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。
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析磁共振弥散加权成像（DWI）是一种以水分子在组织内部运动难易程度来反映组织形态与微环境的成像技术，其ADC值（apparent diffusion coefficient，表观扩散系数）作为定量参数已被广泛应用于临床医学。
胰腺癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤，临床上早期诊断率不高，一旦晚期则预后较差。
磁共振弥散加权成像ADC值对于诊断胰腺癌有着很好的临床应用前景，下面将对磁共振弥散加权成像ADC值在胰腺癌诊断中的临床应用进行分析。
一、磁共振弥散加权成像（DWI）及ADC值的基本原理DWI技术是通过观察组织内水分子的微环境变化，来反映组织的形态与结构。
在DWI 图像上，组织中的水分子受到约束时，信号呈现亮信号（高信号），而当水分子受到约束程度减小时，信号呈现暗信号（低信号）。
ADC值则是通过对DWI图像中不同b值的信号进行定量分析得到的结果，其数值反映了水分子在组织内部的自由运动度，即水分子的扩散性。
ADC值越大，表示组织内水分子的自由度越高，反之则表示组织结构的变化或异常，因此ADC值对于反映组织的微环境与形态有着重要的临床意义。
胰腺癌的早期症状不典型，临床诊断难度较大，大部分患者在确诊时已经为晚期。
而DWI技术能够对组织的微结构变化进行敏感反映，ADC值可以反映组织水分子在微环境中的运动情况，因此对于早期胰腺癌的诊断有很好的帮助。
研究发现，常规磁共振成像对于直径小于2cm的胰腺癌诊断准确率不高，而结合DWI成像及ADC值测定则可提高诊断准确率，因此DWI及ADC值对早期胰腺癌的诊断具有很好的临床应用前景。
2. 判断肿瘤侵袭深度对于胰腺癌的治疗方案选择与预后判断而言，肿瘤的侵袭深度是一个很重要的临床参数。
DWI技术及ADC值可以对于判断胰腺癌的侵袭深度与生长模式提供很好的帮助。
研究显示，ADC值与肿瘤间质纤维化密切相关，ADC值低则意味着肿瘤组织特性中间质纤维化程度较高，侵袭性增加，这对于评估肿瘤的侵袭深度及治疗策略选择有着重要的指导意义。
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
https://
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
核磁共振弥散加权成像在肺部肿瘤诊断中的应用价值
核磁共振弥散加权成像在肺部肿瘤诊断中的应用价值核磁共振弥散加权成像（DWI）是一种用于检测组织微结构和形态的成像技术。
它通过测量水分子在组织中的随机热运动，可以提供关于肿瘤细胞密度、细胞膜通透性和细胞间隙的信息。
近年来，核磁共振弥散加权成像在肺部肿瘤诊断中的应用价值逐渐受到关注。
本文将探讨核磁共振弥散加权成像在肺部肿瘤诊断中的应用价值。
一、核磁共振弥散加权成像的原理及优势核磁共振弥散加权成像是利用水分子在组织中的弥散运动来反映组织的微结构和形态。
水分子在组织中的弥散运动受到组织微观结构的影响，当受到限制时，水分子的弥散程度会受到限制，从而可以反映组织的微观结构。
相比于传统的影像技术，核磁共振弥散加权成像有着明显的优势。
它可以提供更加清晰的肿瘤边界信息，有助于准确判断肿瘤的大小和位置。
核磁共振弥散加权成像对于肺部肿瘤的骨干成分有着更好的显示能力，可以更加直观地观察肿瘤的内部结构。
核磁共振弥散加权成像无需使用对比剂，不会对患者造成任何不良影响。
1. 早期诊断核磁共振弥散加权成像可以帮助医生在肺部肿瘤的早期诊断中提供更多的信息。
由于肺部肿瘤在早期往往没有典型的临床表现，因此很难被发现。
而核磁共振弥散加权成像可以通过对肺部微观结构的观察，帮助医生找到潜在的肺部肿瘤，从而有助于早期诊断和治疗。
2. 评估肿瘤的侵袭性通过核磁共振弥散加权成像，医生可以评估肺部肿瘤的侵袭性。
肿瘤的侵袭性与其细胞密度、细胞膜通透性和细胞间隙等因素有关。
核磁共振弥散加权成像可以通过测量水分子在肿瘤组织中的弥散程度，帮助医生评估肿瘤的侵袭性，为医生制定合理的治疗方案提供重要信息。
