磁共振弥散加权像(DWI)的临床应用

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概念
弥散是自然界中最基本的物理现象，指分子的不规则 随机运动，即布朗运动。通常用于描述分子等颗粒由 高浓度向低浓度区扩散的微观运动。
DWI上水分子随机微观运动的大小用弥散系数来描述， 单位为平方毫米／秒。弥散系数越大，代表分子弥散 运动越强。
DWI 基本原理
物理基础 人体中大约有70 ％的水，与DWI 有关 的弥散主要指体内水分子（包括自由水和结合水） 的随机位移运动。水分子随机运动过程中不断相 互碰撞，每次碰撞后水分子发生偏向并旋转，使 其位置与运动方向发生随机变化。在存在浓度梯 度情况下，分子弥散运动遵循一定规律（Fick’s 定 律）。即在无外力作用下，分子总是从浓度高的 一方向浓度低的一方位移 。
的生物组织整体结构特征的弥散系数，反映水分子弥散和毛细血管微 循环（灌注）的人工参数。ADC 是水分子移动的自由度。 ADC ＝[ln(S1/S2)]/(b2-b1) ln 为自然对数。 S 为某一弥散敏感系数 （b ）下的信号强度，S1 和S2 代表两个不同b值感兴趣区的信号强度。 b 值——弥散加权程度（弥散敏感系数）。 b=(γδA)( -δ △ ／3) γ 为旋 磁比，δ 、△、A 分别为扩散梯度持续时间、间隔时间及强度，b 值单 位为秒/ 平方毫米。临床应用中一般固定δ 、△、γ ，仅通过改变A 的 大小而获得不同的b 值。
水分子扩散下降（ADC值下降） 局部区域信号增高（DWI）
病例1：张壮上，男性，
超急性期和急性期脑缺血
DWI 对超急性和急性脑梗塞的检出敏感性为88 ％～ 100 ％，特异性为86 ％～100 ％。
能够鉴别新鲜与陈旧性梗塞灶，并能评估预后。
存在假阴性（病灶较小、空间分辨率有限）和假 阳性（磁 敏感效应所致）。
DWI，b=0
DWI，b=1000
ADC
DWI的临床应用
中枢神经系统 骨骼肌肉系统 肝脏 乳腺 卵巢子宫 肾脏；前列腺 心脏血
中枢神经系统
超急性期和急性期脑缺血 感染 脱髓鞘病变 肿瘤
DWI早期诊断脑缺血机理
缺血后几分钟钠-钾泵功能失调 细胞内钠、水潴留
鉴别脑脓肿和肿瘤囊变（坏死）。 胶质瘤分级。 表皮样囊肿术后残存 脑脓肿 多形胶质母细胞瘤
肝脏MR扩散成像
DW分，反映活体组织功能 状态的功能性成像
EPI技术+脂肪抑制（FS），选择 不同的b值（100，500， 1000s/mm2）。
受限弥散 细胞膜或大分子蛋白等生物组织中的天 然屏障使得水分子的弥散受到限制，称为受限弥 散（ristricted diffusion) 。
弥散方式
各向同性弥散 在均匀介质中，水分子任何方向的弥散 系数都相等 ，称为各向同性弥散(isotropic diffusion) ， 即弥散不受方向的 限制 。
弥散定量指标（DWI.ADC）
DWI 定量分析 弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织 中分子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、RF 脉冲等因素均可影响测得的弥散系数，是目前在活体上测量水分子弥
散运动与成像的唯一方法 ADC表观弥散系数（ apparent diffusion coefficient ）— DWI 上测得
对新生儿急性缺血缺氧性脑病显示敏感，且能准 确预测病灶范围。
对一过性缺血发作（TIA ）显示优于常规MRI 。
病例2：邓碧莹，女，岁
T1
病例3：翟国开，男，岁
病例4，黎自军，男，岁
病例5，粟素群，女
感染
化脓性感染：脓腔于DWI 呈均匀高信号，ADC 降 低——弥散受限，与脓液的高粘滞度和脓肿的多细胞 性有关。对细菌性脑膜炎并发的硬膜下（外）积脓和 炎性渗出物有鉴 别诊断意义，从而有利于指导临床治 疗。一定程度上鉴别疱疹性脑炎和颞叶浸润性胶质瘤。
b 值受灌注影响大，小b 值主要反映局部组织的微循环血 流灌注，测得的ADC 值不稳定。b=0 产生无弥散权中的T2 像 。大b 值所测得ADC 值受血流灌注影响小，较好反映组 织内水分子的弥散运动。即b 值越大，对水分子运动的检 测越敏感，但图像的信噪比相应的下降。通常b值取 1000s/mm 3 ，成二组图像：b=0 和b=1000 。
DWI 是在常规MRI序列的基础上，在X、Y、Z轴三个互 相垂直的方向上施加弥散敏感梯度，从而获得反映体内水 分子弥散运动状况的MR图像。优点： 1 、明显减少成像 时间； 2 、降低运动伪影——propeller 技术应用； 3 、 增加因分子运动而使信号强度变化的敏感性。
定量指标： DWI图 ADC
DWI 图：弥散受限组织和长T2 组织均表现为高信号。— —不是纯粹的弥散图，包含T2WI 成分。（脑脊液是黑 ADC 图：弥散程度高的组织信号高（亮），弥散受限组织 表现为低信号。（脑脊液是白的）
eADC 图：弥散受限组织信号高，自由弥散组织信号低— —消除了T2 穿透（shine through ）效应的影响。（脑脊 液是黑的 ）
脱髓鞘病变
多发性硬化（MS ）：分期：急性期DWI 呈高信号， 慢性病灶呈等信号，急性期硬化斑ADC 明显高于慢性 硬化斑。 可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。
肿瘤鉴别
鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿：蛛网膜囊肿——DWI 低信号，ADC 明显高信号；表皮样囊肿——DWI 高 信 号，ADC 类似脑实质低于CSF 信号。
各向异性弥散 同一介质在三个弥散梯度方向（相位、 层面和读出方向）上呈现不同的弥散运动，引起不同 的信号表现，称为各向异性弥散（anisotropic diffusion) 。
DWI 信号形成机制 活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、细胞内和跨
细胞运动以及微循环（灌注），细胞外运动和灌注是组织 DWI信号衰减的主要原因。组织内水分子的随机运动越多 ， 在DWI 中的信号衰减越明显。 自由水比固体组织有极高 的弥散系数，导致信号大量丢失，在DWI上呈明显低信号。