磁共振弥散加权成像原理及应用

1、7/3/2022 1弥散成像的基本知识弥散成像的基本知识 弥散的基本概念弥散的基本概念 自由水的布朗运动自由水的布朗运动 影响因素影响因素 组织结构组织结构 生化特性生化特性 温度温度 外加使局部组织运动的因素外加使局部组织运动的因素 测量方法测量方法 生物、物理方法生物、物理方法 放射活性或荧光标记放射活性或荧光标记 核磁共振成像核磁共振成像核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法7/3/2022 2弥散加权像的成像原理弥散加权像的成像原理 磁共振弥散成像即在已有脉冲序列的基础上加上一对磁共振弥散成像即在已有脉冲序列的基

2、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。最常梯度脉冲，此梯度脉冲即水分子弥散的标记物。最常用的脉冲序列是用的脉冲序列是SE序列序列 质子在沿梯度场进行弥散运动时，其自旋频率会发生质子在沿梯度场进行弥散运动时，其自旋频率会发生改变。结果是回波时间内相位不能重聚，导致信号下改变。结果是回波时间内相位不能重聚，导致信号下降降b =2G2 (/3 )b值是反映附加梯度场性质的参数值是反映附加梯度场性质的参数b值的与信号衰减成正比值的与信号衰减成正比 MRMR弥散成像的原理弥散成像的原理234静止水分子静止水分子1弥散水分子弥散水分子RFslice信号強度7/3/2022 4组织 A 组织

3、B正常脑组织随机运动的水分子 = 低信号细胞毒性水肿的脑组织运动受限的水分子 = 高信号DW-EPI诊断急性脑梗塞原理7/3/2022 5弥散加权像脉冲序列的确定弥散加权像脉冲序列的确定 SE弥散加权像：弥散加权像： 信号的衰减与弥散系数有关信号的衰减与弥散系数有关 GRE弥散加权像：弥散加权像： 信号的衰减与弥散系数、组织的信号的衰减与弥散系数、组织的T1、T2时间、翻转角度有关。时间、翻转角度有关。因此很难测出弥散系数的精因此很难测出弥散系数的精 确值。确值。 活体研究中，活体研究中，GRE弥散加权像的图像计算的弥散加权像的图像计算的ADC比真正的弥比真正的弥散系数大。散系数大。 GRE扫

4、描很快，不能加载幅度过大、时间过长的梯度扫描很快，不能加载幅度过大、时间过长的梯度7/3/2022 6弥散图像的分析弥散图像的分析 体内各种因素的变化使弥散系数不准确体内各种因素的变化使弥散系数不准确 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等 T2 shine through：由于：由于DWI图像以图像以SE-EPI序列扫描，序列扫描，含有不同程度的质子加权和含有不同程度的质子加权和T2成分，不能真正反映脑成分，不能真正反映脑组织的弥散系数。组织的弥散系数。T2spinADCDWIADC MapeADC Map7/3/2022 7 弥散图像包含有弥散图像包含有T

5、2、质子、和、质子、和ADC值变化的综合信息，值变化的综合信息，我们把我们把T2及质子的对比度在弥散图像上反映的现象称及质子的对比度在弥散图像上反映的现象称为透过效应（为透过效应（shine through). Shine through 在梗死性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。病变发生一周左右，对弥散图像的对比度其主要作用。 再次声明弥散图像是多种因素综合形成的对比度再次声明弥散图像是多种因素综合形成的对比度T2 shine throughT2 shine through效应效应7/3/2022 8弥散图像的分析弥散图像的分析 体内各种因素的变化使弥散系数不准确体内各

6、种因素的变化使弥散系数不准确 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等 T2 shine through：由于：由于DWI图像以图像以SE-EPI序列扫描，序列扫描，含有不同程度的质子加权和含有不同程度的质子加权和T2成分，不能真正反映脑成分，不能真正反映脑组织的弥散系数。组织的弥散系数。T2spinADCDWIADC MapeADC Map7/3/2022 9急性脑梗死弥散图像对比度的统计分析急性脑梗死弥散图像对比度的统计分析ADCADCT2 shine throughSpin density7/3/2022 10急性脑梗死一周内弥散图像急性脑梗死一周内弥散图

7、像 对比度的决定因素对比度的决定因素7/3/2022 11发病发病35分钟的脑卒中分钟的脑卒中7/3/2022 12发病发病3 3小时的脑卒中小时的脑卒中7/3/2022 13发病发病7 7小时的脑卒中小时的脑卒中7/3/2022 14脑缺血的演变过程脑缺血的演变过程7/3/2022 15表观弥散系数变化情况表观弥散系数变化情况 自由水的自由水的ADC值大约为值大约为2.5x10-3mm2/S 正常脑组织的正常脑组织的ADC值为值为0.7-0.9x10-3mm2/S 脑组织急性病变的脑组织急性病变的ADC值多为降低值多为降低 脑组织亚急性或慢性病变的脑组织亚急性或慢性病变的ADC值多为升高值多

8、为升高 ADC异常变化的上下限为异常变化的上下限为0.4x10-3mm2/S 2.5x10-3mm2/S7/3/2022 16急性病变脑梗死急性期ADC值降低eADC图显示为高信号细胞毒性水肿亚急性或慢性病变脑梗死亚急性期ADC值升高ADC图显示为高信号血管源性水肿 不同性质水肿在弥散图像上的差别不同性质水肿在弥散图像上的差别7/3/2022 17弥散图像ADC图eADC图eADCeADC值的引进值的引进7/3/2022 18 eADC = e-bd =Sb=1000 / Sb=0 eADC的图的信号对比度较的图的信号对比度较ADC图高图高 病变部位的边界显示清晰病变部位的边界显示清晰 应用方便，病变的表现与应用方便，病变的表现与DWI图像一致，符合临床观图像一致，符合临床观察习惯察习惯 eADC没有单位，没有单位，ADC有单位，两者无法比较。有单位，两者无法比较。 eADC值值 在临床应用中的优势在临床应用中的优势eADCeADC值的优点值的优点7/