磁共振弥散加权像的临床应用

关于磁共振弥散加权像的临床应用第1页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

概念弥散是自然界中最基本的物理现象，指分子的不规则随机运动，即布朗运动。通常用于描述分子等颗粒由高浓度向低浓度区扩散的微观运动。DWI上水分子随机微观运动的大小用弥散系数来描述，单位为平方毫米／秒。弥散系数越大，代表分子弥散运动越强。第2页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

DWI基本原理物理基础人体中大约有70％的水，与DWI有关的弥散主要指体内水分子（包括自由水和结合水）的随机位移运动。水分子随机运动过程中不断相互碰撞，每次碰撞后水分子发生偏向并旋转，使其位置与运动方向发生随机变化。在存在浓度梯度情况下，分子弥散运动遵循一定规律（Fick’s定律）。即在无外力作用下，分子总是从浓度高的一方向浓度低的一方位移。受限弥散细胞膜或大分子蛋白等生物组织中的天然屏障使得水分子的弥散受到限制，称为受限弥散（ristricteddiffusion)。第3页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

弥散方式各向同性弥散在均匀介质中，水分子任何方向的弥散系数都相等，称为各向同性弥散(isotropicdiffusion)，即弥散不受方向的限制。各向异性弥散同一介质在三个弥散梯度方向（相位、层面和读出方向）上呈现不同的弥散运动，引起不同的信号表现，称为各向异性弥散（anisotropicdiffusion)。第4页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三DWI信号形成机制活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、细胞内和跨细胞运动以及微循环（灌注），细胞外运动和灌注是组织DWI信号衰减的主要原因。组织内水分子的随机运动越多，在DWI中的信号衰减越明显。自由水比固体组织有极高的弥散系数，导致信号大量丢失，在DWI上呈明显低信号。DWI是在常规MRI序列的基础上，在X、Y、Z轴三个互相垂直的方向上施加弥散敏感梯度，从而获得反映体内水分子弥散运动状况的MR图像。优点：1、明显减少成像时间；2、降低运动伪影——propeller技术应用；3、增加因分子运动而使信号强度变化的敏感性。定量指标：DWI图ADC图第5页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三弥散定量指标（DWI.ADC）DWI定量分析弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织中分子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、RF脉冲等因素均可影响测得的弥散系数，是目前在活体上测量水分子弥散运动与成像的唯一方法ADC表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficient）—DWI上测得的生物组织整体结构特征的弥散系数，反映水分子弥散和毛细血管微循环（灌注）的人工参数。ADC是水分子移动的自由度。

ADC＝[ln(S1/S2)]/(b2-b1)ln为自然对数。S为某一弥散敏感系数（b）下的信号强度，S1和S2代表两个不同b值感兴趣区的信号强度。b值——弥散加权程度（弥散敏感系数）。b=(γδA)(-δ△／3)γ为旋磁比，δ、△、A分别为扩散梯度持续时间、间隔时间及强度，b值单位为秒/平方毫米。临床应用中一般固定δ、△、γ，仅通过改变A的大小而获得不同的b值。第6页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三b值受灌注影响大，小b值主要反映局部组织的微循环血流灌注，测得的ADC值不稳定。b=0产生无弥散权中的T2像。大b值所测得ADC值受血流灌注影响小，较好反映组织内水分子的弥散运动。即b值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的信噪比相应的下降。通常b值取1000s/mm3，成二组图像：b=0和b=1000。DWI图：弥散受限组织和长T2组织均表现为高信号。——不是纯粹的弥散图，包含T2WI成分。（脑脊液是黑ADC图：弥散程度高的组织信号高（亮），弥散受限组织表现为低信号。（脑脊液是白的）eADC图：弥散受限组织信号高，自由弥散组织信号低——消除了T2穿透（shinethrough）效应的影响。（脑脊液是黑的）DWI，b=1000DWI，b=0ADC第7页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

DWI的临床应用中枢神经系统骨骼肌肉系统肝脏乳腺卵巢子宫肾脏；前列腺心脏血第8页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

中枢神经系统超急性期和急性期脑缺血感染脱髓鞘病变肿瘤第9页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三DWI早期诊断脑缺血机理缺血后几分钟钠-钾泵功能失调

细胞内钠、水潴留

水分子扩散下降（ADC值下降）

局部区域信号增高（DWI）第10页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三病例1：张壮上，男性，第11页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

超急性期和急性期脑缺血DWI对超急性和急性脑梗塞的检出敏感性为88％～100％，特异性为86％～100％。能够鉴别新鲜与陈旧性梗塞灶，并能评估预后。存在假阴性（病灶较小、空间分辨率有限）和假阳性（磁敏感效应所致）。对新生儿急性缺血缺氧性脑病显示敏感，且能准确预测病灶范围。对一过性缺血发作（TIA）显示优于常规MRI。第12页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三病例2：邓碧莹，女，岁T1第13页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三病例3：翟国开，男，岁第14页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三病例4，黎自军，男，岁第15页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三病例5，粟素群，女第16页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

感染

化脓性感染：脓腔于DWI呈均匀高信号，ADC降低——弥散受限，与脓液的高粘滞度和脓肿的多细胞性有关。对细菌性脑膜炎并发的硬膜下（外）积脓和炎性渗出物有鉴别诊断意义，从而有利于指导临床治疗。一定程度上鉴别疱疹性脑炎和颞叶浸润性胶质瘤。第17页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三脱髓鞘病变多发性硬化（MS）：分期：急性期DWI呈高信号，慢性病灶呈等信号，急性期硬化斑ADC明显高于慢性硬化斑。可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。第18页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三

肿瘤鉴别鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿：蛛网膜囊肿——DWI低信号，ADC明显高信号；表皮样囊肿——DWI高信号，ADC类似脑实质低于CSF信号。鉴别脑脓肿和肿瘤囊变（坏死）。胶质瘤分级。表皮样囊肿术后残存脑脓肿多形胶质母细胞瘤第19页，讲稿共22页，2023年5月2日，星期三肝脏MR扩散成像

DWI是目前唯一能在活体上进行分子扩散测量，分析内部结构及组织成分，反映活体组织功能状态的功能性成像EPI技术+脂肪抑制（FS），选择不同的b值（100，500，1000s/mm2）。ADC值测量：