估组织中水分子的弥散情况。
ADC值（Apparent Diffusion Coefficient，表观弥散系数）是一种定量评价DWI影像的指标，可以反映组织中水分子的弥散程度。
近年来，磁共振弥散加权成像ADC值在临床上的应用越来越广泛，特别在胰腺癌的诊断中起到了重要作用。
本文将对磁共振弥散加权成像ADC值在胰腺癌诊断中的临床应用进行分析，并探讨其在临床实践中的意义及前景。
一、磁共振弥散加权成像ADC值原理磁共振弥散加权成像是基于不同组织中水分子的弥散情况对组织进行成像的一种技术。
而ADC值则是一种反映组织中水分子弥散度的定量指标，其数值越小表示组织中水分子的弥散程度越小，而数值越大表示组织中水分子的弥散程度越大。
ADC值的计算是基于DWI影像所获取到的信号强度，通过数学模型计算得到，能够客观地反映组织中水分子的弥散情况。
1. 提高胰腺癌的诊断准确性磁共振弥散加权成像ADC值可以客观地反映组织中水分子的弥散情况，胰腺癌组织中的细胞密度高、细胞膜通透性差，导致ADC值较低。
利用ADC值可以明显区分胰腺癌与正常胰腺组织，有助于提高胰腺癌的诊断准确性。
2. 监测胰腺癌治疗效果在胰腺癌治疗过程中，ADC值可以反映肿瘤组织的生物学活性和细胞密度变化，因此可以用于监测治疗效果。
研究表明，胰腺癌治疗后ADC值的改变与肿瘤的缩小或增大具有一定的相关性，通过监测ADC值的变化可以及时评估治疗效果，指导临床治疗。
3. 鉴别胰腺癌与胰腺炎胰腺癌与胰腺炎在临床上很容易混淆，磁共振弥散加权成像ADC值可以帮助鉴别二者。
研究表明，胰腺癌的ADC值通常较低，而胰腺炎的ADC值则较高，通过测量ADC值可以有效地区分胰腺癌和胰腺炎。
磁共振弥散加权成像ADC值在胰腺癌的诊断、治疗监测和鉴别诊断中具有重要的临床意义。
通过测量ADC值，可以为临床医生提供更多的客观资料，提高胰腺癌的诊断准确性和治疗效果评估的准确性。
DWI的临床应用
DWI: 病变在DWI上表现与病程进展密切相关。
在病变急性期，DWI表现为高信号；
在缓解-复发阶段，DWI呈环形或圆形高信号；
在缓解静止期，DWI呈稍高信号。
多发性硬化
近年来, 对脑肿瘤的多项研究结果显示, ADC
值与肿瘤组织有相关性。
1.星形细胞肿瘤（I级良性，II级间变性，III、IV级恶性）
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磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging DWI）是目前唯一能对机体内水分子弥散进行定量分析的无 创性MRI检查方法。自1986年应用于活体后, 经过十几年的 发展, 在疾病的诊断中发挥着越来越重要的作用。
1.扩散
也称弥散，指分子热能激发而产生的一种无规则的、 随机的、相互碰撞的运动过程，也称分子热运动或布朗运 动。人体组织内的水分子总是处于热运动状态，这种运动 方式也是弥散加权成像的基础。
DWI表现：DWI呈高信号，ADC值为相应的低信号。
急性期
3.亚急性期（3d-10d） 病理表现：血管源性水肿加重，细胞外间隙水分增多，弥
散速度加快，直到与脑组织相同。
常规MRI表现：长T1长T2信号，即T1WI低信号，T2WI高 信号，压水像呈高信号。
DWI表现：DWI信号呈下降趋势，ADC值逐渐增加，达到 并高于正常值，期间在ADC图上梗死灶可以表现为等信号， 出现“假性正常化”。
DWI表现：DWI上呈高信号，ADC值下降。
DWI
T2WI
T1WI
2.急性期（7-72h）
病理表现：此期病理表现和超急性期区别不大，也是表现 为水分子从细胞外进入细胞内产生细胞毒性水肿，使水分 子弥散受限。
常规MRI表现：长T1长T2信号，即T1WI低信号，T2WI高 信号，压水像（FLAIR）呈高信号。
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。
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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”。
DWI原理及临床应用
就越差。
•b值越小，施加的正反两个梯度的强度就越小，对
弥散探测就越不敏感。但整个图像的信号就越高，
SNR就越好。
•在头部，b值一般为1000左右。在体部，b值一般为
300-800。
影响弥散的因素
