DWI.DTI的原理和臨床應(yīng)用

彌散加權(quán)成像DWI原理和臨床應(yīng)用,彌散現(xiàn)象(Diffusion)水分子的熱運動，即布朗運動隨機和無規(guī)律人體組織大部分是水彌散系數(shù)(DiffusionCoefficience,D)衡量水分子彌散的程度，彌散系數(shù)越大，水分子彌散的距離越大。組織的病變引起彌散系數(shù)的變化，用表觀彌散系數(shù)來表示。,彌散現(xiàn)象,彌散的影響因素組織結(jié)構(gòu)生化特性溫度外加使局部組織運動的因素彌散的測量生物、物理方法放射活性或熒光標記核磁共振成像（目前在人體上進行水分子彌散測量與成像的唯一方法）,彌散現(xiàn)象,成像原理基本脈沖序列：SEEPI磁共振彌散成像在原有脈沖序列的基礎(chǔ)上加上一對梯度脈沖，此梯度脈沖即水分子彌散的標記物。,彌散成像原理,b=2G2(/3),b值是反映附加梯度場性質(zhì)的參數(shù),彌散加權(quán)成像中的彌散運動,水分子彌散程度決定了信號降低的程度，通過測量信號降低的程度反算彌散系數(shù)；反之，水分子彌散受限的程度決定了信號增高的程度，通過測量信號降低的程度反算彌散系數(shù)；,彌散圖像的影響因素,ADC：表觀彌散系數(shù),T2WI,B=0DWI,B=1000,彌散圖像的影響因素,體內(nèi)各種因素的變化影響彌散運動呼吸、心跳、毛細血管灌注、組織結(jié)構(gòu)等T2透過效應(yīng)（T2shinethrough)由于DWI圖像以SE-EPI序列掃描，含有不同程度的質(zhì)子加權(quán)和T2成分，不能真正反映腦組織的彌散系數(shù)彌散圖像包含有T2、質(zhì)子和彌散程度變化的綜合信息,ADC：表觀彌散系數(shù),彌散梯度場、b值和ADC值,b=0,b=1200s/mm2,脈沖序列的選擇,脈沖序列SEEPI彌散加權(quán)像：信號的衰減與彌散系數(shù)有很好的相關(guān)性GREEPI彌散加權(quán)像：信號的衰減與彌散系數(shù)、組織的T1、T2時間、翻轉(zhuǎn)角有關(guān)，很難測出彌散系數(shù)的精確值。GRE掃描很快，不能加載幅度大、時間過長的梯度,中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用TE=70ms保證彌散加權(quán)像圖像的信噪比，TE應(yīng)等于T2。在1.5T磁共振中，腦組織的T2值最大為180-200ms。b=1000ZOOM線圈相位校正，優(yōu)化TE選項，Asset,彌散加權(quán)成像的應(yīng)用,病變組織彌散改變的病理基礎(chǔ)彌散加權(quán)成像在急性腦梗塞中的應(yīng)用和影像學表現(xiàn)T2透過效應(yīng)(T2ShineThrough)GE獨有的指數(shù)表觀彌散系數(shù)：eADC彌散加權(quán)成像在臨床上的應(yīng)用范圍,彌散改變的病理基礎(chǔ),組織內(nèi)影響水分子彌散的因素細胞內(nèi)外的體積變化水分子通過細胞膜的滲透作用細胞外間隙形態(tài)的改變,彌散系統(tǒng)的正常范圍,表觀彌散系統(tǒng)的正常范圍自由水的ADC值大約為2.5x10-3mm2/s正常腦組織的ADC值為0.7-0.9x10-3mm2/s腦組織急性病變的ADC值多為降低腦組織亞急性或慢性病變的ADC值多為升高ADC異常變化的上下限為0.4x10-3mm2/s2.5x10-3mm2/s,急性腦梗塞彌散成像,急性腦梗塞的彌散表現(xiàn)細胞內(nèi)缺血表現(xiàn)（3小時）ADC圖顯示異常降低DWI顯示異常高信號T2WI未見異常血腦屏障輕微破壞，間質(zhì)水腫（3-8小時）ADC圖無變化，仍是降低DWI顯示異常信號的范圍增大T2WI有范圍小于DWI的異常信號血腦屏障明顯破壞（812小時）ADC圖顯示的異常降低輕度增高DWI顯示異常高信號T2WI與DWI顯示同樣的異常高信號血管源性水腫加重，間質(zhì)水腫明顯（12小時以后）ADC圖無變化DWI顯示異常高信號（面積無變化）T2WI與DWI顯示同樣的異常高信號,急性腦梗塞彌散成像,35分鐘,3小時,7小時,腦缺血的演變過程,1W2W3W4W,T2透過效應(yīng)ShineThrough,絕大多數(shù)動物實驗及臨床病例表明ADC的下降開始于梗死后5min，較正常低35-60%隨后降低的ADC值逐漸升高，5-10天左右達到一假性正?；憩F(xiàn)ADC值逐漸增加并高于正常值,彌散圖像是多種因素綜合形成的對比度彌散圖像包含有T2、質(zhì)子和ADC值變化的綜合信息，我們把T2及質(zhì)子的對比度在彌散圖像上反映的現(xiàn)象稱為透過效應(yīng)（shinethrough)。Shinethrough在梗死性病變發(fā)生一周左右，對彌散圖像的對比度其主要作用。