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。
dwi弥散梯度
dwi弥散梯度
弥散加权成像(DWI)是一种磁共振成像(MRI)技术，用于测量组织中水分子的扩散。
水分子在组织中的扩散受多种因素的影响，包括组织的结构、细胞类型和疾病状态。
DWI可用于诊断多种疾病，包括脑梗死、中风、白质病变、脑肿瘤等。
DWI原理是利用磁场梯度来改变水分子在组织中的扩散方向。
当水分子受到磁场梯度的影响时，它们会沿着磁场梯度方向扩散。
随着水分子扩散的距离增加，其信号强度会逐渐减弱。
这一现象称为扩散磁化率。
DWI图像通常以表观扩散系数(ADC)值表示。
ADC值越低，水分子扩散越慢。
因此，DWI图像上高ADC值的区域对应于水分子扩散较快的区域，而低ADC值的区域对应于水分子扩散较慢的区域。
DWI图像可用于诊断多种疾病。
例如，在脑梗死的早期，脑组织内的水分子扩散受限，DWI图像上会显示出高ADC值的区域。
随着病情的发展，脑组织内的水分子扩散速度会逐渐恢复，DWI图像上高ADC值的区域会逐渐消失。
DWI还可用于诊断白质病变。
白质病变是指脑白质中的结构损伤。
DWI图像上白质病变区域的ADC值通常较低。
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
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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。
弥散加权成像DWI原理和临床应用PPT
多模态成像融合
将DWI与其他成像技术（如 MRI、CT等）进行融合，实现 多模态成像，提供更全面的医 学影像信息。
个性化治疗
结合基因检测等手段，根据个 体差异制定个性化治疗方案， 提高治疗效果。
普及推广
随着DWI技术的不断完善和应 用效果的验证，其在临床上的 应用将得到更广泛的推广和普
DWI可以区分肿瘤组织和正常组 织，有助于精确测量肿瘤体积，
评估肿瘤缩小或增大的情况。
脑卒中治疗效果评估
在脑卒中治疗过程中，DWI可 以监测脑组织中水分子扩散的 变化，评估缺血或梗塞区的大
小和范围。
通过DWI，可以观察脑卒中 后脑水肿的情况，判断病情
的严重程度和预后。
DWI可以评估溶栓或取栓治疗 的效果，指导后续治疗措施。
弥散加权成像DWI原理和临 床应用
汇报人：WI在临床诊断中的应用 • DWI在治疗效果评估中的应用 • DWI的局限性及未来展望 • 结论
01
DWI原理介绍
弥散概念
弥散是指水分子的随机热运动，即分子的随机位移。在活体 组织中，水分子的弥散运动受到细胞内外屏障的限制，因此 ，水分子在组织中的弥散程度可以反映组织微观结构的特点 。
DWI图像解读
DWI图像可以显示组织中水分子的扩散 运动情况，通过观察图像中信号的强度
和分布，可以对组织结构进行评估。
DWI图像的信号强度与组织的弥散系数 成反比关系，即弥散系数越低，DWI图
像的信号强度越高。因此，通过观察 DWI图像的信号强度可以判断组织结构
的特征，如肿瘤、炎症、梗死等。
DWI图像还可以通过扩散张量成像（ DTI）技术进行更深入的分析，以评估
及。
感谢您的观看
弥散加权成像（DWI和ADC图）原理及临床应用
弥散加权成像（DWI和ADC图）原理及临床应用转载自：熊猫放射什么是功能磁共振成像？以常规T1WI和T2WI为主的各种磁共振成像技术，主要显示人体器官或组织的形态结构及其信号强度变化，统称常规MRI检查或常规MR成像序列。
随着MRI系统硬件和软件的发展，相继出现了多种超快速成像序列（如EPI技术），单次采集数据的时间已缩短至毫秒。
以超快速成像序列为主的MRI检查，能够评价器官的功能状态，揭示生物体内的生理学信息，统称为功能磁共振成像，或功能性成像技术（functional imaging techniques）。
这些技术包括弥散加权成像（DWI）、灌注加权成像（PWI），脑功能成像（fMRI），心脏运动和灌注实时成像（real-time imaging），磁共振波谱成像（MRS），全身成像，磁共振显微成像等。
b因子在弥散加权成像中有何作用？弥散（diffusion）是描述水和其他小分子随机热运动（布朗运动）的术语。
宏观看，水分子的净移动可通过表观弥散系数（ADC）描述，并通过应用两个梯度脉冲测量，其成像机制与相位对比MRA类似。
DWI的信号强度变化取决于组织的ADC状态和运动敏感梯度（MPG）的强度。
MPG由b因子（即弥散梯度因子，又称b值）控制。
b因子实际上决定ADC参与构成图像对比度的份额，即弥散权重的程度。
在DWI扫描序列中，如果采用长TR和长TE，且b=0，将形成普通的T2WI对比（SE-EPI）或T2*WI对比（GRE-EPI）图像。
随着b 因子增大（通常为500~1000s/mm2），图像的对比度也由T2权重逐步向弥散权重转变。
当MR图像中病变组织的高信号并非由于T2时间延长，而是反映ADC降低时，就形成所谓的DWI。
是否开启MPG是DWI与常规MRI 的不同点。
如何分析DWI和ADC图？弥散加权序列扫描产生2种图像，即弥散图（DWI）和ADC图。
在弥散图中，病变或受损组织的信号强度往往高于正常组织，而弥散自由度最大区域的信号强度最低，这使病变组织在DWI的信号表现类似于常规“T2WI”。
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• 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
9/30/2013
DWI
eADC Map
6
T2 shine through效应
9/30/2013
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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
9/30/2013 16
eADC值的引进
弥散图像
ADC图
GE引入独特的eADC值概念
eADC图
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
9/30/2013 7
弥散图像的分析
9/30/2013
17
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
9/30/2013 2
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
9/30/2013
细胞毒性水肿的脑组织 运动受限的水分子 = 高信号
4
弥散加权像脉冲序列的确定
• SE弥散加权像：
– 信号的衰减与弥散系数有关
• 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
9/30/2013
5
弥散图像的分析
• 体内各种因素的变化使弥散系数不准确
弥散成像的基本知识
• 弥散的基本概念
– 自由水的布朗运动
• 影响因素
– – – – 组织结构 生化特性 温度 外加使局部组织运动的因素
• 测量方法
– 生物、物理方法 – 放射活性或荧光标记 – 核磁共振成像 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
9/30/2013缺血的演变过程
9/30/2013
14
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
22
• 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
急性脑梗死弥散图像对比度的统计分析
ADC ADC
T2 shine through
Spin density
9/30/2013
9
急性脑梗死一周内弥散图像 对比度的决定因素
9/30/2013
10
发病35分钟的脑卒中
9/30/2013
11
发病3小时的脑卒中
9/30/2013
12
发病7小时的脑卒中
9/30/2013
• 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
9/30/2013
DWI
eADC Map
8
9/30/2013 18
临床病例
皮层梗死
9/30/2013
19
临床病例
T2 Fliar DWI T1+C
ADC
eADC
eADC
DTI
9/30/2013
陈旧瘢痕
20
One Team… More Signal, Less Noise!
9/30/2013
Thank You
21
Q&A
9/30/2013