11科室讲座--磁共振弥散加权像的原理及临床
磁共振弥散加权成像原理及应用
磁共振弥散加权成像原理及应用磁共振成像简介磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种医学成像技术，利用磁性共振现象和无线电波信号，对人体进行成像的方法。
它可以非侵入性地获取人体内部的高清图像，对于疾病的诊断、治疗和观察都具有重要的作用。
MRI技术的基本原理是通过利用医学应用中的高强度磁场使得人体内的原子发生共振，从而捕捉并分析自发放射的放射线。
MRI分为多种类型，如结构成像、功能成像、弥散成像等，其中弥散成像应用较为广泛。
弥散成像的概念弥散成像是指通过测量水分子扩散运动的速率和方向，来还原影像图像结果的过程。
水分子扩散运动的速率和方向取决于组织状态。
弥散成像的原理弥散成像通过特定的扫描序列和强度梯度对水分子进行编码，并记录其在空间过程中的移动和扩散。
机体中的水分子扩散在不同生理状态下的扩散系数也不同，因此可以对组织状态进行区分。
弥散成像中，常用的成像模式是弥散加权成像模式，即通过改变弥散梯度在空间上的分布来实现加权，在成像中强调不同的结构。
弥散梯度的方向和强度变化对应不同结构的成像。
弥散加权成像应用弥散加权成像目前应用较广泛，主要用于以下方面：1. 脑部疾病诊断脑部中白、灰物质的分布在MRI影像中很难区分，通过弥散加权成像，利用水分子通过灰色及白色物质所具有的不同的弥散系数，可以区分出正常情况下的脑部组织结构。
帮助医生更准确地进行疾病诊断，如肿瘤、卒中等。
2. 脑干横纹束成像脑干横纹束是连接脑干和大脑皮层的一束神经纤维，不同于其他成像技术如CT，弥散加权成像可以更加明显地显示脑干横纹束的位置和走向。
3. 心脏疾病的检测和评估弥散成像可以对心肌疾病进行评估，包括心肌梗塞和心肌水肿等。
弥散加权成像可见心肌内部分区域中水分子扩散受限，炎性细胞浸润的损伤区域，提高早期发现病变的概率。
弥散加权成像是一种重要的MRI成像技术，利用细微水分子扩散的情况，帮助医生更清晰地了解身体内部器官和组织的情况。
扩散加权像的原理及应用
扩散加权像的原理及应用1. 什么是扩散加权像扩散加权像（Diffusion Weighted Imaging，简称DWI）是一种医学影像技术，用于观察组织中水分子的扩散运动。
它通过测量磁共振（Magnetic Resonance，简称MR）信号在不同梯度方向下的强度变化来获得图像信息。
在DWI图像中，组织中的水分子受到热力运动的影响而出现扩散现象。
通过对水分子的扩散进行评估，可以揭示组织的微观结构和病理变化，有助于诊断和治疗许多疾病，如脑梗死、肿瘤和炎症等。
2. 扩散加权像的原理DWI利用磁共振成像中的梯度脉冲技术，测量组织中水分子的运动速度和方向。
其基本原理是通过梯度磁场改变水分子的自由扩散，然后观察水分子在不同位置的信号强度变化。
具体来说，DWI利用射频脉冲和梯度磁场脉冲对组织中的水分子进行激发和定位。
在扩散过程中，水分子的MR信号会因为扩散作用而发生相位差异，从而导致信号的衰减。
通过不同的梯度方向和不同的梯度强度，可以获取不同的重建图像，用于表示水分子的扩散情况。
3. 扩散加权像的应用DWI在临床上广泛应用于不同领域，为医生提供了重要的辅助诊断工具。
(1) 脑梗死诊断DWI在脑梗死早期诊断中起着关键作用。
由于脑梗死引起的脑组织水分子扩散受限，DWI图像可以显示梗死灶的高信号区域，从而帮助医生尽早进行干预治疗。
(2) 肿瘤检测和评估DWI可用于检测和评估各种肿瘤，包括颅内和颅外肿瘤。
肿瘤组织中的细胞密度较高，导致水分子扩散受限，因此在DWI图像上呈现高信号。
通过对DWI图像的定性和定量分析，可以帮助医生评估肿瘤的侵袭性和治疗反应。
(3) 炎症和感染检测DWI可用于检测和评估炎症和感染性疾病，如髓核周围炎和脊髓炎。
炎症和感染引起的组织细胞增生和炎性渗出会影响水分子的扩散，从而在DWI图像上显示高信号。
(4) 白质病变和脑损伤评估DWI在评估白质疾病和脑损伤方面具有很高的应用价值。
白质病变通常导致水分子扩散的改变，通过DWI图像可以对白质损伤的程度和范围进行评估。