3. 治疗效果评估核磁共振弥散加权成像在肺部肿瘤治疗效果评估中也具有重要意义。
治疗后，通过对肺部肿瘤组织的微观结构进行观察，可以帮助医生评估治疗的效果，并根据实际情况进行调整，从而提高治疗的效果。
1. 提高诊断准确性核磁共振弥散加权成像可以提供更加清晰的肺部肿瘤成像，有助于医生准确判断肿瘤的大小、位置和形态。
磁共振弥散成像的基本原理及临床
磁共振弥散成像的基本原理及临床顾雅佳一、磁共振弥散成像的基本概念1．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。
2．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。
3．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。
4．弥散张量成像（difussion tensor imaging，DTI）：在均质的水中，水分子的弥散运动是一个三维的随机运动，在不同的方向上弥散程度相同，称为各向同性（isotropic）。
而在人体组织中，水分子在三维空间的弥散要受多种局部因素如细胞膜及大分子物质的影响。
尤其在有髓鞘的神经纤维中，水分子沿轴突方向的弥散速度远大于垂直方向的弥散，此种有很强方向依赖性的弥散，即弥散的各向异性(anisotropic)，即水分子的活动在各个方向上其弥散规律不是随机均等的，而是有弥散方向的不均匀性。
这个现象在脑白质、骨骼肌、心肌等多种组织中均可见到。
各向异性的程度用量化指标来测定，并用向量图或彩色编码来表示即为弥散张量成像。
弥散加权成像(DWI)原理及其在肝占位性病变中的应用 丘
南京军区福州总医院医学影像中心
肝脓肿
DWI
ADC
Байду номын сангаас
肝脓肿内由于致病菌感染引起的肝细胞和肝脏基质破坏， 脓腔内脓液因粘度高限制了水分子的扩散运动导致DWI较 高信号，ADC图较低信号
南京军区福州总医院医学影像中心
患者杨某，女，39 岁，因“体检发现 肝占位3天”入院。 上腹部MR提示肝右 叶血管瘤。 。
门脉期
T2WI
延迟期
南京军区福州总医院医学影像中心
肝囊肿
DWI
ADC
肝囊肿内为自由水，信号衰减大，b=800时， DWI图上为低信号，ADC图上为高信号
南京军区福州总医院医学影像中心
患者陈某，男，35 岁，因“右上腹疼 痛5天”入院，上 腹部MR提示肝左 叶脓肿。
肝脓肿
T1WI
动脉期
门脉期
T2WI
南京军区福州总医院医学影像中心
ADC值与b值的关系
•不同b值所测得病变的ADC值不同，应当选择合适b值 •b值小，由于受部分微循环血流灌注的影响，ADC波动 范围较大 •b值大，忽略血流灌注的影像，ADC值较接近实际D值（ 弥散系数），较稳定，但病灶显示欠清楚，无法选取感 兴趣区，影响测量
南京军区福州总医院医学影像中心
• B值为一常数，由施加的梯度场强参数控制 • B值越大对水分子的弥散运动越敏感，可引起的信号衰减
越大，DWI图像上信号越低 • 计算公式：
B 值代表扩散敏感系数； r 代表磁旋比； G 代表梯度场强度； δ 代表梯度场持续时间； Δ 代表两个梯度场间隔时间
南京军区福州总医院医学影像中心
ADC值与图像
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析
磁共振弥散加权成像ADC值诊断胰腺癌的临床应用分析磁共振弥散加权成像（DWI）是一种新型的影像学技朮，可以用来评估组织中水分子的弥散情况。
ADC值（Apparent Diffusion Coefficient，表观弥散系数）是一种定量评价DWI影像的指标，可以反映组织中水分子的弥散程度。
近年来，磁共振弥散加权成像ADC值在临床上的应用越来越广泛，特别在胰腺癌的诊断中起到了重要作用。
本文将对磁共振弥散加权成像ADC值在胰腺癌诊断中的临床应用进行分析，并探讨其在临床实践中的意义及前景。
一、磁共振弥散加权成像ADC值原理磁共振弥散加权成像是基于不同组织中水分子的弥散情况对组织进行成像的一种技术。
而ADC值则是一种反映组织中水分子弥散度的定量指标，其数值越小表示组织中水分子的弥散程度越小，而数值越大表示组织中水分子的弥散程度越大。
