（优质课件）DWI基本原理及其在脑部疾病中的应用

1、DWI基本原理及其在脑病中的应用，1，内容，DWI摘要原理扩散现象DWI图像基本原理DWI图像的影响因素DWI中常见的伪影现在常用的DWI序列DWI高信号病变正常脑组织在脑病中的应用，2，DWI摘要， MR扩散加权成像(diffusion-weighted imaging DWI )是1990年代中学期发展的MRI新技术，国内在90年代中期引进了该技术，并在临床上普及。 DWI提供了实际表现组织水分子扩散相对速度的图像比较。 与传统的MR技术不同，它主要依赖水分子的运动，而不依赖于自旋质子密度、T1或T2。 是目前唯一能检测生物组织内水分子扩散运动的无创方法。 3、原理、4、扩散(diffus

2、ion )的概念、扩散(diffusion )是指，分子的热能被激发，使分子产生微观、随机的平移运动，并使其碰撞，从而被称为分子的热运动和布朗运动。 5、DWI技术是检测扩散运动的方法之一，因为一般的人体MR成像对象是质子，主要是水分子中的质子，所以DWI技术实际上通过检测人体组织中水分子扩散运动受到限制的方向和程度等信息来间接地反映组织微观结构的变化。 6、除了自旋回波T2WI外，还在某个方向上施加大小相等、反方向的梯度脉冲。 如果水在体素内自由移动(扩散)，则在此相位消失，信号下降。 相反，如果水的分散受到限制，则很少失去相位，所以信号很高。 在适当的方向上测量水分子的运动。 当DWI的基

3、本原理、7、扩散梯度、8、扩散加权梯度与SE序列融合时，90、180、RF、s、Gs、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，、 两个扩散敏感梯度场的极性相反，相互抵消. 10，式s2=s1exp (-b.ADC ) ADC=ln (S2/S1 )/(B1-B2 ) S1，S2计算不同的b值时的DWI信号强度exp指数函数b DWI参数，11，扩散敏感系数-b，定义：图像序列对分散运动表现的灵敏度，分散加权的程度，反映单位s/mm2。 与施加的色散敏感梯度的电场强度、持续时间、间隔时间有关。 12、“外观”:组织内许多复杂过程的平均测量ADC是不同方

4、向的分子色散运动的速度和范围，反映水分子移动的自由度ADC值主要由DWI图像上的信号强度的变化计算，由两个不同b值(0，1000 )的图像计算： ADC=ln (S2/S1 )/(比较外观扩散系数- adcapparaentdiffusioncoefficient，13，DWI和ADC的图像，一般来说，ADC图主要反映水分子扩散的宽度，黑白度通常与DWI相反。 ADC值下降，DWI图像以高信号限制扩展。 以14、DWI和ADC图像比较、ADC、DWI、15、急性/亚急性期脑梗死、细胞毒性水肿为主，ADC值下降，DWI高信号限制扩散。 比较DWI和ADC图像，16，多发性硬化DWI高信号ADC应

5、该是稍高的信号，17， DWI图像的影响因素是水分子扩散自由的区域，检测到的DWI信号应该是低的信号，同时测定了高的ADC值。 但在临床实践中，我们看到的DWI影像实际上受到组织T1、T2以及毛细血管灌注等各种因素的影响，DWI影像并不理想。 18、DWI图像的影响因素，DWI信号强度的数学式SDW r (exp-TE/T2)exp(-bD) SDW能表现为DWI信号强度的r是质子密度d是水分子的扩散系数DWI的信号强度，主要依赖于组织内的水分子的扩散系数(d )和T2及扩散敏感梯度系数b的值。 另外，当DWI图像的影响因素b值、b值为0时，DWI图像近似于T2加权图像。得到小b值的图像的s/

6、n比高，但水分子的扩散运动的检测不高，组织信号的衰减受到其他运动的很大影响，例如由组织血流灌注引起的水分子运动等，这些运动模式对水分子的扩散运动明显较多。20、DWI图像的影响因子b的值，在b的值低的情况下，通过血流灌流等的影响测定的ADC的值越高，另外，b的值越小，测定的ADC的值越高。 但是，一般来说，以b值500 s/mm2，血流灌注对DWI和ADC值测定的影响几乎可以消除。 脑组织的b值选择范围一般为800-1500 s/mm2。 21、以及DWI图像的影响因素b值随着b值的增加而扩展加权信号的权重增加，高b值可以增加病灶与正常组织之间的对比度，但同时DWI信号强度降低，从而整个图像的

