磁共振弥散加权成像和弥散张量成像.ppt

关于磁共振弥散加权成像和弥散张量成像第1页，共42页，星期日，2025年，2月5日弥散的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。第2页，共42页，星期日，2025年，2月5日DWI的历史及进展1950年——Hahn提出弥散对MRI信号强度的影响；1954年——Carr和Purcell以SE序列为基础测得水的弥散系数；1961年——Woessner扩展到利用受激回波序列的测量；1965年——Stejskal和Tanner引入脉冲梯度进行弥散敏化；1986年——LeBihan等首次将DWI应用于生物组织中。第3页，共42页，星期日，2025年，2月5日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。第4页，共42页，星期日，2025年，2月5日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（ristricteddiffusion)。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(isotropicdiffusion)，即弥散不受方向的限制；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（anisotropicdiffusion)。第5页，共42页，星期日，2025年，2月5日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。第6页，共42页，星期日，2025年，2月5日DWI成像序列SE-EPI（单次激发多层面自旋回波－回波平面加权成像）序列，即在自旋回波序列的基础上在3个互相垂直的方向上于180度脉冲前后分别施加成对的弥散敏感梯度脉冲。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。第7页，共42页，星期日，2025年，2月5日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。表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficient，ADC)—DWI上测得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。在正常脑组织中，水分子向三维空间各个方向扩散的量不同，存在各向异性扩散，水分子在平行于神经纤维的方向较垂直其方向上更易扩散。因此取三个不同方向的DWI上所测的ADC平均值，便可消除各向异性的干扰。第8页，共42页，星期日，2025年，2月5日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。第9页，共42页，星期日，2025年，2月5日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A