在活体中，弥散受组织 结构、生化特性影响外， 还受多种生理因素影 响：如心脏搏动、呼吸、 灌注、肢体移动，所以 用表观弥散系数（ADC） 来描述活体弥散成像中 的弥散状况。
DWI图
ADC图
DWI图
❖ 多发腔隙性脑梗死灶中发现新发病灶
T2WI
常规DWI
DWI能早期发现深部脑
白质穿支小动脉闭塞所
致细胞毒性水肿，尤其
是能从不同时期多发腔
隙性梗死灶中鉴别出急
性期病灶，以指导临床
ADC
eADC
治疗。
左图示双侧基底节区散在多 发小腔隙性脑梗死灶，其中 左侧内囊膝部病灶为本次新 发病灶。
急性脑梗塞－DWI早期发现病变
•急性脑梗塞病人， 有明显症状。 •在T2, T1, FLAIR图像 上都未见异常。DWI 上清晰显示病灶区。
急性脑梗死－不同部位脑梗死（1）
DWI图
ADC图
T2WI
M
DWI
27Y
4
AD C
急性脑梗死（2）
• 大面积脑梗死举例
T2WI
DWI
3DTOF
亚急性脑梗死
地反映病变或组织的
3
4 水分子扩散情况。
病理基础
A
B
正常组织细胞毒性水肿的源自织随机运动的水分子---低信号 运动受限的水分子---高信号
病理基础
细胞坏死崩解组织 水分子运动不受限制
DWI仍然是高信号！！！
DWI基本原理及其在脑部疾病中的应用【2024版】
SDW为DWI信号强度；r是质子密度；D是水分子的扩散系数
• DWI的信号强度主要取决于组织内水分子的扩散系数（D） 和T2以及扩散敏感梯度因子b值。
DWI图像的影响因素——b值
•
b值为0时，DWI图像近似T2加权图像。
•
较小的b值得到的图像信噪比较高，但对水分子扩散运动的检
测不明高，而且组织信号的衰减受其它运动的影响比较大，如组织血
流灌注造成的水分子运动等，这些运动模式相对水分子的扩散运动来
说要明显的多。
DWI图像的影响因素——b值
•
在b值较低时，由于受血流灌注等因素的影响，所测得的ADC
值偏高，而且b值越小，测得的ADC值越偏高。
运动伪影
磁敏感伪影
涡漩电流伪影
运动伪影 (癫痫发作）
成像序列：SE-EPI扩散加权成像
基于SE的EPI扩散成像是临床最常用、最 实用的扩散成像技术。 EPI技术是可缩短EPI的回波链并大大缩 短TE，从而可大大减轻磁敏感伪影。
成像序列：螺旋桨弥散加权成像（Propeller DWI）
多发性硬化
DWI高信号 ADC稍高信号
DWI图像的影响因素
• 在水分子扩散自由的区域，检测到的DWI信 号应为低信号，同时测量得到高的ADC值。 • 但在临床实践中，我们看到的DWI图像实际 上会受到组织T1、T2，甚至毛细血管灌注等多种 因素的影响，导致DWI图像并不表现为理想的情 况。
DWI图像的影响因素
ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)
• S1、S2 不同b值时的DWI信号强度
• exp
简述弥散加权成像技术的临床应用
简述弥散加权成像技术的临床应用
弥散加权成像（DWI）是一种基于磁共振成像（MRI）的技术，用于检测组织内水分子的扩散情况。
它在临床上有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：
1. 急性脑卒中的诊断：DWI 对急性脑卒中，尤其是急性脑梗死的诊断具有很高的敏感性和特异性。
在急性脑梗死发生后的数分钟到数小时内，DWI 上可出现高信号，而在常规 MRI 上可能没有明显的异常。
2. 肿瘤的诊断和鉴别诊断：DWI 可以帮助区分良性和恶性肿瘤，以及肿瘤的分级。
恶性肿瘤通常具有较高的细胞密度和较低的水分子扩
散，因此在 DWI 上呈现高信号。
3. 脓肿和炎症的诊断：脓肿和炎症组织由于细胞外水分增加，水分子扩散受限，在 DWI 上也表现为高信号。
4. 外伤性脑损伤的诊断：DWI 可以检测出脑挫裂伤、弥漫性轴索损伤等外伤性脑损伤引起的水分子扩散受限。
5. 神经系统变性疾病的诊断：某些神经系统变性疾病，如多发性硬化、肌萎缩侧索硬化等，可导致水分子扩散异常，DWI 有助于发现这些异常。
6. 腹部疾病的诊断：DWI 在肝脏、脾脏、胰腺等腹部器官的疾病诊断中也有一定的应用价值，可以帮助区分实性肿瘤和囊性肿瘤、脓肿等。
总之，DWI 作为一种无创性的影像学检查技术，在许多疾病的诊断、治疗监测和预后评估中都具有重要的临床应用价值。
[DWI原理和应用] 磁共振dwi是什么检查
![[DWI原理和应用] 磁共振dwi是什么检查](https://img.taocdn.com/s3/m/741af3e285254b35eefdc8d376eeaeaad1f31616.png)
