磁共振弥散加权成像和弥散张量成像学*资料

发布于:2021-10-14 17:06:47

磁共振弥散加权成像和弥散张量 成像 DWI的历史及进展 ? 1950年——Hahn提出弥散对MRI信号强度的影响; ? 1954年——Carr和Purcell以SE序列为基础测得水的弥散系数; ? 1961年——Woessner扩展到利用受激回波序列的测量; ? 1965年——Stejskal和Tanner引入脉冲梯度进行弥散敏化; ? 1986年——Le Bihan等首次将DWI应用于生物组织中。 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(ristricted diffusion)。 ? 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(isotropic diffusion),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(anisotropic diffusion)。 ? 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。 ? DWI成像序列 SE-EPI(单次激发多层面自旋回波-回波*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(apparent diffusion coefficient,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*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*均值,便可消除各向异性的干扰。 ADC=[ln(S1/S2)]/(b2-b1) ln为自然对数。 S为某一弥散敏感系数(b)下的信号强度,S1和S2代表两个 不同b值兴趣区的信号强度。 b值——弥散加权程度(弥散敏感系数)。 b=(γδA)(△-δ/3) γ为旋磁比,δ、△、A分别为扩散梯度持续时间、间隔时间及强度,b值单 位为秒/*方毫米。临床应用中一般固定δ、△、γ,仅通过改变A的大小而获 得不同的b值。 ? 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=0 b=1000 ? DWI图:弥散受限组织和长T2组织均表现为高信号。——不是 纯粹的弥散图,包含T2WI成分。(脑脊液是黑的) ? ADC图:弥散程度高的组织信号高(亮),弥散受限组织表现 为低信号。(脑脊液是白的) ? eADC图:弥散受限组织信号高,自由弥散组织信号低——消 除了T2 穿透(shine through)效应的影响。(脑脊液是黑的) DWI临床应用 ? 中枢神经系统 ? 超急性期和急性期脑缺血 ? 感染 ? 脱髓鞘病变 ? 肿瘤 ? DWI对超急性和急性脑梗塞的检出敏感性为88%~100%, 特异性为86%~100%。 ? 能够鉴别新鲜与陈旧性梗塞灶,并能评估预后。 ? 存在假阴性(病灶较小、空间分辨率有限)和假阳性(磁 敏感效应所致)。 ? 对新生儿急性缺血缺氧性脑病显示敏感,且能准确预测病 灶范围。 ? 对一过性缺血发作(TIA)显示优于常规MRI。 DWI ADC 超急性期脑梗死 DWI临床应用 ? 中枢神经系统 ? 超急性期和急性期脑缺血 ? 感染 ? 脱髓鞘病变 ? 肿瘤 ? 化脓性感染:脓腔于DWI呈均匀高信号,ADC降低——弥散 受限,与脓液的高粘滞度和脓肿的多细胞性有关。 ? 对细菌性脑膜炎并发的硬膜下(外)积脓和炎性渗出物有鉴 别诊断意义,从而有利于指导临床治疗。 ? 一定程度上鉴别疱疹性脑炎和颞叶浸润性胶质瘤。 脑脓肿 DWI临床应用 ? 中枢神经系统 ? 超急性期和急性期脑缺血 ? 感染 ? 脱髓鞘病变 ? 肿瘤 ? 多发性硬化(MS):分期:急性期DWI呈高信号,慢性病 灶呈等信号,急性期硬化斑ADC明显高于慢性硬化斑。 ? 可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。 DWI临床应用 ? 中枢神经系统 ? 超急性期和急性期脑缺血 ? 感染 ? 脱髓鞘病变 ? 肿瘤 ? 鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿:蛛网膜囊肿——DWI低信号, ADC明显高信号;表皮样囊肿——DWI高信号,ADC类似 脑实质低于CSF信号。 ? 鉴别脑脓肿和肿瘤囊变(坏死)。 ? 胶质瘤分级。 蛛 网 膜 囊 肿 表皮

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