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
否作为判断组织损害的时间及程度的一项独立的新指标， 有待 进一步研究。 &%&%& 腔隙性脑梗塞 腔隙性脑梗塞常由深穿支动脉阻塞引 起， K.)F+2/2’+*’* 则是一种深穿支动脉进行性纤维玻璃样变引起 的弥漫性白质变性， 常伴有多发小的腔隙梗塞灶。 A< 图的特 征性表现为白质各向异性的明显丧失和 <&? 的中度增加， 这 与轴索丢失和胶质增生相一致。 A< 的白质各向异性丧失与临 床表现特别是认知能力的损害程度有一定的相关性。 &%’ 脑白质病 （ :)B7’=B. G>B./+*’*， &%’%! 多发性硬化 :G） :G 具有多种形式 的 &90、 由于血 <&? 和 A< 信号变化。在急性期有增强的斑块， 管源性水肿、 脱髓鞘、 轴索脱失， 弥散明显增加， 在慢性期无强 化的斑块， 组织丢失增加了平均弥散值， 同时神经胶质增生和 轻度炎性反应使弥散降低。因此，A< 在急性期的斑块中要低 于慢性期的斑块， 而且在急性期和慢性期的鉴别中更加精确。
・ 文献综述・
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
盛复庚综述
磁共振弥散张量成像 （ &’(()*’+, -.,*+/ 0123’,3， &-0）主要用 来评价组织结构的完整性， 是功能磁共振成像的一个重要组成 部分。 ! !%! "#$ 的基本原理 磁共振弥散加权成像 （ &’(()*’+,45.’367.8 ’123’,3， &90）
［%］ 值在缺血的脑白质有显著降低， 在脑灰质无明显变化 。 I2,3
磁共振弥散加权成像原理及应用课件
肝脏病变诊断
肝硬化
DWI可观察肝脏硬化的程度和范围，为肝硬化的诊断和治疗提供帮助。
肝癌
DWI可检测到肝癌病灶，并观察病灶内部水分子扩散情况，辅助肝癌的诊断和治 疗效果评估。
其他应用领域
骨骼系统
DWI可用于骨骼系统疾病的诊断，如 骨肿瘤、骨髓炎等。
泌尿系统
DWI可观察肾脏、膀胱等泌尿系统器 官的病变，如肾结石、膀胱癌等。
扩散系数与表观扩散系数
扩散系数
描述水分子的真实扩散能力的参数，受组织微观结构的影响 。
表观扩散系数
在弥散加权成像中测量到的扩散系数，受组织微观结构和磁 场不均匀性的影响。
2023
PART 03
磁共振弥散加权成像的应 用
REPORTING
神经系统疾病诊断
01
02
03
脑梗塞
通过观察DWI图像上病变 部位的信号强度和范围， 早期发现脑梗塞，为及时 治疗提供依据。
癫痫
DWI可检测到脑部癫痫病 灶，为癫痫的诊断和治疗 提供帮助。
神经退行性疾病
如阿尔茨海默病、帕金森 病等，DWI可观察到脑部 结构变化和神经纤维的损 害。
肿瘤鉴别与分级
肿瘤鉴别
DWI可区分良恶性肿瘤，通过观察肿瘤内部水分子扩散程度，为肿瘤性质的判 断提供依据。
肿瘤分级
根据DWI图像上肿瘤信号强度和扩散系数，可以对肿瘤进行分级，评估病情严 重程度。
2023
磁共振弥散加权成像 原理及应用课件
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REPORTING
2023
目录
• 引言 • 磁共振弥散加权成像原理 • 磁共振弥散加权成像的应用 • 弥散加权成像的优缺点 • 未来展望与研究方向
磁共振弥散加权的原理与临床应用
磁共振弥散加权的原理与临床应用
张宗军;黄伟;卢光明
【期刊名称】《医学研究生学报》
【年(卷),期】2004(017)002
【摘要】磁共振(MR)弥散加权(DM)成像与常规核磁共振成像(MRI)不同,它的基础是水分子运动,提供基于脑生理状态的信息,对诊断急性脑梗死的敏感性为94%,特异性为100%,同时能可靠地鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿、硬膜下积脓与积液、脓肿与肿瘤坏死.在颅内其他病变如肿瘤、感染、外伤和脱髓鞘等诊断、鉴别诊断和评价中也能提供一些信息.作为一种有价值的技术,磁共振弥散加权(MRDW)应成为脑卒中检查的首选方法,并建议用于颅内其他病变的研究.
