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磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)

时间:2009-08-16  来源:影像园  作者:med999 【复制分享】【讨论-纠错】【举报

DWI是目前惟一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创方法。
原理为射频脉冲使体素内质子的相位一致,射频脉冲关闭后,由于组织的T2弛豫和主磁场不均匀将造成质子逐渐失相位,从而造成宏观横向磁化矢量的衰减。除了上述两种因素以外,我们在某个方向上施加一个扩散梯度场,人为在该方向上制造磁场不均匀,造成体素内质子群失相位,然后在施加一个强度与持续时间完全相同的反向扩散梯度场,则会出现两种情况:在该方向上没有位移的质子不会受两次梯度场强的影响而失相位,而移动的质子因两次梯度场引起的相位变化不能相互抵消,而失相位信号衰减。体素中水分子都存在一定程度的扩散运动,其方向是随机的,而在扩散梯度场方向上的扩散运动将造成体素信号的衰减,如果水分子在敏感梯度场方向上扩散越自由,则在扩散梯度场施加期间扩散距离越大,经历的磁场变化也越大,组织信号衰减越明显。DWI通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化,来检测组织中水分子扩散状态(自由度及方向),后者可间接反映组织微观结构特点及其变化。
特点:
1、DWI上组织信号强度的衰减主要因素:(1)扩散敏感梯度场的强度,强度越大组织信号衰减越明显;(2)扩散敏感梯度场持续的时间,时间越长组织信号衰减越明显;(3)两个扩散敏感梯度场的间隔时间,间隔时间越长,组织信号衰减越明显;(4)组织中水分子的扩散自由度,在扩散敏感梯度场施加方向上水分子扩散越自由,组织信号衰减越明显。
2、b值对DWI的影响:DWI技术中把施加的扩散敏感梯度场参数称为b值或称扩散敏感系数。常用SE-EPI DWI序列中,b值=g2G2δ2D-δ/3),式中g代表磁旋比;G代表梯度场强度;δ代表梯度场持续时间;D代表两个梯度场间隔时间。b值越高对水分子扩散运动越敏感,b值增高也有一些矛盾:组织信号衰减越明显;b值增高必然延长TE,进一步降低了图像的SNR;因会出现周围神经的刺激症状也限制了太高的b值。较小的b值可得到的较高信噪比的图像,但对水分子扩散运动的检测不敏感。因此,b值的选择非常重要,在临床上要根据设备条件、选用的序列以及临床目的的不同,应适当调整b值。在目前常用的MRI仪上,脑组织DWI的b值一般选择在500~1500s/mm2
3、DWI的方向性:DWI是反映扩散敏感梯度场方向上的扩散运动,为了全面反映组织在各方向上的水分子扩散情况,需要在多个方向上施加扩散敏感梯度场。如果在多个方向(6个以上方向)分别施加扩散敏感梯度场,则可对每个体素水分子扩散的各向异性作出较为准确的检测,这种MRI技术称为扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)。利用DTI技术可以很好地反映白质纤维束走向,对于脑科学的研究将发挥很大的作用。
4、扩散系数和表观扩散系数
DWI上组织信号衰减不仅由于水分子的扩散运动,水分子在扩散敏感梯度场方向上各种形式的运动(或位置移动)还将造成组织信号的衰减,如血流灌及其他生理运动等。因此利用DWI上组织信号强度变化检测到的不是真正的扩散系数,会受到其他形式水分子运动的影响。为此,我们把检测到的扩散系数称为表观扩散系数(apparent diffusion coeffecient,ADC)。计算组织的ADC值至少需要利用2个以上不同的b值,其计算公式如下: ADC= ln(SI/SI)/(b-b)。式中SI表示低b值DWI上组织的信号强度(b值可以是零);SI表示高b值DWI上组织的信号强度;b表示高b值;b表示低b值;ln表示自然对数。
DWI的临床应用
DWI在临床上主要用于超早期脑缺血诊断的应用:急性脑缺血缺氧造成的主要是细胞毒性水肿,在DWI上表现为高信号,与常规SE序列相比,能更早的发现梗塞区的信号异常。需要鉴别注意的是有些脑组织病变在DWI上也表现为高信号,如多发硬化的活动病灶、部分肿瘤、血肿、脓肿等。其他脏器也可行DWI检查,但目前在这些方面的经验还不多,需要进一步研究。
利用DTI技术进行的脑白质束成像不仅可用于脑科学的研究,在临床上也能提供一些有价值的信息,如肿瘤对周围白质束的影响、术前提示手术时应该避免损伤的重要白质纤维束等。

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