7、信噪比逐渐降低。22、DWI图像的影像元素T2，b值一定的情况下，DWI图像实际上由组织内的水分子的扩散加权信号与T2加权信号两个分量的折衷构成。23、DWI图像的影像元素T2、T2效果： T2效果与DWI嵌合，T2干扰不能在DWI上正确反映病灶的扩散特征。 T2透射效果T2清晰效果T2加密效果、24、T2效果的消除，以及ADC图和指数ADC(eADC )图的生成消除T2效果，以反映组织的真实扩展情况。25、T2-FLAIRT、DWI、ADC图、eADC图、GE的后处理软件平台可以提供eADC图，去除了T2效果的干扰，留下了DWI图像固有的对比特征。 文献显示，两个参数诊断性能同等，且eADC

8、具有更好的图像对比度。 如果被检组织的T2值显着提高，则26、T2透射效果在DWI上存在明显的T2图像对比度，并且被称为T2透射效果，这可能导致扩散限制的假阳性表示。 这个术语通常指代T2高信号对在DWI中观察到的高信号的贡献。 以27、急性/亚急性期脑梗塞、细胞毒性浮肿为主。 表现为病变部的扩散限制(低ADC值)，并且该区域的水分变多，T2WI是高信号，DWI图像上是高信号，但该高信号被认为是在扩散限制信号上叠加了T2WI的高信号。 T2渗透效应，28渗透效应，T2渗透效应，因脑桥出血引起的肥大性橄榄核变性，ADC值高，T2为高信号，T2渗透效应，DWI为高信号。 表示ADC值变高，扩散没有

9、限制，仅分析DWI高信号容易得到扩散受到限制的假阳性结论。 T2、ADC、DWI、29、T2廓清(washout )效果，这个术语T2W高信号组织在DWI图像上表现为等信号，组织T2小时长，但同时扩频率增加，因此在T2WI上高信号和ADC值的上升导致的扩加权信号的减少相互抵消常见于血管源性水肿区域。 另外，30，T2轮廓效应，31，T2加密效应，这个术语指示组织T2W明显是由于低信号而在DWI图像上的表示较低的信号。 出血性病变多见铁血黄素沉积等，通常发生顺磁性伪影和细胞密度显着增加的肿瘤、肿瘤样病变(淋巴瘤、神经结节病等)和水分减少的纤维组织，32、T2的黑暗效果、病理诊断淋巴瘤患者细胞序列

10、致密，ADC值下降，病灶内有旧出血，T2低，T2黑暗效果，DWI信号稍低。 33、DWI序列对病灶敏感，当DWI显示高信号时，对我们敏感地发现病灶非常有用。 但是，在DWI没有发现明显异常的情况下，有必要警惕t2waswasteout和T2 blackout效果引起的信号和低信号有可能遮盖病灶。 因此，我们在进行DWI图像分析时，必须结合T2WI图像和ADC/eADC参数图来整合读影。综合判读的重要性，34，常见于DWI中的伪影，基于EPI的DWI能产生与EPI序列相关联的伪影：例如，磁敏感伪影：可见于额窦与颞骨区域中，该伪影导致高阶均匀场线圈涡流伪影：可能引起硬件之间的不匹配，存在很多技术来

11、补偿这种伪影，提高了DWI的质量。 运动伪影，35，磁敏感伪影，36，涡流伪影，37，运动伪影(癫痫发作)，38，成像序列： SE-EPI扩散加权成像，SE扩散EPI成像在临床上最常用EPI技术能够缩短EPI的回波链，大幅缩短TE，大幅减少磁敏感的伪影。 39、PS :专家DWI； 顺序： Blade是基于FSE顺序螺旋桨收集的扩散加权顺序。 优点：图像信噪比更高，空间分辨率高。 可以减轻磁敏感的分散伪影，有利于眼眶、颅底、脑干等部位的观察。 在义齿和手术区残留顺磁性物质的病例中，可以明显减轻金属伪影。 运动Propeller技术可明显地减少或消除运动伪影。 缺点：扫描时间长。 成像序列：螺旋

12、桨分布式加权成像(Propeller DWI )，40，EPI-DWI，Propeller DWI，在气体-骨组织界面上，由于磁场部分的不均匀，可以明显减轻磁敏感伪影，41，EPI-DWI， 影响水分子分散的因素、42、43、水分子在生物组织内的扩散分为三种：细胞内扩散、细胞外扩散、跨膜扩散，扩散运动受到组织结构、细胞内细胞器和组织大分子的影响。 细胞体积的变化细胞外间隙的变化细胞膜渗透作用的变化大分子蛋白质物质的影响44，45，46，47，48，49， DWI高信号(扩散限制)，一、细胞毒性水肿神经元/胶质细胞水肿急性脑梗塞，脑外伤，缺氧性脑病髓鞘水肿MS急性期，中毒性脑病(CO中毒)代谢性