【总页数】3页(P172-174)
【作者】张宗军;黄伟;卢光明
【作者单位】南京军区南京总医院医学影像科,江苏南京,210002;南京军区南京总医院医学影像科,江苏南京,210002;南京军区南京总医院医学影像科,江苏南
京,210002
【正文语种】中文
【中图分类】R445.2
【相关文献】
1.磁共振扩散加权与弥散张量成像原理分析及比较 [J], 张涛
2.磁共振全身弥散加权成像的基本原理及临床应用价值 [J], 刘辉
3.磁共振全身弥散加权成像的基本原理及临床应用效果分析 [J], 刘洪东
4.磁共振弥散加权和灌注加权成像在超急性和急性缺血性脑卒中的临床应用价值[J], 王颖;欧阳雪晖;梁秀琴
5.磁共振弥散加权成像的原理及在神经系统疾病中的临床应用 [J], 张金山;杜贵金因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
磁共振弥散量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用
针对不同伪影来源，采取相应的技术优化措施， 如改进线圈设计、优化序列参数等。
后期处理算法
运用先进的图像处理算法，对采集到的图像数据 进行后处理，以消除或减轻伪影的影响。
提高信噪比和对比度方法研究
高性能硬件设备
采用高场强、高均匀度、高稳定性的磁体及梯 度系统，以提高图像信噪比和对比度。
弥散数据质量控制
开发智能算法对弥散数据进行质 量评估和控制，确保数据的可靠 性和一致性。
多模态数据融合分
析
结合多模态数据，利用人工智能 技术挖掘更深层次的信息，为神 经科学研究提供更全面的视角。
05
挑战与问题
伪影干扰问题解决方案探讨
伪影来源识别
通过对磁共振设备、患者及扫描环境的综合分析 ，识别出可能导致伪影的干扰源。
肿瘤与非肿瘤性病 变鉴别
弥散量成像可以帮助区分肿瘤性 病变和非肿瘤性病变，如脓肿、 炎症等。
02
肿瘤恶性程度评估
03
肿瘤复发监测
通过对肿瘤弥散系数的测量，可 以评估肿瘤的恶性程度，为治疗 方案制定提供参考。
弥散量成像可用于监测肿瘤治疗 后的复发情况，及时发现并处理 。
多发性硬化等脱髓鞘疾病检测
脱髓鞘病变检测
辨率和对比度。
弥散张量成像（DTI）
02
在多个方向上施加弥散梯度，获取组织内水分子的弥散张量信
息，更全面地描述组织的微观结构。
高角度分辨率弥散成像（HARDI）
03
采用多个不同方向的弥散梯度进行采样，以更准确地重建复杂
的纤维束结构。
多模态融合技术在弥散成像中的应用
弥散成像与结构成像融合
将弥散成像数据与高分辨率的结构成像数据融合，提供更准确的 解剖定位和纤维束追踪。
磁共振弥散加权成像高信号原理、机制及脑炎、线粒体脑肌病高发人群、临床表现及影像学表现
磁共振弥散加权成像高信号原理、机制及脑炎、线粒体脑肌病高发人群、临床表现及影
像学表现
DWI高信号原理及机制
1、弥散加权成像高信号，反应水分子弥散受限，原因主要包括三类：一是细胞毒性水肿，二是细胞密集度增加，三是液体的粘稠度增高。
2、DWI高信号最常见的是缺血性脑卒中的急性期，但是当主要累及皮层、且不按大脑血管供血区分布的弥漫性DWI 高信号，需考虑其他疾病。
疾病好发年龄、临床表现及影像学表现
1.脑炎：
①DWI 高信号反应的是在脑炎急性期和亚急性早期，由于细胞毒性水肿DWI为高信号，表观弥散系数（ADC）为低信号。
②临床表现多样，可有精神异常、头痛、癫痫发作等。
脑脊液常规检查中淋巴细胞增多及蛋白增高有一定特征性。
