11科室讲座--磁共振弥散加权像的原理及临床

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。

扩散加权像的原理及应用1. 什么是扩散加权像扩散加权像（Diffusion Weighted Imaging，简称DWI）是一种医学影像技术，用于观察组织中水分子的扩散运动。

它通过测量磁共振（Magnetic Resonance，简称MR）信号在不同梯度方向下的强度变化来获得图像信息。

在DWI图像中，组织中的水分子受到热力运动的影响而出现扩散现象。

通过对水分子的扩散进行评估，可以揭示组织的微观结构和病理变化，有助于诊断和治疗许多疾病，如脑梗死、肿瘤和炎症等。

2. 扩散加权像的原理DWI利用磁共振成像中的梯度脉冲技术，测量组织中水分子的运动速度和方向。

其基本原理是通过梯度磁场改变水分子的自由扩散，然后观察水分子在不同位置的信号强度变化。

具体来说，DWI利用射频脉冲和梯度磁场脉冲对组织中的水分子进行激发和定位。

在扩散过程中，水分子的MR信号会因为扩散作用而发生相位差异，从而导致信号的衰减。

通过不同的梯度方向和不同的梯度强度，可以获取不同的重建图像，用于表示水分子的扩散情况。

3. 扩散加权像的应用DWI在临床上广泛应用于不同领域，为医生提供了重要的辅助诊断工具。

(1) 脑梗死诊断DWI在脑梗死早期诊断中起着关键作用。

由于脑梗死引起的脑组织水分子扩散受限，DWI图像可以显示梗死灶的高信号区域，从而帮助医生尽早进行干预治疗。

(2) 肿瘤检测和评估DWI可用于检测和评估各种肿瘤，包括颅内和颅外肿瘤。

肿瘤组织中的细胞密度较高，导致水分子扩散受限，因此在DWI图像上呈现高信号。

通过对DWI图像的定性和定量分析，可以帮助医生评估肿瘤的侵袭性和治疗反应。

(3) 炎症和感染检测DWI可用于检测和评估炎症和感染性疾病，如髓核周围炎和脊髓炎。

炎症和感染引起的组织细胞增生和炎性渗出会影响水分子的扩散，从而在DWI图像上显示高信号。

(4) 白质病变和脑损伤评估DWI在评估白质疾病和脑损伤方面具有很高的应用价值。

白质病变通常导致水分子扩散的改变，通过DWI图像可以对白质损伤的程度和范围进行评估。

磁共振弥散加权的原理与临床应用
张宗军;黄伟;卢光明
【期刊名称】《医学研究生学报》
【年(卷),期】2004(017)002
【摘要】磁共振(MR)弥散加权(DM)成像与常规核磁共振成像(MRI)不同,它的基础是水分子运动,提供基于脑生理状态的信息,对诊断急性脑梗死的敏感性为94%,特异性为100%,同时能可靠地鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿、硬膜下积脓与积液、脓肿与肿瘤坏死.在颅内其他病变如肿瘤、感染、外伤和脱髓鞘等诊断、鉴别诊断和评价中也能提供一些信息.作为一种有价值的技术,磁共振弥散加权(MRDW)应成为脑卒中检查的首选方法,并建议用于颅内其他病变的研究.
【总页数】3页(P172-174)
【作者】张宗军;黄伟;卢光明
【作者单位】南京军区南京总医院医学影像科,江苏南京,210002;南京军区南京总医院医学影像科,江苏南京,210002;南京军区南京总医院医学影像科,江苏南
京,210002
【正文语种】中文
【中图分类】R445.2
【相关文献】
1.磁共振扩散加权与弥散张量成像原理分析及比较 [J], 张涛
2.磁共振全身弥散加权成像的基本原理及临床应用价值 [J], 刘辉
3.磁共振全身弥散加权成像的基本原理及临床应用效果分析 [J], 刘洪东
4.磁共振弥散加权和灌注加权成像在超急性和急性缺血性脑卒中的临床应用价值[J], 王颖;欧阳雪晖;梁秀琴
5.磁共振弥散加权成像的原理及在神经系统疾病中的临床应用 [J], 张金山;杜贵金因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

