DWI.DTI的原理和臨床應(yīng)用

彌散加權(quán)成像DWI原理和臨床應(yīng)用,彌散現(xiàn)象(Diffusion)水分子的熱運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)隨機(jī)和無(wú)規(guī)律人體組織大部分是水彌散系數(shù)(DiffusionCoefficience,D)衡量水分子彌散的程度，彌散系數(shù)越大，水分子彌散的距離越大。組織的病變引起彌散系數(shù)的變化，用表觀彌散系數(shù)來(lái)表示。,彌散現(xiàn)象,彌散的影響因素組織結(jié)構(gòu)生化特性溫度外加使局部組織運(yùn)動(dòng)的因素彌散的測(cè)量生物、物理方法放射活性或熒光標(biāo)記核磁共振成像（目前在人體上進(jìn)行水分子彌散測(cè)量與成像的唯一方法）,彌散現(xiàn)象,成像原理基本脈沖序列：SEEPI磁共振彌散成像在原有脈沖序列的基礎(chǔ)上加上一對(duì)梯度脈沖，此梯度脈沖即水分子彌散的標(biāo)記物。,彌散成像原理,b=2G2(/3),b值是反映附加梯度場(chǎng)性質(zhì)的參數(shù),彌散加權(quán)成像中的彌散運(yùn)動(dòng),水分子彌散程度決定了信號(hào)降低的程度，通過(guò)測(cè)量信號(hào)降低的程度反算彌散系數(shù)；反之，水分子彌散受限的程度決定了信號(hào)增高的程度，通過(guò)測(cè)量信號(hào)降低的程度反算彌散系數(shù)；,彌散圖像的影響因素,ADC：表觀彌散系數(shù),T2WI,B=0DWI,B=1000,彌散圖像的影響因素,體內(nèi)各種因素的變化影響彌散運(yùn)動(dòng)呼吸、心跳、毛細(xì)血管灌注、組織結(jié)構(gòu)等T2透過(guò)效應(yīng)（T2shinethrough)由于DWI圖像以SE-EPI序列掃描，含有不同程度的質(zhì)子加權(quán)和T2成分，不能真正反映腦組織的彌散系數(shù)彌散圖像包含有T2、質(zhì)子和彌散程度變化的綜合信息,ADC：表觀彌散系數(shù),彌散梯度場(chǎng)、b值和ADC值,b=0,b=1200s/mm2,脈沖序列的選擇,脈沖序列SEEPI彌散加權(quán)像：信號(hào)的衰減與彌散系數(shù)有很好的相關(guān)性GREEPI彌散加權(quán)像：信號(hào)的衰減與彌散系數(shù)、組織的T1、T2時(shí)間、翻轉(zhuǎn)角有關(guān)，很難測(cè)出彌散系數(shù)的精確值。GRE掃描很快，不能加載幅度大、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的梯度,中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用TE=70ms保證彌散加權(quán)像圖像的信噪比，TE應(yīng)等于T2。在1.5T磁共振中，腦組織的T2值最大為180-200ms。b=1000ZOOM線圈相位校正，優(yōu)化TE選項(xiàng)，Asset,彌散加權(quán)成像的應(yīng)用,病變組織彌散改變的病理基礎(chǔ)彌散加權(quán)成像在急性腦梗塞中的應(yīng)用和影像學(xué)表現(xiàn)T2透過(guò)效應(yīng)(T2ShineThrough)GE獨(dú)有的指數(shù)表觀彌散系數(shù)：eADC彌散加權(quán)成像在臨床上的應(yīng)用范圍,彌散改變的病理基礎(chǔ),組織內(nèi)影響水分子彌散的因素細(xì)胞內(nèi)外的體積變化水分子通過(guò)細(xì)胞膜的滲透作用細(xì)胞外間隙形態(tài)的改變,彌散系統(tǒng)的正常范圍,表觀彌散系統(tǒng)的正常范圍自由水的ADC值大約為2.5x10-3mm2/s正常腦組織的ADC值為0.7-0.9x