2.线粒体脑肌病（ME）：
①好发年龄为小于20岁，ME主要临床表现为复发-缓解模式，可与年轻患者卒中相鉴别。
ME诊断金标准为基因检测，血乳酸水平检查及MRI有利于诊断。
②MRI表现为病变范围不符合血管分布区，卒中样病变主要累及脑后部皮层，顶、枕、颞叶皮质多见。
③动态观察病灶具有可逆性、游走性和进展性的特点。
急性期可见皮层增厚，DWI为高信号，磁共振灌注成像（PWI）为高灌注。
MELAS
型线粒体脑肌病特征性波谱表现为病变区、脑脊液区及“正常脑实质区”均可见明显乳酸峰。
注意与低血糖脑病（HE）、可逆性后部脑病、缺血缺氧性脑病、克雅氏病（CJD）几类疾病相鉴别。
磁共振dwi的原理及应用
磁共振DWI的原理及应用1. 介绍磁共振扩散加权成像（Diffusion-Weighted Imaging，DWI）是一种用于检测组织水分子运动状态的成像技术。
通过测量水分子在生物组织内的随机热运动，可以提供有关组织微结构及功能的信息。
本文将介绍磁共振DWI的原理及其在临床应用中的重要性。
2. 原理磁共振DWI的原理基于分子热运动对水分子的偏移造成的相位差异。
在常规磁共振成像中，脉冲序列通过对磁化强度和相位信息进行编码来生成图像。
而对于DWI，通过应用梯度场，在磁化感应的基础上加入梯度方向对水分子进行编码。
这样可以探测水分子在组织中的扩散运动。
3. 应用3.1 体内器官的病理检测•DWI可以用于检测与炎症相关的组织病理变化，如脑梗死、炎性肠病等。
通过检测组织的扩散系数，可以提供与病变强度和范围相关的信息。
•在肿瘤学中，DWI被广泛应用于检测肿瘤的早期诊断和治疗反应。
高度病态的组织通常会导致DWI成像中高信号区域的出现。
3.2 脑部疾病诊断•DWI广泛应用于脑部疾病的诊断，如脳梗死、脳炎等。
脑组织中的扩散系数变化可以提供关于缺血和细胞水肿的信息。
•在癫痫诊断中，DWI可以检测到癫痫灶附近的水肿，帮助确定病灶的位置和范围。
3.3 肝脏疾病诊断•DWI在肝脏疾病中的应用日益重要。
例如，肝癌和肝血供不良通常导致肝组织的扩散系数下降，可以通过DWI成像来检测和定量评估这些疾病。
3.4 心脏疾病的评估•DWI可用于评估心肌梗死区域的程度和扩散变化。
心肌梗死区域通常导致水分子的扩散减慢，可以通过DWI成像来定量评估。
3.5 肾脏疾病的评估•DWI可以用于评估肾脏疾病，如肾癌、肾血供不足和肾梗死等。
通过测量肾组织的扩散系数，可以提供关于肾功能和病理变化的定量信息。
4. 结论磁共振DWI作为一种非侵入性的成像技术，可以提供关于组织微结构和功能的有用信息。
其在医学诊断和临床应用中的重要性不断增加。
通过对DWI成像的分析和评估，可以帮助医生对疾病进行早期诊断、评估治疗反应以及指导治疗方案的制定。
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T2透过效应
T2 shine through：由于DWI图像以SE-EPI序列 扫描，含 有不同程度的质子加权和T2成分，不能真正反映脑组织 的弥散系数. 在急性脑梗死之类疾病作DWI检查时，如存在T2透过效 应，则图像上梗死区的高信号更为突出，不但不影响疾 病的诊断，可能还有利于疾病的显示。 在肿瘤等疾病中，由于肿瘤组织与正常组织ADC值差别 本身就不甚明显，形成弥散受限或降低的假阳性表现， 也即DWI高信号是T2透过效应所造成，而并不存在ADC 值降低或弥散受限。因此，在肿瘤等疾病的DWI诊断和 鉴别诊断中,T2透过效应的影响就可能影响疾病的诊断.
