弥散加权成像在中枢神经系统中的应用-左鹏课件

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1、DWI在中枢神经系统中的应用弥散的概念弥散是自然界中最基本的物理现象，指分子的不规则随机运动，即布朗运动。通常用于描述分子等颗粒由高浓度向低浓度区扩散的微观运动。DWI上水分子随机微观运动的大小用弥散系数来描述，单位为平方毫米／秒。弥散系数越大，代表分子弥散运动越强。DWI基本原理物理基础人体中大约有70％的水，与DWI有关的弥散主要指体内水分子（包括自由水和结合水）的随机位移运动。水分子随机运动过程中不断相互碰撞，每次碰撞后水分子发生偏向并旋转，使其位置与运动方向发生随机变化。在存在浓度梯度情况下，分子弥散运动遵

2、循一定规律（Fick’s定律）。即在无外力作用下，分子总是从浓度高的一方向浓度低的一方位移。受限弥散细胞膜或大分子蛋白等生物组织中的天然屏障使得水分子的弥散受到限制，称为受限弥散（ristricteddiffusion)。各向同性弥散在均匀介质中，水分子任何方向的弥散系数都相等，称为各向同性弥散(isotropicdiffusion)，即弥散不受方向的限制；各向异性弥散同一介质在三个弥散梯度方向（相位、层面和读出方向）上呈现不同的弥散运动，引起不同的信号表现，称为各向异性弥散（anisotropicdiffusio

3、n)。DWI信号形成机制活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、细胞内和跨细胞运动以及微循环（灌注），细胞外运动和灌注是组织DWI信号衰减的主要原因。组织内水分子的随机运动越多，在DWI中的信号衰减越明显。自由水比固体组织有极高的弥散系数，导致信号大量丢失，在DWI上呈明显低信号。当水分子弥散正常时，其图像显示等信号改变。当水分子弥散受限制时，DWI上就会出现异常高信号。DWI成像序列SE-EPI（单次激发多层面自旋回波－回波平面加权成像）序列，即在自旋回波序列的基础上在3个互相垂直的方向上于180度脉冲前后分别施

4、加成对的弥散敏感梯度脉冲。优点：1、明显减少成像时间；2、降低运动伪影——propeller技术应用；3、增加因分子运动而使信号强度变化的敏感性。DWI定量分析弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织中分子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、RF脉冲等因素均可影响测得的弥散系数。表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficient，ADC)—DWI上测得的生物组织整体结构特征的弥散系数，反映水分子弥散和毛细血管微循环（灌注）的人工参数。ADC是水分子移动的自由度。在正常脑组织

5、中，水分子向三维空间各个方向扩散的量不同，存在各向异性扩散，水分子在平行于神经纤维的方向较垂直其方向上更易扩散。因此取三个不同方向的DWI上所测的ADC平均值，便可消除各向异性的干扰。b值受灌注影响大，小b值主要反映局部组织的微循环血流灌注，测得的ADC值不稳定。b=0产生无弥散权中的T2像。大b值所测得ADC值受血流灌注影响小，较好反映组织内水分子的弥散运动。即b值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的信噪比相应的下降。通常b值取1000s/mm3，成二组图像：b=0和b=1000。b=0b=1000DWI在临

6、床上最常用于超急性脑梗死的诊断和鉴别诊断目前，DWI开始广泛引用于MS的活动病灶、部分肿瘤、血肿、肉芽肿及脓肿等病变的诊断另外，其他脏器如：肝脏、肾脏、乳腺、脊髓及骨髓等可以进行DWI，提供一定的信息在脑梗塞的超急性期及急性期，病变区的病理变化是细胞毒性水肿，缺血区的总体含水量没有变化，仅仅是细胞内外含水量发生了变化，常规MRI检查（T1WI、T2WI)往往无阳性表现。弥散加权成像（DWI）对急性期，特别是超急性期脑缺血的检测表现出极大的优势，为溶栓和神经保护提供了直观、个体化的影像学信息。急性脑梗塞弥散成像急性脑

7、梗塞的弥散表现细胞内缺血表现（<3小时）ADC图显示异常降低DWI显示异常高信号T2WI未见异常血脑屏障轻微破坏，间质水肿（3-8小时）ADC图无变化，仍是降低DWI显示异常信号的范围增大T2WI有范围小于DWI的异常信号血脑屏障明显破坏（8–12小时）ADC图显示的异常降低轻度增高DWI显示异常高信号T2WI与DWI显示同样的异常高信号血管源性水肿加重，间质水肿明显（12小时以后）ADC图无变化DWI显示异常高信号（面积无变化）T2WI与DWI显示同样的异常高信号一小时内的急性脑梗死右侧大脑中动脉的急性栓塞。在T

8、2WI上，可见到散在的点状高信号影，在DWI上可见到枕叶小点状高信号，伴有ADC值的中度下降(0.48x10-3mm2/sec)。在大脑中动脉的供血区可见到显著的灌注缺损区。6小时后的急性脑梗死广泛的灌注缺损区，伴有小部分“半暗带”7小时DWI对急性及亚急性脑缺血的敏感度及特异度可达88～100％和86~100%,对CT及T2WI不可鉴别的急慢性缺血，DWI