一、 DWI 的概念 1.定义：弥散又称扩大，是指份子从四周环境的热能中获取运动能量而使份子发生的一连串的、小的、随机的位移现象并互相碰撞，也称份子的热运动或者布朗运动。
2. DWI 技术就是检测扩大运动的方法之一，由于普通人体MR 成像的对象是质子，主要是水份子中的质子，因此 DWI 技术事实上是通过检测人体组织中水份子扩大运动受限制的方向和程度等信息间接反映组织微观结构的改变。
3. 生物组织内的水份子的扩大分为三大类：细胞外扩大，细胞内扩大，跨膜扩大，且扩大运动受到组织结构、细胞内细胞器和组织大份子的影响。
4. 影响水份子弥散的因素：膜结构的阻挡，大份子蛋白物质的吸附，微血管内流淌血液的影响〔？〕。
5. DWI 中的水份子：1〕无创探测活体组织中水份子扩大的惟一方法 2〕信号来源于组织中的自由水 3〕结合水尽管运动受限，但仍不能产生信号 4〕不同组织对自由水扩大限制程度不同 5〕产生 DWI 对比 6〕检测组织中自由水限制性扩大的程度 6. 常规 DWI ，主要对细胞外自由水运动敏感 T2WI 基础上，施加扩大梯度，组织信号衰减 1〕自由水扩大越自由 =信号丢失多， DWI 信号越低 2〕自由水扩大越受限 =信号丢失少，DWI 信号越高 7. 在匀称介质中，任何方向的弥散系数都相等，这种弥散称为各向同性扩大〔eg.脑脊液〕；在非匀称介质中，各方向的弥散系数不等，这种弥散称为各向异性扩大〔eg.脑白质纤维素〕。
各向异性扩大在人体组织中是普遍存在的，其中最典型的是脑白质神经纤维束。
水份子在神经纤维长轴方向上扩大运动相对自由，而在垂直于神经纤维长轴的方向上，水份子的扩大运动将明显受到细胞膜和髓鞘的限制。
二、 DWI 的原理 1.以 SE-EPI 序列来介绍 DWI 的基本原理。
射频脉冲使体素内质子的相位一致，射频脉冲关闭后，由于组织的 T2 弛 XX 和主磁场不匀称将造成质子渐渐失相位，从而造成宏观横向磁化矢量的衰减。
DWI 临床应用进展
DWI临床应用进展（一）DWI基本理论FIG. 001DWI (Diffusion Weighted Imaging)——扩散或弥散加权成像一、扩散的基本概念扩散(diffusion)是指分子热能激发而使分子发生一种微观、随机的平移运动并相互碰撞，也称分子的热运动或布朗运动。
任何分子都存在扩散运动。
通过一些特殊的技术可以检测这种分子的微观扩散运动。
DWI技术就是检测这种微观扩散运动的方法之一。
由于一般人体MR成像的对象是质子，主要是水分子中的质子，因此DWI技术实际上检测的是人体组织内水分子的扩散运动。
如果水分子扩散运动不受任何约束，我们称之为自由扩散运动。
事实上，生物组织中的水分子因受周围介质的约束，其扩散运动将受到不同程度的限制，称之为限制性扩散。
在人体中，脑脊液、尿液等水分子扩散运动所受限制相对小，被视为自由扩散，而一般组织中水分子的扩散运动属于限制性扩散。
在人体组织中，由于组织结构的不同，限制水分子扩散运动的阻碍物的排列和分布也不同，水分子的扩散运动在各方向上受到的限制可能是对称(称为各向同性扩散)，也可能是不对称的(称为各向异性扩散)。
实际上DWI就是通过检测人体组织中水分子扩散运动受限制的方向和程度，间接反映组织微观结构的变化。
FIG. 002二、DWI原理以目前最常用的SE-SSEPI (Spin Echo-Single Shot EchoPlanar Imaging, 自旋回波-单次激发回波平面成像)序列为例简单介绍。
三、DWI上组织信号衰减的影响因素DWI是通过另外施加扩散敏感梯度场而获得，与未施加扩散敏感梯度场的序列相比，DWI上各种组织的信号均衰减，只是衰减的程度有所不同而已。
DWI上组织信号强度的衰减程度与下列因素呈正相关：1）扩散敏感梯度场的强度；2）扩散敏感梯度场持续的时间；3）两个扩散敏感梯度场的时间间隔；4）在扩散敏感梯度场施加方向上组织中水分子的扩散自由度。
FIG. 004四、b值及其对DWI的影响b值为施加的扩散敏感梯度场参数，或称扩散敏感系数。
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。
肝脏磁共振弥散成像
肝脏磁共振弥散成像郭启勇胡奕中国医科大学盛京医院放射科在磁共振的各种成像技术中,磁共振弥散加权成像(Magnetic resonance diffusion weighted imaging, DWI)是新发展的一种，它利用组织间弥散系数不同产生的组织对比进行成像，是一种不同于常规磁共振成像的方法,可以在分子水平对生物体的组织结构和功能状态进行无创性检查。
