磁共振弥散技术及临床科研热点分析

MR Diffusion：From Model to Clinical DWI/DTI/TDI/DSI/…

with more direction

扩散/弥散

什么是弥散及弥散系数？

弥散：水分子随机、无规律的热运动，即布

朗运动。

•图A：随机运动，各向同性扩散

•图B：不随机运动，各向异性扩散

弥散系数 (Diffusion Coefficience)：即衡

量分子弥散的程度

•弥散系数越大，单位时间内分子随机运动

距离越大

组织内的分子受限运动

a)自由扩散运动，纯液体

b)有阻碍的扩散运动，细胞外与细胞间

c)受限但是各向同性的扩散，分子在所有方

向上运动一致

d)受限扩散运动，纤维间

梯度对进动的影响

1 2 3

4 静止水分子

弥散水分子

射频场 梯度场

信号强度

900

1800

弥散梯度场对

弥散加权图像各参数之间的关系

SI = SI

× exp （－b × D）

是T2加权的信号强度（或者是b=0 sec/mm2），b代表弥

SI

散敏感因子，D代表弥散系数，其中b大小又等于

b =γ2G2δ2(δ–Δ/3)

γ是磁旋比，G是重力常量，δ是梯度脉冲的宽度，Δ是

两次梯度脉冲的重复时间。

什么是弥散模型？

弥散模型：

弥散程度随弥散时间变化的趋

势及规律。反映了布朗运动的

受限制扩散状况

如表观弥散系数：

如：ADC Map：

Le Bihan提出基于单e指数模型的单次激发SS-EPI 的弥散加权成像模型。 Le Bihan提出双

e指数模型。

Bennett提出拉

伸指数模型。

Basser提出弥散张

量模型（DTI）。

Jensen提出弥散峰

度模型（DKI）。

Resolve分段读出

的EPI序列

segment-readout

EPI的弥散加权成

像模型。

pTX technique for

reduced FOV

DSI 弥散谱成像

TDI 纤维密度成像

弥散加权成像发展史

受限弥散模型：从组织结构

DWI ADC

Anisotropy

FA

ADC

弥散在脑梗塞的应用

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

A B

弥散成像在肿瘤的应用

肿瘤细胞由于失去了“接触抑制”。导致细胞间的空间减小，位于细胞和细胞间的组织液弥散比正常细胞更加受限。

Diffusion弥散加权成像

广东省人民医院梁长虹教授，刘再毅博士团队比较肝

脏扩散加权成像, 自由呼吸，呼吸触发，膈肌导航，

及多次屏气呼吸等四种不同呼吸补偿技术和肝脏解剖

部位对ADC值测量可重复性的影响。结论证实：自由

呼吸DWI技术ADC值可重复性最高，同时扫描时间

相对较短且稳定。

B=50 B=500 B=1000

不同组织灌注状况的影响

DWI

ADC

T2 Perfusion

ADC FA

+

Slow Fast

Anisotropy

IVIM(双指数弥散模型)

DWI

ADC

T2穿透效应

IVIM

灌注效应

双e指数模型弥散加权成像（IVIM）

IVIM模型是由Le Bihan 等人于1986年提出，其基于双e指数模型，可以同时获得灌注和扩散信息。一个快扩散D*，一个慢扩散D，还有快扩散对应的比例系数f。Sungmin Woo等研究显示对于肝细胞肝癌（HCC）

诊断，IVIM 中的D值相对于ADC值其对于区分高级别、低级别肝细胞肝癌更有价值。

3D VIBE 动脉期DWI b=800 ADC map

D map D* map f map

Sungmin Woo, et al. Radiology. 2014

IVIM前列腺肿瘤功能评估

南京医科大学第一附属医院施海彬教授团队使用IVIM技术针对前

列腺癌病理恶性度分级评估，认为D值能够更好地区分高级别与

低级别前列腺癌。

受限弥散模型：从方向性说起…

DWI

ADC

T2 Perfusion

ADC FA

+

Slow Fast

Anisotropy

Anisotropy

组织内扩散的各向异性

DWI ADC T2穿透效应

IVIM

灌注效应

DTI

各向异性

弥散模型的不断改进和拓展

从DWI

说起

神经纤维结构

A = exp(-bD)

DTI&DTT

图像中每个体素的弥散可以描绘一个空间的椭球体根据相邻体素的椭球体方向，可以将其连成一条线，

这条线就可以反映纤维束的方向

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