MR弥散加权和张量成像完整版

MR弥散加权和张量成像弥散加权成像DWI原理和临床应用弥散现象(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,DC)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；弥散图像的影响因素ADC：表观弥散系数T2WI,B=0DWI,B=1000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S0S*exp(-g2G2d2(D-d/3)D)=S0

*

exp(-)

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SbADC9001800GG

D弥散梯度场、b值和ADC值b=0b=1200s/mm2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)弥散加权成像在临床上的应用范围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/s弥散成像临床应用临床病例皮层梗死临床病例陈旧瘢痕T2FliarDWIT1+CADCeADC弥散成像其他临床应用弥散张量成像DTI原理和临床应用弥散运动的方向性弥散的各向同性在均一状态下，水分子弥散运动在各个方向是相同的各方向弥散运动的向量轨迹为球形弥散的各向异性在非均一状态受屏障和生化特性的影响，水分子弥散运动在各个方向有差异各方向弥散运动的向量轨迹为椭球形弥散运动的方向性中枢神经系统弥散运动的各向异性弥散运动受本身组织生化特性的影响弥散运动受到细胞外各种结构的影响脑白质纤维弥散运动的各向异性神经元轴突的髓鞘和轴突的细胞内结构是影响弥散运动的方向垂直于神经纤维走行方向的弥散受髓鞘和神经束膜的限制平行于神经纤维走行方向的弥散受轴突内、线粒体内质网、神经丝等细胞内结构的影响－水分子垂直于神经纤维走向的弥散运动困难－水分子平行于神经纤维走向的弥散运动容易弥散运动的方向性弥散敏感梯度的方向性DWI脉冲序列在三个方向上施加弥散敏感梯度（上下，左右，前后）三套弥散图像取其平均值，获得各向同性弥散图像各向同性弥散图像不包含弥散的方向信息DWI图像消除了各向异性的影响DTI在多个方向上施加弥散敏感梯度，分别感受不同方向的弥散运动，获得不同弥散方向的多个弥散图像至少6个方向，最多55个方向，方向越多，感受到的弥散运动方向越多图像后处理获得弥散的各向异性图像DTI图像突出强调弥散的各向异性，图像的对比度反映了成像平面内水分子弥散的各向异性弥散张量成像DTI图像反映脑白质纤维束的走行方向垂直于神经纤维走行方向的弥散困难平行于神经纤维走行方向的弥散容易DTI图像反映了水分子在脑实质空间内向各个方向进行弥散运动的主导方向DTI图像各向异性的参数部分各向异性值（FA）相对各向异性（RA）容积率各向异性（VA）各向异性指数（AI）弥散张量的本征值（E）弥散张量成像彩

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图彩色方向图是使用不同的色彩表示体素内最大本征值走行方向的图像，可以看做是一个二维的纤维结构图直接反映了最大本征值的方向3D纤维束图像则需要通过多个条件的假设才能重建获得，可能因此产生错误一般以蓝色代表头足方向，红色代表左右方向，绿色代表前后方向常使用FA值进行加权，FA值越大的部位色彩越亮典型层面彩

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图临床应用脑发育脑发育，髓鞘形成的过程中，脑白质FA值逐渐增加衰老时，脑白质FA值下降脑梗塞早期脑梗塞，ADC值下降，FA值下降中晚期，FA值升高，结合脑灌注成像，预测脑梗塞的预后脑梗塞时，脑白质各向同性受损较灰质更为严重多发性硬化急性期，ADC和FA均下降慢性期，组织丢失使ADC增加，神经胶质增生和炎性反应ADC升高，FA值虽下降但比急性期高斑块内FA值最低，周围区域FA值逐渐升高FA图像上异常信号大于T2W的高信号区临床应用Alzheimer病颞叶脑白质、胼胝体压部和扣带束的前后部FA值下降癫癎颞叶、海马白质纤维束FA值明显下降垂直于神经纤维轴突方向的弥散各向异性增加脑外伤辅助诊断闭合性脑外伤引起的颅内微环境的变化ADC早期发现局部缺血脑白质改变弥漫性轴索损伤，弥散各向异性下降脑肿瘤脑白质受压移位完整性破坏肿瘤周围白质束分类移位—FA正常或轻度降低，位置异常水肿—FA降