目前,磁共振弥散成像（DWI）多应用于中枢神经系统缺血性疾病的早期诊断[1]及颅内占位性病变的鉴别诊断 [2-3]。
但随着磁共振软硬件的技术进步，DWI的临床应用也愈加广泛，如可用于脊柱压缩性骨折及骨肿瘤的诊断[4-5]、胰腺[6]及卵巢囊性病变[7]的鉴别诊断等等。
同时, 弥散成像在肝脏占位性病变的检出和鉴别诊断中的作用[8-9],已经越来越受到人们的关注。
此外，对于弥散成像是否可以用于诊断和评价肝硬化程度[10-11]的问题，也有人进行了相关的研究。
本文旨在对磁共振弥散成像的原理及其在肝脏疾病方面的应用作以综述。
一、弥散成像的基本原理弥散(diffusion)是指水分子的不规则随机运动,即布朗运动，它是磁共振弥散加权成像的基础。
磁共振弥散加权成像的一般方法为在自旋回波(spine echo, SE)T2加权序列的180°脉冲前后对称的施加一个长度、幅度和位置均相同的弥散敏感梯度脉冲(diffusion-sensitizing gradient pulse, DSGP)，通过组织内不同弥散状态下的水分子对DSGP的不同反应形成组织对比。
也就是说，对于静止(弥散低)的水分子,第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位会被第二个梯度脉冲完全再聚焦,信号强度不受影响;而对于运动(弥散强)的水分子,第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位离开了原来的位置,无法被第二个梯度脉冲再聚焦,从而导致信号强度随弥散时相而衰减[12]，至此，不同的弥散强度以不同信号强度的方式被显示出来，形成组织对比，产生弥散图像。
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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
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
• 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
T2
spin
弥散
DWI
&
b=0 b=1000
=
ADC
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
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
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
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
MR弥散和张量成像
T2WI, B=0
DWI, B=1000
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)
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
MR弥散和张量成像
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。
D S0 S0 * exp(-g2G2d2(D-d/3)D) exp(b ADC )
=
=
S S
*
b=0
b=1200 s/mm2
MR弥散和张量成像
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
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
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
•
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
DWIADC图源自eADC图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
MR弥散和张量成像
谢
谢！
MR弥散和张量成像
• 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