磁共振彌散加權成像

1、2021/3/171磁共振彌散加權成像的原理及臨床應用2021/3/172彌散的概念彌散的概念v彌散是自然界中最基本的物理現(xiàn)象,指分子的不規(guī)則隨機運動,即布朗運動。通常用于描述分子等顆粒由高濃度向低濃度區(qū)擴散的微觀運動。2021/3/173DWI基本原理v物理基礎 人體中大約有70的水,與DWI有關的彌散主要指體內水分子（包括自由水和結合水）的隨機位移運動。在存在濃度梯度情況下,分子彌散運動遵循一定規(guī)律（Ficks定律）。即在無外力作用下,分子總是從濃度高的一方向濃度低的一方位移。v受限彌散 細胞膜或大分子蛋白等生物組織中的天然屏障使得水分子的彌散受到限制,稱為受限彌散（ristricted

2、diffusion)。2021/3/174vDWI信號形成機制 活體組織中,水分子的彌散運動包括細胞外、細胞內和跨細胞運動以及微循環(huán)（灌注）,細胞外運動和灌注是組織DWI信號衰減的主要原因。組織內水分子的隨機運動越多,在DWI中的信號衰減越明顯。 自由水比固體組織有極高的彌散系數(shù),導致信號大量丟失,在DWI上呈明顯低信號。2021/3/175vDWI定量分析 DWI上水分子隨機微觀運動的大小用彌散系數(shù)來描述,單位為平方毫米秒。彌散系數(shù)越大,代表分子彌散運動越強。 彌散系數(shù)直接反映組織的彌散特性,為衡量生物組織中分子彌散程度的絕對值。但受限彌散、彌散時間、血流、運動、RF脈沖等因素均可影響測得的

3、彌散系數(shù)。v 表觀彌散系數(shù)（表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient,ADC)DWI上測得的生物組織整體結構特征的彌散系數(shù),反映水分子彌散和毛細血管微循環(huán)（灌注）的人工參數(shù)。ADC是水分子移動的自由度。2021/3/176 ADCln(S1/S2)/(b2-b1) ln為自然對數(shù)。 S為某一彌散敏感系數(shù)(b）下的信號強度,S1和S2代表兩個不同b值興趣區(qū)的信號強度。 b值彌散加權程度（彌散敏感系數(shù)）。 2021/3/177v b值受灌注影響大,小b值主要反映局部組織的微循環(huán)血流灌注,測得的ADC值不穩(wěn)定。b=0產生無彌散權中的T2像。v大b值所測得ADC值受血

4、流灌注影響小,較好反映組織內水分子的彌散運動。v即b值越大,對水分子運動的檢測越敏感,但圖像的信噪比相應的下降。v通常b值取1000s/mm3,成二組圖像:b=0和b=1000。2021/3/178vDWI圖:彌散受限組織和長T2組織均表現(xiàn)為高信號。不是純粹的彌散圖,包含T2WI成分。（腦脊液是黑的）vADC圖:彌散程度高的組織信號高（亮）,彌散受限組織表現(xiàn)為低信號。（腦脊液是白的）2021/3/179DWI成像原理v磁共振彌散成像即在已有脈沖序列的基礎上加上一對梯度脈沖,此梯度脈沖即水分子彌散的標記物。最常用的脈沖序列是SE序列v質子在沿梯度場進行彌散運動時,其自旋頻率會發(fā)生改變。結果是回波

5、時間內相位不能重聚,導致信號下降。2021/3/1710 b=0 b=10002021/3/1711DWI臨床應用臨床應用v中樞神經(jīng)系統(tǒng)v腦梗塞v缺血缺氧性腦病v感染v脫髓鞘病變v腫瘤v乳腺 2021/3/1712vDWI在腦梗塞的應用vDWI對超急性和急性腦梗塞的檢出敏感性為88100,特異性為86100。v能夠鑒別新鮮與陳舊性梗塞灶,并能評估預后。v存在假陰性（病灶較小、空間分辨率有限）和假陽性（磁敏感效應所致）。2021/3/1713腦梗死不同時期的腦梗死不同時期的DWI表現(xiàn)表現(xiàn)v超急性、急性期v細胞毒性水腫期或血管源性水腫早期v細胞腫脹,細胞外間隙明顯縮小,水分子彌散嚴重障礙,DWI呈

