最新(医学影像物理学)17Diffusion Imaging教学讲义ppt课件.ppt

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1、(医学影像物理学)17DiffusionImagingDiffusionImaging磁共振扩散成像（diffusionimaging）又称为弥散成像或扩散加权成像（diffusionweightedimaging)。它是根据（水）分子微观运动状况进行成像的方法。测量分子扩散（diffusion）可用于早期估价脑血管故障（比如阻塞）。扩散直接反映分子可活动性（mobility）。至今MRI是唯一能在活体中直接测量分子位移扩散的技术。而且dMRI能反映分子微米量级的运动。关于扩散系数的两种说明费克（Fick）第一/二定律：在扩散物质浓度不太大的

2、情况下，扩散分子流（单位时间通过单位面积的分子数量）与分子浓度n的梯度成正比，D成为扩散系数：爱因斯坦方程：分子位移的方均值与扩散时间成正比。DTI-diffusiontensorimaging扩散尤其是生物系统中的扩散是一个三维过程。由于介质的物理结构不同，或者每个方向对扩散的限制或障碍不同，使得分子的运动方向不一定完全相同。这种现象就是常说的各向异性。显然，扩散的各向异性特点是当不同方向施加扩散梯度时所测表面扩散系数不同的直接原因。扩散张量成像（DTI，diffusiontensorimaging)正是在充分研究各向异性的基础上提出的一种

3、最新扩散成像技术。矩阵计算在各向异性的介质中的扩散，扩散不再是用一个标量即扩散系数来描述，而是用一个张量表示。其定义为：DTI应用PerfusionMRI灌注成像什么是灌注灌注的意义血液流入和流出；灌注是指单位时间流过器官的血体积被器官质量归一化的血流。反映了组织和器官的活性与功能，物质输运和交换情况。灌注测量方法注射外源性示踪剂内源性示踪剂（动脉血流自旋标记）常用顺磁性Gd造影剂。降低T2*对比剂团注示踪法在短时间内快速(3-5ml/s)静脉团注顺磁性造影剂后进行快速扫描，通过测量组织血流量、造影剂通过组织所需的时间等，可以获得灌注图像，计

4、算出组织的灌注功能。例如可通过测量造影剂平均通过脑组织的时间、峰值灌注时间等绘出脑血流图像，评估脑血流(CerebralBloodFlow，CBF)、脑血容积(CerebralBloodVolume，CBV)等，从而有助于肿瘤的定性或复发、癫痫等中枢神经系统疾病的诊断。动脉血流自旋标记ASL可以通过饱和或激励脉冲测量血液流入量，因此ASL除了可以测量CBF、CBV等以外还可以监测药物或其他治疗性措施对脑血流的影响。ASL的优点是可以更精确地评估脑血流，并且可以对同一个患者重复使用，但是方法比较复杂，而且信噪比较低和受磁化率伪影影响，临床应用较

5、少。fMRIfMRI是通过血氧水平依赖(bloodoxygenationleveldependent;BOLD)原理反映血流动力学变化，不涉及放射性元素，具有较好的空间及时间分辨率，可发现健康人群和患病人群的神经功能联系。由于磁共振设备扫描速度的提高及对比剂的应用，使fMRI技术成为检测脑血容量分布的最佳成像方法。BLOCK刺激的设计图像获得（BOLD）,脉冲与成像参数选择后期数据分析处理（SPM）fMRI成像经历两个过程：BOLD原理示意图a示正常情况下血液中氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白；b示任务刺激脑激活后由于血管扩张和血流量明显增多，血液

6、中脱氧血红蛋白相对减少。脱氧血红蛋白有四个不配对的电子，具有顺磁性，可以缩短T2*弛豫时间。Dataanalysis语言任务激活左侧半球前额叶Broca区MagneticResonanceAngiography无创血管造影技术TimeofFlight(TOF)MRAPhaseContrast(PC)MRAMRI的流动现象流动相关增强效应：静态组织反复RF激励，达到饱和；流入流体未受激励，再次激励时信号较静态组织强。相位偏移效应：梯度场下不同位置的自旋核发生不同的相位变化；静止核与自旋核变化不一样。单极性梯度磁场，静态核与运动核产生不同的相位变

7、化。双极性梯度磁场（取向相反的等长等强梯度），静态核产生的相位将被抵消，运动核产生的相位差不能被相互抵消。流动现象补偿GradientMotionRephasing(GMR)预饱和，流入前加预饱和脉冲用于消除流动伪影或优化MRA.TOFMRA在同一个层面内，流入受检层面的血液比部分已饱和的静止组织具有更高的磁化。在每一个成像层面中，由于短TR使静止的组织反复受激发脉冲的激发而致部分饱和；在每一次发射激发脉冲之前，新的未被激发的血液流入成像层面，取代以前处于激发脉冲下的血液；因此，流动的血液比饱和的背景静止组织具有更高的磁化，即更高的信号。在M

8、RA图像上，血液是高信号的，而其他背景组织是低信号的。2D和3DMRAPCMRA通过运动本身的相位改变来显示流动的血液。不同双极性梯度，减影，消除静止背景，相位差转