弥散加权成像DWI-原理和临床应用

弥散加权成像DWI原理和临床应用MR弥散和张量成像弥散现象(Diffusion)•水分子的热运动，即布朗运动•随机和无规律•人体组织大部分是水弥散系数(DiffusionCoefficience,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。弥散现象MR弥散和张量成像弥散的影响因素•组织结构•生化特性•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）弥散现象MR弥散和张量成像成像原理•基本脉冲序列：SEEPI•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。弥散成像原理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1234静止水分子弥散水分子射频场梯度场信号强度9001800弥散梯度场对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图像的影响因素ADC：表观弥散系数T2WI,B=0DWI,B=1000MR弥散和张量成像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（T2shinethrough)•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=&b=0b=1000ADCT2spin弥散DWIADC：表观弥散系数MR弥散和张量成像S0S*exp(-g2G2d2(D-d/3)D)=S0*exp(-)=SbADC9001800GGddD弥散梯度场、b值和ADC值b=0b=1200s/mm2MR弥散和张量成像脉冲序列的选择脉冲序列•SEEPI弥散加权像：•信号的衰减与弥散系数有很好的相关性•GREEPI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，AssetMR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(T2ShineThrough)•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AB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0.4x10-3mm2/s——2.5x10-3mm2/sMR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MR弥散和张量成像急性脑梗塞弥散成像35分钟3小时MR弥散和张量成像脑缺血的演变过程ADC值下降ADC值升高1W2W3W4WMR弥散和张量成像•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（shinethrough)。•Shinethrough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。急性脑梗死一周内弥散图像对比度的决定因素T2透过效应ShineThroughMR弥散和张量成像eADCeADC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GE引入独特的eADC值概念DWIADC图eADC图MR弥散和张量成像谢谢！