磁共振弥散加权成像高信号原理、机制及脑炎、线粒体脑肌病高发人群、临床表现及影
像学表现
DWI高信号原理及机制
1、弥散加权成像高信号，反应水分子弥散受限，原因主要包括三类：一是细胞毒性水肿，二是细胞密集度增加，三是液体的粘稠度增高。

2、DWI高信号最常见的是缺血性脑卒中的急性期，但是当主要累及皮层、且不按大脑血管供血区分布的弥漫性DWI 高信号，需考虑其他疾病。

疾病好发年龄、临床表现及影像学表现
1.脑炎：
①DWI 高信号反应的是在脑炎急性期和亚急性早期，由于细胞毒性水肿DWI为高信号，表观弥散系数（ADC）为低信号。

②临床表现多样，可有精神异常、头痛、癫痫发作等。

脑脊液常规检查中淋巴细胞增多及蛋白增高有一定特征性。

2.线粒体脑肌病（ME）：
①好发年龄为小于20岁，ME主要临床表现为复发-缓解模式，可与年轻患者卒中相鉴别。

ME诊断金标准为基因检测，血乳酸水平检查及MRI有利于诊断。

②MRI表现为病变范围不符合血管分布区，卒中样病变主要累及脑后部皮层，顶、枕、颞叶皮质多见。

③动态观察病灶具有可逆性、游走性和进展性的特点。

急性期可见皮层增厚，DWI为高信号，磁共振灌注成像（PWI）为高灌注。

MELAS
型线粒体脑肌病特征性波谱表现为病变区、脑脊液区及“正常脑实质区”均可见明显乳酸峰。

注意与低血糖脑病（HE）、可逆性后部脑病、缺血缺氧性脑病、克雅氏病（CJD）几类疾病相鉴别。

磁共振DWI的原理及应用1. 介绍磁共振扩散加权成像（Diffusion-Weighted Imaging，DWI）是一种用于检测组织水分子运动状态的成像技术。

通过测量水分子在生物组织内的随机热运动，可以提供有关组织微结构及功能的信息。

本文将介绍磁共振DWI的原理及其在临床应用中的重要性。

2. 原理磁共振DWI的原理基于分子热运动对水分子的偏移造成的相位差异。

在常规磁共振成像中，脉冲序列通过对磁化强度和相位信息进行编码来生成图像。

而对于DWI，通过应用梯度场，在磁化感应的基础上加入梯度方向对水分子进行编码。

这样可以探测水分子在组织中的扩散运动。

3. 应用3.1 体内器官的病理检测•DWI可以用于检测与炎症相关的组织病理变化，如脑梗死、炎性肠病等。

通过检测组织的扩散系数，可以提供与病变强度和范围相关的信息。

•在肿瘤学中，DWI被广泛应用于检测肿瘤的早期诊断和治疗反应。

高度病态的组织通常会导致DWI成像中高信号区域的出现。

3.2 脑部疾病诊断•DWI广泛应用于脑部疾病的诊断，如脳梗死、脳炎等。

脑组织中的扩散系数变化可以提供关于缺血和细胞水肿的信息。

•在癫痫诊断中，DWI可以检测到癫痫灶附近的水肿，帮助确定病灶的位置和范围。

3.3 肝脏疾病诊断•DWI在肝脏疾病中的应用日益重要。

例如，肝癌和肝血供不良通常导致肝组织的扩散系数下降，可以通过DWI成像来检测和定量评估这些疾病。

3.4 心脏疾病的评估•DWI可用于评估心肌梗死区域的程度和扩散变化。

心肌梗死区域通常导致水分子的扩散减慢，可以通过DWI成像来定量评估。

3.5 肾脏疾病的评估•DWI可以用于评估肾脏疾病，如肾癌、肾血供不足和肾梗死等。

通过测量肾组织的扩散系数，可以提供关于肾功能和病理变化的定量信息。

4. 结论磁共振DWI作为一种非侵入性的成像技术，可以提供关于组织微结构和功能的有用信息。

其在医学诊断和临床应用中的重要性不断增加。

通过对DWI成像的分析和评估，可以帮助医生对疾病进行早期诊断、评估治疗反应以及指导治疗方案的制定。

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”。

磁共振弥散成像的基本原理及临床磁共振弥散成像的基本原理及临床顾雅佳一、磁共振弥散成像的基本概念1．弥散（diffusion）：是描述小分子在组织中微观运动的物理概念，是分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移动，即布朗运动，单位为mm2/s。

