磁共振彌散加權(quán)成像和彌散張量成像ppt課件

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1、磁共振彌散加權(quán)成像和彌散張量成像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(jī)運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)。通常用于描述分子等顆粒由高濃度向低濃度區(qū)擴(kuò)散的微觀運(yùn)動(dòng)。DWI上水分子隨機(jī)微觀運(yùn)動(dòng)的大小用彌散系數(shù)來(lái)描述，單位為平方毫米／秒。彌散系數(shù)越大，代表分子彌散運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)。彌散的概念1950年——Hahn提出彌散對(duì)MRI信號(hào)強(qiáng)度的影響；1954年——Carr和Purcell以SE序列為基礎(chǔ)測(cè)得水的彌散系數(shù)；1961年——Woessner擴(kuò)展到利用受激回波序列的測(cè)量；1965年——Stejskal和Tanner引入脈沖梯度進(jìn)行彌散敏化；1986年——LeBihan等首次將DW

2、I應(yīng)用于生物組織中。DWI的歷史及進(jìn)展物理基礎(chǔ)人體中大約有70％的水，與DWI有關(guān)的彌散主要指體內(nèi)水分子（包括自由水和結(jié)合水）的隨機(jī)位移運(yùn)動(dòng)。水分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷相互碰撞，每次碰撞后水分子發(fā)生偏向并旋轉(zhuǎn)，使其位置與運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生隨機(jī)變化。在存在濃度梯度情況下，分子彌散運(yùn)動(dòng)遵循一定規(guī)律（Fick’s定律）。即在無(wú)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。DWI基本原理受限彌散細(xì)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（ristricteddiffusion)。各向同性彌散在均勻介質(zhì)中，水分子任何方向的彌散系數(shù)都相等

3、，稱為各向同性彌散(isotropicdiffusion)，即彌散不受方向的限制；各向異性彌散同一介質(zhì)在三個(gè)彌散梯度方向（相位、層面和讀出方向）上呈現(xiàn)不同的彌散運(yùn)動(dòng)，引起不同的信號(hào)表現(xiàn)，稱為各向異性彌散（anisotropicdiffusion)。DWI信號(hào)形成機(jī)制活體組織中，水分子的彌散運(yùn)動(dòng)包括細(xì)胞外、細(xì)胞內(nèi)和跨細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以及微循環(huán)（灌注），細(xì)胞外運(yùn)動(dòng)和灌注是組織DWI信號(hào)衰減的主要原因。組織內(nèi)水分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)越多，在DWI中的信號(hào)衰減越明顯。自由水比固體組織有極高的彌散系數(shù)，導(dǎo)致信號(hào)大量丟失，在DWI上呈明顯低信號(hào)。DWI成像序列SE-EPI（單次激發(fā)多層面自

4、旋回波－回波平面加權(quán)成像）序列，即在自旋回波序列的基礎(chǔ)上在3個(gè)互相垂直的方向上于180度脈沖前后分別施加成對(duì)的彌散敏感梯度脈沖。優(yōu)點(diǎn)：1、明顯減少成像時(shí)間；2、降低運(yùn)動(dòng)偽影——propeller技術(shù)應(yīng)用；3、增加因分子運(yùn)動(dòng)而使信號(hào)強(qiáng)度變化的敏感性。DWI定量分析彌散系數(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(duì)值。但受限彌散、彌散時(shí)間、血流、運(yùn)動(dòng)、RF脈沖等因素均可影響測(cè)得的彌散系數(shù)。表觀彌散系數(shù)（apparentdiffusioncoefficient，ADC)—DWI上測(cè)得的生物組織整體結(jié)構(gòu)特征的彌散系數(shù)，反映水分子彌散和毛細(xì)血管微循環(huán)（灌注

5、）的人工參數(shù)。ADC是水分子移動(dòng)的自由度。在正常腦組織中，水分子向三維空間各個(gè)方向擴(kuò)散的量不同，存在各向異性擴(kuò)散，水分子在平行于神經(jīng)纖維的方向較垂直其方向上更易擴(kuò)散。因此取三個(gè)不同方向的DWI上所測(cè)的ADC平均值，便可消除各向異性的干擾。ADC＝[ln(S1/S2)]/(b2-b1)ln為自然對(duì)數(shù)。S為某一彌散敏感系數(shù)(b）下的信號(hào)強(qiáng)度，S1和S2代表兩個(gè)不同b值興趣區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度。b值——彌散加權(quán)程度（彌散敏感系數(shù)）。b=(γδA)(△-δ／3)γ為旋磁比，δ、△、A分別為擴(kuò)散梯度持續(xù)時(shí)間、間隔時(shí)間及強(qiáng)度，b值單位為秒/平方毫米。臨床應(yīng)用中一般固定δ、△、γ，僅

6、通過(guò)改變A的大小而獲得不同的b值。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(cè)得的ADC值不穩(wěn)定。b=0產(chǎn)生無(wú)彌散權(quán)中的T2像。大b值所測(cè)得ADC值受血流灌注影響小，較好反映組織內(nèi)水分子的彌散運(yùn)動(dòng)。即b值越大，對(duì)水分子運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)越敏感，但圖像的信噪比相應(yīng)的下降。通常b值取1000s/mm3，成二組圖像：b=0和b=1000。b=0b=1000DWI圖：彌散受限組織和長(zhǎng)T2組織均表現(xiàn)為高信號(hào)?！皇羌兇獾膹浬D，包含T2WI成分。（腦脊液是黑的）ADC圖：彌散程度高的組織信號(hào)高（亮），彌散受限組織表現(xiàn)為低信號(hào)。（腦脊液是白的）eADC圖：彌散受限

7、組織信號(hào)高，自由彌散組織信號(hào)低——消除了T2穿透（shinethrough）效應(yīng)的影響。（腦脊液是黑的）中樞神經(jīng)系統(tǒng)超急性期和急性期腦缺血感染脫髓鞘病變腫瘤DWI臨床應(yīng)用DWI對(duì)超急性和急性腦梗塞的檢出敏感性為88％～100％，特異性為86％～100％。能夠鑒別新鮮與陳舊性梗塞灶，并能評(píng)估預(yù)后。存在假陰性（病灶較小、空間分辨率有限）和假陽(yáng)性（磁敏感效應(yīng)所致）。對(duì)新生兒急性缺血缺氧性腦病顯示敏感，且能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)病灶范圍。對(duì)一過(guò)性缺血發(fā)作（TIA）顯示優(yōu)于常規(guī)MRI。DWIADC超急性期腦梗死中樞神經(jīng)系統(tǒng)超急性期和急性期腦缺血感染脫髓鞘病變腫瘤DWI臨床應(yīng)用化膿性感染

8、：膿腔于DWI呈均勻高信