主要用于鉴别液化或含有液体的 肿瘤 脓肿 囊肿 肿瘤囊变
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最新文献报道
单一方向的弥散成像应用
多次激发弥散成像加上左右方向上的弥散梯度可以清 楚地显示神经核团 弥散成像spiral 采集技术 3D磁共振弥散成像技术(Magn Reson Med 2001 Jul；46(1)：183-3
7/31/2013 10
弥散加权成像的临床应用基础
在梯度磁场的情况下，弥散水分子中的质子 其横向磁化发生相位位移，相位位移广泛扩 散、相互干扰导致MR信号衰减，这种衰减取 决于弥散系数及磁场梯度强度。
7/31/2013
11
A
B
正常组织 随机运动的水分子---低信号
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子---高信号
组织内影响水分子弥散的因素
► 细胞内外的体积变化 ► 水分子通过细胞膜的渗透作用 ► 细胞外间隙形态的改变
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弥散加权成像常见的伪影
多是由于采用平面回波（EPI）造成的。 1．运动伪影： 2．N/2鬼影： 是由于图像强度的周期性波动而引起的，表现为沿相位编码梯度存 在的双影，又称N/2鬼影。 3．磁敏感性伪影： 多出现在颅底近副鼻窦处、接近含气肠管处、眶前部等磁感应性 非常不同的组织间。磁敏感性伪影可通过匀场、薄层扫描、短TE 等来进一步减少。 4．化学位移伪影： 由于编码频带较窄，因而有明显的化学位移伪影。如腹壁脂肪重 叠于肝,可遮掩病变。
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颈 髓 弥 散 成 像
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Metastasis of a colic ADC cancer
eADC
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8Байду номын сангаас
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
△δ
△δ
G δ △
G δ
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DWI评估弥散的参数 表观弥散系数（apparent diffusion coefficient ADC） ADC=In(S低/S高)/(b高-b低)
&
b=0
►
=
b=1000 ADC
ADC反映了水分子的扩散运动的能力,指水分 子单位时间内扩散运动的范围，越高代表水分 子扩散能力越强。
磁共振弥散加权成像 的原理及临床
江苏省中医院放射科
7/31/2013
陈岩
1
弥散成像的基本知识
弥散的基本概念
自由水的布朗运动
组织结构 生化特性 温度 外加使局部组织运动的因素 生物、物理方法 放射活性或荧光标记 核磁共振成像
2
影响因素
测量方法
核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法
6
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DWI的原理
MR图像的信号 组织T1、T2驰豫时间、H1 的密度、分子弥散运动 利用扩散敏感梯度脉冲将水分 DWI图像 子弥散效应扩大，来研究不同组织中水分子扩 散运动的差异
7/31/2013
7
DWI评估弥散的参数
弥散敏感梯度值b
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
b值是反映附加梯度场性质的参数 b值与信号衰减成正比
7/31/2013
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DWI在神经系统的应用
● ● ● ● ●
急性脑缺血 肿瘤 癫痫 Parkinson病等变性性疾病 指导临床治疗
7/31/2013
18
发病35分钟的脑卒中
7/31/2013
24
发病7小时的脑卒中
7/31/2013
25
发病3小时的脑卒中
7/31/2013
26
弥散成像在CNS肿瘤中的应用
7/31/2013 3
受限弥散： 弥散在生物体内的表现。弥散运动将使溶 液系统中的浓度梯度逐渐消失。但是，在 生物体中细胞内外或小器官内外却能保持 不同的化学环境，这是由细胞膜的屏障作 用决定的，也就是说，膜有阻碍分子自由 通过的功能，从而使有些分子的跨膜弥散 受到限制。受限弥散构成了弥散成像的基 础。
7/31/2013
磁共振弥散成像的基本概念
弥散（diffusion）： 是描述小分子在组织中微观运动的物理概念，是 分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移 动，即布朗运动，单位为mm2/s 。 弥散系数：弥散系数是一个比例常数，是水分子 的扩散流量和浓度梯度的比值，常用D表示，它 是组织的内部特征。病理情况下组织的弥散系数 将发生变化，这是弥散加权成像的病理生理基础. D与水分子弥散相邻的两点间距离的平方根成正 比。
7/31/2013 14
T2透过效应
常规的消除T2透过效应的方法有两种：即 ADC值（图）和eADC值（图）。ADC图是 将ADC值按灰阶排列（可加上伪彩）形成 的图像。eADC值图，即指数弥散系数 （图），是通过DWI信号除以SE-EPI T2WI 信号而获得。
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弥散成像的临床应 用
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自由水
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-10 -10 -10 0
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0
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受限水
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0
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3DY30
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0
3DX30
弥散加权成像（diffusion-weighted MR imaging，DWI）：
人体中70%是水，通常所说的弥散主要指水分子或 含水组织的弥散。MR通过氢质子的磁化来标记分子 而不干扰它的弥散过程。在任一常规MR成像序列中 加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像， 可以对组织中水分子的弥散行为直接进行检测。人 体内水分子弥散运动速率与状态呈微米数量级的运 动变化，与人体组织细胞的大小处于同一数量级。 因此，弥散加权成像使MRI对人体的研究深入到细 胞水平的微观世界，反映着人体组织的微观世界几 何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。