DWI基本原理及其在脑部疾病中的应用PPT医学课件

DWI基本原理及其 在脑部疾病中 的应用1内容 DWI概述 原理 扩散现象 DWI成像基本原理 DWI图像的影响因素 DWI常见伪影 目前常用的 DWI序列 DWI上高信号病变 正常脑组织 在脑部疾病中的应用2DWI概述l MR扩散加权成像（ diffusion-weighted imaging, DWI）是 20世纪 90年代初中期发展起来的 MRI新技术，国内于 90年代中期引进该技术并在临床上推广应用。l DWI提供真实描述组织水分子扩散相对速度的图象对比。l 与传统的 MR技术不同，它主要依赖于水分子的运动而不依赖于自旋质子密度、 T1或 T2。l 是目前唯一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法。3原理4扩散 （ diffusion） 的概念扩散（ 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。5DWI技术就是检测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等信息间接反映组织微观结构的变化。6 在自旋回波 T2WI的基础上，在某一方向上施加一对大小相等、方向相反的梯度脉冲。 如果水在体素内能自由移动（扩散），则此处会失相位，因此信号降低。反之如果水的弥散受限制则很少失相位，因此信号较高。 在相应的方向上测量水分子的运动。DWI基本原理7扩散梯度8扩散加权梯度与 SE序列融合时90 180 RFs Gs扩散梯度 扩散梯度m 两个扩散敏感梯度位于 180的两侧9扩散加权梯度与 GRE序列融合时RFs Gs扩散梯度扩散梯度m 两个扩散敏感梯度场极性相反，互相抵消10计算公式S2=S1exp(-b .ADC)ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2) S1、 S2 不同 b值时的 DWI信号强度 exp 指数函数 b 扩散敏感系数 ADC 表观弥散系数DWI参数11扩散敏感系数 bl 定义：成像序列对弥散运动表现的敏感程度，反映弥散加权的程度，单位 s/mm2 。l 与施加的弥散敏感梯度场强、持续时间和间隔时间有关。12l“表观 ”：为组织内许多复杂过程的平均测量lADC是不同方向的分子弥散运动的速度和范围，反映水分子移动的自由度lADC值主要根据 DWI图像上的信号强度的变化来计算， 由两幅不同 b值（ 0， 1000）的图像计算得出 ： ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)表观扩散系数 ADCApparent diffusion coefficient 13DWI 和 ADC的图像对比 一般情况下， ADC图主要反映水分子扩散的幅度，其黑白度往往与 DWI相反。 ADC值下降， DWI像呈高信号 -扩散受限。14DWI 和 ADC的图像对比ADCDWI15急性 /亚急性期脑梗死，细胞毒性水肿为主， ADC值降低， DWI为高信号，扩散受限。DWI 和 ADC的图像对比16多发性硬化DWI高信号ADC稍高信号17DWI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。18DWI图像的影响因素 DWI信号强度的数学公式可以表达为：SDW r (exp-TE/T2)exp(-bD)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 。19DWI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。20DWI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。 但一般当 b值 500 s/mm2时可基本消除血流灌注对 DWI及ADC值测量的影响。 脑组织的 b值选择范围一般为 800-1500 s/mm2 。21DWI图像的影响因素 b 值 随着 b值增加，扩散加权信号的权重加大，且较高的 b值能够增加病灶和正常组织之间的对比度，但同时 DWI信号强度减低，图像整体的信噪比逐渐减低。22DWI图像的影像因素 T2 在 b值一定的情况下， DWI图像实际上是由 组织内水分子的扩散加权信号 和 T2加权信号 两种成分的权衡构成。23DWI图像的影像因素 T2 T2效应： T2效应嵌合于 DWI中 ,T2干扰使 DWI并不能准确反映病灶的扩散特征。l T2透射（ shine-through）效应l T2廓清（ washout）效应l T2暗化（ blackout）效应24T2效应的消除l 生成 ADC图 或 指数 ADC(eADC)图 均可 消除 T2效应，来 反应组织真实的扩散情况。25T2-FLAIRT DWIADC图 eADC图GE的后处理软件平台能提供 eADC 图，既去除 T2效应的干扰，又保留了 DWI图像固有的对比特征。文献发现，两个参数诊断效能相当，并且 eADC有更好的图像对比度。26T2透射 （ shine-through） 效应l 当受检组织的 T2值明显增高时 ,会在 DWI上有明显的 T2图象对比存在，称之为 T2穿透效应，有时会造成扩散受限的假阳性表现。l 该术语常用来专指 T2高信号对 DWI中观察到的高信号的贡献。27急性 /亚急性期脑梗死，细胞毒性水肿为主。表现为病变区扩散受限（低 ADC值），同时该区域水分增多， T2WI 为高信号，虽然 DWI图像上为高信号，但要考虑这种高信号是扩散受限信号叠加了 T2WI的高信号。T2透射 （ shine-through） 效应28T2透射 （ shine-through） 效应脑桥出血致肥大性下橄榄核变性， ADC值增高， T2为高信号，由于 T2透射效应， DWI为高信号。ADC值增高，表明扩散不受限，如果只分析 DWI高信号容易造成扩散受限的假阳性结论。T2 ADC DW