10-3mm2/s腦組織急性病變的ADC值多為降低腦組織亞急性或慢性病變的ADC值多為升高ADC異常變化的上下限為0.4x10-3mm2/s2.5x10-3mm2/s,急性腦梗塞彌散成像,急性腦梗塞的彌散表現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)缺血表現(xiàn)（3小時(shí)）ADC圖顯示異常降低DWI顯示異常高信號(hào)T2WI未見(jiàn)異常血腦屏障輕微破壞，間質(zhì)水腫（3-8小時(shí)）ADC圖無(wú)變化，仍是降低DWI顯示異常信號(hào)的范圍增大T2WI有范圍小于DWI的異常信號(hào)血腦屏障明顯破壞（812小時(shí)）ADC圖顯示的異常降低輕度增高DWI顯示異常高信號(hào)T2WI與DWI顯示同樣的異常高信號(hào)血管源性水腫加重，間質(zhì)水腫明顯（12小時(shí)以后）ADC圖無(wú)變化DWI顯示異常高信號(hào)（面積無(wú)變化）T2WI與DWI顯示同樣的異常高信號(hào),急性腦梗塞彌散成像,35分鐘,3小時(shí),7小時(shí),腦缺血的演變過(guò)程,1W2W3W4W,T2透過(guò)效應(yīng)ShineThrough,絕大多數(shù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床病例表明ADC的下降開(kāi)始于梗死后5min，較正常低35-60%隨后降低的ADC值逐漸升高，5-10天左右達(dá)到一假性正?；憩F(xiàn)ADC值逐漸增加并高于正常值,彌散圖像是多種因素綜合形成的對(duì)比度彌散圖像包含有T2、質(zhì)子和ADC值變化的綜合信息，我們把T2及質(zhì)子的對(duì)比度在彌散圖像上反映的現(xiàn)象稱(chēng)為透過(guò)效應(yīng)（shinethrough)。Shinethrough在梗死性病變發(fā)生一周左右，對(duì)彌散圖像的對(duì)比度其主要作用。,急性腦梗死一周內(nèi)彌散圖像對(duì)比度的決定因素,T2透過(guò)效應(yīng)ShineThrough,eADC,eADC的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)eADC=Sb=1000/Sb=0eADC圖的信號(hào)對(duì)比度較ADC圖高病變部位的邊界顯示清晰應(yīng)用方便，病變的表現(xiàn)與DWI圖像一致，符合臨床觀察習(xí)慣,GE引入獨(dú)特的eADC值概念,DWIADC圖eADC圖,彌散成像臨床應(yīng)用,臨床病例,皮層梗死,臨床病例,陳舊瘢痕,T1+C,彌散成像其他臨床應(yīng)用,彌散成像臨床應(yīng)用,彌散成像DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用,急性超早期腦梗塞腫瘤，主要用于鑒別液化或含有液體的腫瘤膿腫囊腫腫瘤囊變癲癇Parkinson病等變性性疾病指導(dǎo)臨床治療,彌散成像臨床應(yīng)用,彌散成像在乳腺中的應(yīng)用,惡性腫瘤的ADC均明顯降低良性病變的ADC無(wú)明顯降低與MR增強(qiáng)掃描的效果一致,彌散成像在腹部的應(yīng)用,不利因素：運(yùn)動(dòng)，T2時(shí)間過(guò)短（50ms），SNR下降主要用于囊性病變的鑒別囊腫、血管瘤、膿腫、肝細(xì)胞癌測(cè)ADC圖時(shí)的b值差可以反應(yīng)實(shí)性腫瘤的血供含水豐富的腎臟具有較高的ADC值,彌散成像其他臨床應(yīng)用,eADC,ADC,結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移,彌散張量成像DTI原理和臨床應(yīng)用,彌散運(yùn)動(dòng)的方向性,彌散的各向同性在均一狀態(tài)下，水分子彌散運(yùn)動(dòng