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DWI 理论
一、基本理论:
弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging, DWI)是一种在分子
运动水平上,分析病变内部结构及组织成分的无创性功能成像,是
目前对微血管灌注和弥散效应进行活体定量研究的最佳方法,已成
功应用于中枢神经系统。随着快速成像磁共振技术的发展,特别是
基于单次激发平面回波技术(EPI)的磁共振弥散加权成像的应用,抑
制或减弱了生理运动伪影,使弥散加权平面回波成像技术在腹部的
临床应用成为可能,并且对肝脏疾病的诊断具有重要的作用。
DWI 是研究细胞和水分子不规则运动的成像方法。是在普通自
0
旋回波序列基础上,在180 聚焦脉冲两侧施加两个对称弥散敏感梯
度,在第一个弥散敏感梯度作用后,正常情况下,由于布朗运动,
分子所处的位置发生变化,因此在第二个反向弥散敏感梯度作用下
无法完全相位重聚,组织信号降低。
将“弥散加权成像”简单的说,当水分子的布朗运动减弱,即在
扩散受限或降低的情况时,ADC 值降低,DWI 图像上呈现为高信号,
反之为低信号。
DWI 的信号强度除反映表观弥散系数值的大小外,还受组织的
T2 弛豫时间的影响,这种现象称为透过效应 (shine through )。
公式见下图:
Signal•attenuation≈e-bD (1)
式1 中D 为扩散系数,b 为扩散加权或权重程度(扩散敏感系数)。
2 2 2
B= G δ (Δ-δ/3) (2)
式2 中G 为梯度磁场强度,δ 为梯度时间,Δ 为梯度之间时间
间隔, 为旋磁比。旋磁比 与T2 驰豫时间大小有关。
值得提醒的是由于DWI 信号中有T2 的影响(T2 透过效应),
DWI 高信号应该查看ADC 图,ADC 值下降才真正反应水分子移动
受限。ADC 能真实反映弥散情况。
EDC 和ADC 两者的计算公式不同:
ADC=In(SI 低/SI 高)/(b 高-b 低)
式中SI 低表示低b 值DWI 上组织的信号强度(b 值可以是零)
;SI 高表示高b 值DWI 上组织的信号强度;b 高表示高b 值;b 低
表示低b 值。重建的ADC 图能如实反映质子的弥散情况。
有些成像软件(如GE)提供了EDC 值,其计算公式为:
1
1 / 14
EDC=SI 低/SI 高。重建的EDC 图消除了亮透效应,亦能真实反
映组织的弥散情况。
我做了一百多例脑肿瘤,发现ADC 值价值比EDC 值大,但
EDC 图在显示瘤周水肿方面优于ADC 图。
2
2 / 14
在梯度磁场中运动的自旋都会产生去相位效应,无论是宏观的
流动,还是微观的布朗运动,由于自旋的运动在梯度磁场的位置发
生改变,进动频率也相应改变,因此,其相位也同样发生改变。在
梯度磁场强度较小时,则微观运动产生的质子间的相位弥散较小,
当梯度巨大时,则单位体素内的自旋质子间的相位弥散严重,使得
聚焦梯度无法重聚其相位,所以体素内自旋质子去相位,导致单个
体素的磁化矢量减小,所产生的MR信号幅度相应减小。
在强弥散梯度磁场作用下,弥散系数越大的组织其信号越低,
随着弥散梯度的增加,这种信号衰减现象越加明显。固态大分子的
运动频率缓慢,可以视为静止,但在梯度磁场的作用下,会产生体
素间自旋去相位,这种去相位效应在180°聚焦脉冲后,再次施加相
同幅度及相同持续时间的弥散梯度,则产生相位重聚(回波),这
与自旋回波形成时频率编码方向上的去相位梯度与读出梯度的关系
一样,但对于具有弥散系数及流动的自旋质子,情况完全不一样,
在第一个弥散敏感梯度作用下,由于分子的布朗运动,其所处的位
置发生了改变,因此在第二个反向弥散敏感梯度作用下,无法完全
重聚相位,所以这些组织的MR信号变低,但静态组织
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