ADC值的计算是基于DWI影像所获取到的信号强度，通过数学模型计算得到，能够客观地反映组织中水分子的弥散情况。
1. 提高胰腺癌的诊断准确性磁共振弥散加权成像ADC值可以客观地反映组织中水分子的弥散情况，胰腺癌组织中的细胞密度高、细胞膜通透性差，导致ADC值较低。
利用ADC值可以明显区分胰腺癌与正常胰腺组织，有助于提高胰腺癌的诊断准确性。
2. 监测胰腺癌治疗效果在胰腺癌治疗过程中，ADC值可以反映肿瘤组织的生物学活性和细胞密度变化，因此可以用于监测治疗效果。
研究表明，胰腺癌治疗后ADC值的改变与肿瘤的缩小或增大具有一定的相关性，通过监测ADC值的变化可以及时评估治疗效果，指导临床治疗。
3. 鉴别胰腺癌与胰腺炎胰腺癌与胰腺炎在临床上很容易混淆，磁共振弥散加权成像ADC值可以帮助鉴别二者。
研究表明，胰腺癌的ADC值通常较低，而胰腺炎的ADC值则较高，通过测量ADC值可以有效地区分胰腺癌和胰腺炎。
磁共振弥散加权成像ADC值在胰腺癌的诊断、治疗监测和鉴别诊断中具有重要的临床意义。
通过测量ADC值，可以为临床医生提供更多的客观资料，提高胰腺癌的诊断准确性和治疗效果评估的准确性。
磁共振弥散加权成像原理及应用
弥散图像
ADC图
4/30/2024
磁共振弥散加权成像原理及应用
GE引入独特eADC值概念
eADC图
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eADC值优点
• eADC = e-bd =Sb=1000 / Sb=0 • eADC图信号对比度较ADC图高 • 病变部位边界显示清楚 • 应用方便，病变表现与DWI图像一致，符合临床观察
磁共振弥散加权成像原理及应用
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One Team… More Signal, Less Noise!
4/30/2024
Thank You
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磁共振弥散加权成像原理及应用
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Q&A
4/30/2024
磁共振弥散加权成像原理及应用
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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
第1页
弥散加权像成像原理
• 磁共振弥散成像即在已经有脉冲序列基础上加上一对 梯度脉冲，此梯度脉冲即水分子弥散标识物。最常见 脉冲序列是SE序列
• 质子在沿梯度场进行弥散运动时，其自旋频率会发生 改变。结果是回波时间内相位不能重聚，造成信号下 降
再次申明弥散图像是各种原因综合形成对比度
4/30/2024
磁共振弥散加权成像原理及应用
7
第7页
弥散图像分析
• 体内各种原因改变使弥散系数不准确
– 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等
• T2 shine through：因为DWI图像以SE-EPI序列扫描， 含有不一样程度质子加权和T2成份，不能真正反应脑 组织弥散系数。
b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
4/30/2024
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• GRE弥散加权像：
– 信号的衰减与弥散系数、组织的T1、T2时间、翻转角度有关。 因此很难测出弥散系数的精 确值。 – 活体研究中，GRE弥散加权像的图像计算的ADC比真正的弥 散系数大。 – GRE扫描很快，不能加载幅度过大、时间过长的梯度
10/25/2018
4
弥散图像的分析
10/25/2018 17
临床病例
皮层梗死
10/25/2018
18
临床病例
T2 Fliar DWI T1+C
ADC
eADC
eADC
DTI
10/25/2018
陈旧瘢痕
19
One Team… More Signal, Less Noise!
