DWI的基本原理和临床应用.pdf

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1、DWI的基本原理和临床应用参考资料：复旦大学附属华山医院目录A弥散加权成像的原理（DWI）B弥散张力成像的原理（DTI）C弥散加权成像的临床应用核磁共振技术1950年Hahn首次注意到水弥散对MR信号的影响1954年Carr和Durcell通过SE序列技术用MR发现了弥散1965年Stejskal和Tanner将之发展为可成像、可测量的磁共振技术弥散加权成像原理（Diffusion-weightedimaging，DWI）弥散加权成像原理·弥散加权成像是建立在MRI流动效应基础上的成像方法。·DWI观察的对象是水分子的流动扩散现象。·DWI图像

2、构成反应的水分子弥散的速度，而不是T1或T2的权重。弥散加权成像原理·在均质的水中，水分子的流动扩散是一种完全随机的热运动。·人体组织中，由于存在各种各样的屏障物，水分子的自由流动扩散活动就会受到影响。·依赖于扩散方向的水分子活动称为各向异性，即在水分子活动的各个方向上其扩散规律不是随机均等的，而是有扩散方向上的不均匀性。弥散加权成像原理弥散加权成像原理·在非均一的磁场（空间上不均匀的磁场）环境下，因水分子弥散而产生的质子随机活动会造成MR信号的下降。·在梯度磁场较小时，它的作用是很微弱的。·当在三维空间（X、Y、Z轴）任一方向上使用一预先准备

3、的高场强梯度磁场时，水分子的弥散造成的MR信号改变就不再是微不足道的了，而是“可见的”了。·MR弥散加权成像实际是在MR原有图像对比上出现的一种新的独特的图像对比。弥散加权成像原理DWI的脉冲程序示意图（Stejskal-Tanner技术）弥散加权成像原理第一个梯度脉冲组织内质子失相位弥散慢的水分子第二个再聚焦脉冲弥散快的水分子大部分出现再聚焦不能再聚焦维持原有的信号强度信号降低（相对的高信号）弥散加权成像原理水分子的弥散是分子热运动引起的随机活动，水分子沿一个方向随机“移动”的路径已由Einsten的公式描述：??=2??t式中??为随机“移

4、动”的距离，D为弥散系数。t为观察时间。如果从三维空间来描述水分子的随机“走动”，则公式为：??=6????弥散加权成像原理·在观察时间非常短时，水分子的弥散活动可看作是在纯水中进行，即是随机的活动。但当观察时间延长到水分子的活动足以遇到屏障时，形势就不完全一样了。·D*（表观弥散系数，也称为Apparentdiffusioncoefficient，ADC）代替D。D*的值依赖于观测水分子活动时间的长短，这一时间称为弥散时间Td。·D*的不同取决于Td和屏障的空间大小、几何外形和渗透率。一般地讲，D*要小于水分子活动无限制的弥散系数D，但当Td

5、接近于0或无限大时，D*和D将很接近。弥散加权成像原理在不考虑较小的层面选择梯度磁场时，弥散衰减系数R如下式所示：??=exp−[??2??2??2(??−13??)??∗]式中，??为旋磁比，G是梯度脉冲的振幅，??是振幅宽度，??是梯度脉冲间隔时间。对PGSE来讲Td=??-1/3??设b=??2??2??2Td∗则R=exp-（b??）Td和b值均可调节。弥散加权成像原理弥散加权成像原理在弥散加权成像中，b值和Td可看作是图像对比调节中的窗位和窗宽，选择合适的Td和b值对最大限度地显示弥散的效果有重要的意义。B值的单位是s/mm2，b值不

6、同，弥散所造成的信号差别就不同，b值选的越大，不同弥散状况造成的信号差别就越大。弥散加权成像原理DWI进展·增加信噪比和缩短采集时间（shorterTE’s）·更高的b值，更高的弥散敏感性和减低T2高信号的影响DWI进展Highb-valueDWI弥散张力成像原理（Diffusion-tensionimaging，DTI）弥散张力成像原理·水分子在不同方向上弥散的差别称为各向异性。·DTI是建立在水分子各向异性基础上的成像方法。·DTI不但关心弥散的速度，更关心弥散的方向。弥散张力成像原理沿着神经轴索方向运动的水分子要比跨越神经轴索的水分运动的

7、速度快得多DTI的主要参数??avg平均弥散系数=ADC??surf表面弥散系数??volm容积弥散系数eADC指数ADC=exp（-b??avg）弥散衰减系数R=exp-（b??∗）??∗=ADCDTI的主要参数·RARelativeanisotropy相对各向异性·FAFractionalanisotropy各向异性分数·AIAnisotropyindex各向异性指数DTI图像采集·最短的TE时间·测定方向最少=6最多=55以上·DTIb值最小=50最高=3000s/mm2以上DTI图像采集Diffusion-TensionImaging2

8、5direction，18slicelocationsFADTI图像采集颜色显示法：用不同的颜色来表示不同的方向DTI图像采集椭圆体显示法（Ellip