,急性腦梗死一周內(nèi)彌散圖像對比度的決定因素,T2透過效應(yīng)ShineThrough,eADC,eADC的應(yīng)用優(yōu)勢eADC=Sb=1000/Sb=0eADC圖的信號對比度較ADC圖高病變部位的邊界顯示清晰應(yīng)用方便，病變的表現(xiàn)與DWI圖像一致，符合臨床觀察習慣,GE引入獨特的eADC值概念,DWIADC圖eADC圖,彌散成像臨床應(yīng)用,臨床病例,皮層梗死,臨床病例,陳舊瘢痕,T1+C,彌散成像其他臨床應(yīng)用,彌散成像臨床應(yīng)用,彌散成像DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用,急性超早期腦梗塞腫瘤，主要用于鑒別液化或含有液體的腫瘤膿腫囊腫腫瘤囊變癲癇Parkinson病等變性性疾病指導臨床治療,彌散成像臨床應(yīng)用,彌散成像在乳腺中的應(yīng)用,惡性腫瘤的ADC均明顯降低良性病變的ADC無明顯降低與MR增強掃描的效果一致,彌散成像在腹部的應(yīng)用,不利因素：運動，T2時間過短（50ms），SNR下降主要用于囊性病變的鑒別囊腫、血管瘤、膿腫、肝細胞癌測ADC圖時的b值差可以反應(yīng)實性腫瘤的血供含水豐富的腎臟具有較高的ADC值,彌散成像其他臨床應(yīng)用,eADC,ADC,結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移,彌散張量成像DTI原理和臨床應(yīng)用,彌散運動的方向性,彌散的各向同性在均一狀態(tài)下，水分子彌散運動在各個方向是相同的各方向彌散運動的向量軌跡為球形,彌散的各向異性在非均一狀態(tài)受屏障和生化特性的影響，水分子彌散運動在各個方向有差異各方向彌散運動的向量軌跡為橢球形,彌散運動的方向性,中樞神經(jīng)系統(tǒng)彌散運動的各向異性彌散運動受本身組織生化特性的影響彌散運動受到細胞外各種結(jié)構(gòu)的影響,腦白質(zhì)纖維彌散運動的各向異性神經(jīng)元軸突的髓鞘和軸突的細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)是影響彌散運動的方向垂直于神經(jīng)纖維走行方向的彌散受髓鞘和神經(jīng)束膜的限制平行于神經(jīng)纖維走行方向的彌散受軸突內(nèi)、線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、神經(jīng)絲等細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的影響,水分子垂直于神經(jīng)纖維走向的彌散運動困難水分子平行于神經(jīng)纖維走向的彌散運動容易,彌散運動的方向性,彌散敏感梯度的方向性,DWI脈沖序列在三個方向上施加彌散敏感梯度（上下，左右，前后）三套彌散圖像取其平均值，獲得各向同性彌散圖像各向同性彌散圖像不包含彌散的方向信息DWI圖像消除了各向異性的影響,DTI在多個方向上施加彌散敏感梯度，分別感受不同方向的彌散運動，獲得不同彌散方向的多個彌散圖像至少6個方向，最多55個方向，方向越多，感受到的彌散運動方向越多圖像后處理獲得彌散的各向異性圖像DTI圖像突出強調(diào)彌散的各向異性，圖像的對比度反映了成像平面內(nèi)水分子彌散的各向異性,彌散張量成像,DTI圖像反映腦白質(zhì)纖維素的走行方向垂直于神經(jīng)纖維走行方向的彌散困難平行于神經(jīng)纖維走行方向的彌散容易DTI圖像反映了水分子在腦實質(zhì)空間內(nèi)向各個方向進行彌散運動的主導方向,DTI圖像各向異性的參數(shù)部分各向異性值（FA）相對各向異性（RA）容積率各向異性（VA）各向異性指數(shù)（AI）彌散張量的本征值（E）,彌散張量成像,彌散張量成像,DTI成像參數(shù)高密度相控陣線圈，高SNRZOOM梯度線圈DW-EPI序列TR=2000，掃描時間與掃描層數(shù)之間的協(xié)調(diào)TE=80msB=100025個方向優(yōu)化TE選項ASSET128X128，NEX=25mm層厚，0mm間距,臨床應(yīng)用,腦發(fā)育腦發(fā)育，髓鞘形成的過程中，腦白質(zhì)FA值逐漸增加衰老時，腦白質(zhì)FA值下降腦梗塞早期腦梗塞，ADC值下降，F(xiàn)A值下降中晚期，F(xiàn)A值升高，結(jié)合腦灌注成像，預測腦梗塞的預后腦梗塞時，腦白質(zhì)各向同性受損較灰質(zhì)更為嚴重多發(fā)性硬化急性期，ADC和FA均下降慢性期，組織丟失使ADC增加，神經(jīng)膠質(zhì)增生和炎性反應(yīng)ADC升高，F(xiàn)A值雖下降但比急性期高斑塊內(nèi)FA值最低，周圍區(qū)域FA值逐漸升高FA圖像上異常信號大于T2W的高信號區(qū)