6、高信號,ADC值減低v亞急性期v血管源性水腫期v組織含水總量較前增加,水分子彌散程度較前增加,DWI呈稍高信號 ,ADC值“假正?；眝慢性期v細胞液化壞死更多,組織含水量更多,ADC值升高, DWI呈低信號,T2WI呈高信號2021/3/1714腦梗死不同時期的腦梗死不同時期的DWI表現(xiàn)表現(xiàn)超急性期6h急性期6h3d亞急性期3d3w慢性期3w3mT2等高高高DWI高極高高等/低ADC低極低低高2021/3/1715超急性期腦梗死（3h）治療3d后2021/3/1716急性期腦梗死（24h）2021/3/1717亞急性期腦梗死（10d）2021/3/1718慢性期腦梗死（3m）2021/3/1

7、719腦缺血的演變過程腦缺血的演變過程v早期梗死:ADC起決定作用,DWI為高信號v亞急性期:血管源性水腫明顯,ADC有所升高,但 T2對比度對DWI有很大作用v后期:T2對DWI的貢獻無變化,但ADC明顯升高,使DWI的信號下降。2021/3/1720ADC曲線的變化規(guī)律v發(fā)病5小時以內-水分子的ADC值開始下降 幾小時內達到最低水平 維持一較低水平 逐漸上升 達峰值v病灶中心區(qū)的ADC值隨時間的延長由低至高,于5-10天出現(xiàn)假性正?；憩F(xiàn)2021/3/1721DWI臨床應用臨床應用v中樞神經(jīng)系統(tǒng)v腦梗塞v缺血缺氧性腦病v感染v脫髓鞘病變v腫瘤 2021/3/1722v對新生兒急性缺血缺氧性

8、腦病顯示敏感,且能準確預測病灶范圍。細胞毒性水腫（缺血缺氧性腦病2d）2021/3/1723DWI臨床應用臨床應用v中樞神經(jīng)系統(tǒng)v腦梗塞v缺血缺氧性腦病v感染v脫髓鞘病變v腫瘤 2021/3/1724v化膿性感染:膿腔于DWI呈均勻高信號,ADC降低彌散受限,與膿液的高粘滯度和膿腫的多細胞性有關。vDWI對細菌性腦膜炎并發(fā)的硬膜下（外）積膿和炎性滲出物有鑒別診斷意義,從而有利于指導臨床治療。vDWI鑒別腦膿腫和腫瘤囊變（壞死）,后者囊性部分于DWI呈低信號,ADC值升高。2021/3/1725腦膿腫2021/3/1726多形膠質母細胞瘤2021/3/1727DWI臨床應用臨床應用v中樞神經(jīng)系統(tǒng)

9、v腦梗塞v缺血缺氧性腦病v感染v脫髓鞘病變v腫瘤 2021/3/1728v多發(fā)性硬化（MS）:分期:急性期DWI呈高信號,慢性病灶呈等信號,急性期硬化斑ADC值明顯低于慢性硬化斑。v可靠鑒別脫髓鞘和梗死灶。2021/3/1729多發(fā)性硬化急性細胞毒性斑塊 2021/3/1730DWI臨床應用臨床應用v中樞神經(jīng)系統(tǒng)v腦梗塞v缺血缺氧性腦病v感染v脫髓鞘病變v腫瘤 2021/3/1731v鑒別蛛網(wǎng)膜囊腫與表皮樣囊腫:蛛網(wǎng)膜囊腫DWI低信號,ADC明顯高信號;表皮樣囊腫DWI高信號,ADC類似腦實質低于CSF信號。2021/3/1732表皮樣囊腫 2021/3/1733蛛網(wǎng)膜囊腫 2021/3/1734表皮樣囊腫2021/3/1735彌散成像在乳腺中的應用2021/3/1736彌散成像在乳腺中的應用v惡性腫瘤的腫瘤細胞生長活躍,繁殖旺盛,細胞密度較高,細胞外間隙小,同時生物膜的限制和大分子物質對水分子的吸附作用也增強 , 惡性腫瘤水分子彌散受限 , ADC均明顯降低v良性病變的ADC無明顯降低2021/3/1737DWI臨床應用臨床應用v中樞神經(jīng)系統(tǒng)v腦梗塞v缺血缺氧性腦病v感染v脫