13、脑病(ALD )轴突水肿和弥漫性轴突损伤(DAI) Wallerian变性，50，DWI高信号(扩散限制)，DWI高信号细胞外间隙小的淋巴瘤、原始神经外胚层肿瘤等三种，粘性高的脑脓肿表皮样囊肿凝固性坏死，51，ADC值下降，DWI信号高，扩散受限。 急性/亚急性期脑梗塞细胞毒性水肿，52，缺血缺氧性脑病2天：细胞毒性脑水肿，53，MS急性期细胞毒性水肿，DWI高信号，ADC值下降，多发性急性期细胞毒性水肿，54，弥漫性轴索损伤细胞毒性水肿，弥漫性轴索损伤细胞毒性水肿，ADC值下降，DWI高信号， 55、下橄榄核Wallerian变性-细胞毒性水肿，脑桥出血引起肥大性下橄榄核变性，细胞毒性水肿，

14、ADC值上升，T2为高信号，T2透过效果，DWI为高信号。 56、淋巴瘤扩散受到限制，淋巴瘤(弥漫性大b细胞型)细胞密度高，细胞外间隙小，因此ADC值下降，DWI为高信号，扩散受到限制。 57，脑脓肿-扩散限制，脓液粘度高，扩散限制，ADC值低，DWI为高信号，58，表皮样囊胞-扩散限制，表皮样囊胞，囊液粘度高，扩散限制，ADC值低，DWI为高信号，59，脑弓体病，中心凝固性坏死，粘度高，DWI凝固性坏死-扩散限制，61，正常脑组织分散加权图像，62，正常脑组织DWI信号的特征，基节DWI与低信号正常铁沉积和T2的比较有关的ADC图通常等信号沉积铁引起的磁敏感伪影的差异为高或等信号，63，正常

15、脑组织DWI信号的特征灰质DWI上皮质通常， 比白质信号稍高：有报道称T2对比得到的ADC值大致相等，ADC值随着年龄的增加而增加，但增加幅度小，在脑组织的所有部分都能观察到，白质和豆状核比其他部分稍显着。 64、正常脑组织DWI信号特征、内包后肢、皮质脊髓束、丘脑内侧和小脑上腿DWI常见局部性高信号： T2对比，表现正常，没有临床意义。 ADC图通常表示为均衡信号。 65、正常的脑组织DWI信号特征，脉络丛DWI上与胶样囊变呈明显高信号的ADC图上的信号相应的轻度上升通常比脑白质高，比脑脊液低代表脉络丛凝胶样囊变，与通常年龄相关，66、脉络丛以胶样囊变明显的DWI高信号ADC值比大人高。 不

16、同区域的ADC值变化很大： 1、白质区域的ADC值比灰度区域高。 2 .出生时皮质下的白质ADC值比包括前肢和后肢高，皮质和尾状核ADC值比丘脑和豆状核高。 4 .除脑脊液外，ADC值随着孩子脑组织成熟度的提高而下降。 68，2d脑组织，DWI信号特征，1，白质区的ADC值高于灰度区。 2 .出生时皮质下的白质ADC值高于包括前肢和后肢，皮质和尾状核ADC值高于丘脑和豆状核。 4 .除脑脊液外，ADC值随着孩子脑组织成熟度的上升而下降。 69、脑水肿，定义：脑细胞内或细胞外间隙有水分淤积。 对细胞毒性浮肿、血管源性浮肿、间质性浮肿进行分类的通常的MR图像无法区分浮肿的类型。 DWI和ADC反映脑组织水分子的微观水平的运动，能区分浮肿类型。 70，细胞毒性水肿，定义：通过异常的细胞渗透压调节来摄取细胞内异常液体。 病变细胞灰质神经细胞和神经胶质细胞白质多为神经胶质细胞，严重时可波及轴突(轴索肿胀)和髓鞘(髓鞘内水肿)，DWI显示高信号，ADC值降低，71，细胞毒性水肿常见疾病及其可逆性梗塞：动脉性梗塞：部分可逆性(缺血性半暗带) TIA和静脉梗塞：部分或全部可逆性缺氧缺血性脑病：不可逆创伤性脑损伤：不可逆性癫痫持续状态，