)在各個(gè)方向是相同的各方向彌散運(yùn)動(dòng)的向量軌跡為球形,彌散的各向異性在非均一狀態(tài)受屏障和生化特性的影響，水分子彌散運(yùn)動(dòng)在各個(gè)方向有差異各方向彌散運(yùn)動(dòng)的向量軌跡為橢球形,彌散運(yùn)動(dòng)的方向性,中樞神經(jīng)系統(tǒng)彌散運(yùn)動(dòng)的各向異性彌散運(yùn)動(dòng)受本身組織生化特性的影響彌散運(yùn)動(dòng)受到細(xì)胞外各種結(jié)構(gòu)的影響,腦白質(zhì)纖維彌散運(yùn)動(dòng)的各向異性神經(jīng)元軸突的髓鞘和軸突的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)是影響彌散運(yùn)動(dòng)的方向垂直于神經(jīng)纖維走行方向的彌散受髓鞘和神經(jīng)束膜的限制平行于神經(jīng)纖維走行方向的彌散受軸突內(nèi)、線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、神經(jīng)絲等細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的影響,水分子垂直于神經(jīng)纖維走向的彌散運(yùn)動(dòng)困難水分子平行于神經(jīng)纖維走向的彌散運(yùn)動(dòng)容易,彌散運(yùn)動(dòng)的方向性,彌散敏感梯度的方向性,DWI脈沖序列在三個(gè)方向上施加彌散敏感梯度（上下，左右，前后）三套彌散圖像取其平均值，獲得各向同性彌散圖像各向同性彌散圖像不包含彌散的方向信息DWI圖像消除了各向異性的影響,DTI在多個(gè)方向上施加彌散敏感梯度，分別感受不同方向的彌散運(yùn)動(dòng)，獲得不同彌散方向的多個(gè)彌散圖像至少6個(gè)方向，最多55個(gè)方向，方向越多，感受到的彌散運(yùn)動(dòng)方向越多圖像后處理獲得彌散的各向異性圖像DTI圖像突出強(qiáng)調(diào)彌散的各向異性，圖像的對(duì)比度反映了成像平面內(nèi)水分子彌散的各向異性,彌散張量成像,DTI圖像反映腦白質(zhì)纖維素的走行方向垂直于神經(jīng)纖維走行方向的彌散困難平行于神經(jīng)纖維走行方向的彌散容易DTI圖像反映了水分子在腦實(shí)質(zhì)空間內(nèi)向各個(gè)方向進(jìn)行彌散運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)方向,DTI圖像各向異性的參數(shù)部分各向異性值（FA）相對(duì)各向異性（RA）容積率各向異性（VA）各向異性指數(shù)（AI）彌散張量的本征值（E）,彌散張量成像,彌散張量成像,DTI成像參數(shù)高密度相控陣線圈，高SNRZOOM梯度線圈DW-EPI序列TR=2000，掃描時(shí)間與掃描層數(shù)之間的協(xié)調(diào)TE=80msB=100025個(gè)方向優(yōu)化TE選項(xiàng)ASSET128X128，NEX=25mm層厚，0mm間距,臨床應(yīng)用,腦發(fā)育腦發(fā)育，髓鞘形成的過(guò)程中，腦白質(zhì)FA值逐漸增加衰老時(shí)，腦白質(zhì)FA值下降腦梗塞早期腦梗塞，ADC值下降，F(xiàn)A值下降中晚期，F(xiàn)A值升高，結(jié)合腦灌注成像，預(yù)測(cè)腦梗塞的預(yù)后腦梗塞時(shí)，腦白質(zhì)各向同性受損較灰質(zhì)更為嚴(yán)重多發(fā)性硬化急性期，ADC和FA均下降慢性期，組織丟失使ADC增加，神經(jīng)膠質(zhì)增生和炎性反應(yīng)ADC升高，F(xiàn)A值雖下降但比急性期高斑塊內(nèi)FA值最低，周?chē)鷧^(qū)域FA值逐漸升高FA圖像上異常信號(hào)大于T2W的高信號(hào)區(qū)