10/25/2018
Thank You
20
Q&A
10/25/2018
10/25/2018
14
急性病变 细胞毒性水肿 脑梗死急性期 ADC值降低 eADC图显示为高信号 ADC图显示为高信号 ADC值升高 血管源性水肿 脑梗死亚急性期 亚急性或慢性病变
不同性质水肿在弥散图像上的差别
10/25/2018 15
eADC值的引进
弥散图像
ADC图
GE引入独特的eADC值概念
eADC图
10/25/2018
16
eADC值的优点
• • • • eADC = e-bd =Sb=1000 / Sb=0 eADC的图的信号对比度较ADC图高 病变部位的边界显示清晰 应用方便，病变的表现与DWI图像一致，符合临床观 察习惯 • eADC没有单位，ADC有单位，两者无法比较。
eADC值 在临床应用中的优势
21
弥散加权像的成像原理
• 磁共振弥散成像即在已有脉冲序列的基础上加上一对 梯度脉冲，此梯度脉冲即水分子弥散的标记物。最常 用的脉冲序列是SE序列 • 质子在沿梯度场进行弥散运动时，其自旋频率会发生 改变。结果是回波时间内相位不能重聚，导致信号下 降 b =γ2Gδ2 (△–δ/3 )
b值是反映附加梯度场性质的参数 b值的与信号衰减成正比
DWI
eADC Map
7
急性脑梗死弥散图像对比度的统计分析
ADC ADC
T2 shine through
Spin density
10/25/2018
8
急性脑梗死一周内弥散图像 对比度的决定因素
10/25/2018
9
发病35分钟的脑卒中
10/25/2018
10
发病3小时的脑卒中
10/25/2018
10/25/2018 6
弥散图像的分析
• 体内各种因素的变化使弥散系数不准确
– 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等
• 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。
T2 spin ADC
ADC Map
10/25/2018
• 体内各种因素的变化使弥散系数不准确
– 呼吸、心跳、毛细血管灌注、组织结构等
• 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。
T2 spin ADC
ADC Map
10/25/2018
DWI
eADC Map
10/25/2018 1
MR弥散成像的原理 RF slice
1
静止水分子
2
3
4
信号強度
弥散水分子
DW-EPI诊断急性脑梗塞原理
组织 A 组织B
正常脑组织 随机运动的水分子 = 低信号
10/25/2018
细胞毒性水肿的脑组织 运动受限的水分子 = 高信号
3
弥散加权像脉冲序列的确定
• SE弥散加权像：
11
发病7小时的脑卒中
10/25/2018
12脑缺血的演变过程10/25/201813
表观弥散系数变化情况
• • • • • 自由水的ADC值大约为2.5x10-3mm2/S 正常脑组织的ADC值为0.7-0.9x10-3mm2/S 脑组织急性病变的ADC值多为降低 脑组织亚急性或慢性病变的ADC值多为升高 ADC异常变化的上下限为 0.4x10-3mm2/S —— 2.5x10-3mm2/S
5
T2 shine through效应
弥散图像包含有T2、质子、和ADC值变化的综合信息， 我们把T2及质子的对比度在弥散图像上反映的现象称 为透过效应（shine through). Shine through 在梗死性 病变发生一周左右，对弥散图像的对比度其主要作用。
再次声明弥散图像是多种因素综合形成的对比度