2．受限弥散：弥散在生物体内的表现。

弥散运动将使溶液系统中的浓度梯度逐渐消失。

但是，在生物体中细胞内外或小器官内外却能保持不同的化学环境，这是由细胞膜的屏障作用决定的，也就是说，膜有阻碍分子自由通过的功能，从而使有些分子的跨膜弥散受到限制。

受限弥散构成了弥散成像的基础。

3．弥散加权成像（diffusion-weighted MR imaging，DWI）：人体中70%是水，通常所说的弥散主要指水分子或含水组织的弥散。

MR通过氢质子的磁化来标记分子而不干扰它的弥散过程。

在任一常规MR成像序列中加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像，可以对组织中水分子的弥散行为直接进行检测。

人体内水分子弥散运动速率与状态呈微米数量级的运动变化，与人体组织细胞的大小处于同一数量级。

因此，弥散加权成像使MRI对人体的研究深入到细胞水平的微观世界，反映着人体组织的微观世界几何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。

4．弥散张量成像（difussion tensor imaging，DTI）：在均质的水中，水分子的弥散运动是一个三维的随机运动，在不同的方向上弥散程度相同，称为各向同性（isotropic）。

而在人体组织中，水分子在三维空间的弥散要受多种局部因素如细胞膜及大分子物质的影响。

尤其在有髓鞘的神经纤维中，水分子沿轴突方向的弥散速度远大于垂直方向的弥散，此种有很强方向依赖性的弥散，即弥散的各向异性(anisotropic)，即水分子的活动在各个方向上其弥散规律不是随机均等的，而是有弥散方向的不均匀性。

这个现象在脑白质、骨骼肌、心肌等多种组织中均可见到。

各向异性的程度用量化指标来测定，并用向量图或彩色编码来表示即为弥散张量成像。

弥散加权成像原理弥散加权成像技术是一种医学影像实验技术，主要用于脑部的成像。

这种技术可以帮助医生更全面地观察患者脑部的情况，进一步明确诊断，制定治疗方案，提高患者的治疗效果和生活质量。

弥散加权成像技术主要基于核磁共振成像（MRI）的基础上，通过对不同方向下的水分子弥散进行加权，形成高分辨率脑部图像。

下面我们来详细介绍下弥散加权成像的原理。

人体组织中存在水分子，在外部磁场的作用下，水分子中的质子会发生一定程度的旋转。

核磁共振仪可以通过探针探测到这种旋转，然后利用计算机将其转换为可视化的图像。

但是，常规MRI成像只能显示组织结构及水分子密度等静态信息，这种图像不能准确显示血流动力学信息和组织的微观运动状态。

弥散加权成像利用了水分子在生物组织中自发运动的特性，根据分子运动的特征，可以分为自由扩散和受限扩散两种情况。

其中，自由扩散的水分子可以在细胞内外自由运动，这种扩散会受到时间和空间的限制。

而受限扩散的水分子由于受细胞膜和结构限制，不能自由运动。

弥散加权成像技术是通过测量水分子在体内受到限制的程度，以及在不同空间和时间的限制下运动的速度和方向，来间接反映脑组织微观结构的运动情况，包括神经元的数量、分布、方向及脑内白质纤维的程度等。

由于脑部组织的微观结构是高度复杂的，在时间和空间上都是具有高度异质性的，因此弥散加权成像技术要求采集纵向（时间序列）和横向（空间）上的多方向并高分辨率的图像数据来进行准确的处理和分析。

在弥散加权成像技术中，弥散加权图像（DWI）和弥散张量成像（DTI）是两个重要的成像方式。

DWI是一种在不同方向上对亚微米尺度分子弥散进行强制约束的成像方法，它通过测量水分子在体内的弥散系数，可以锁定组织的微观结构，形成灰质、白质集中度、均匀度等不同的弥散成像权重值，生成图像。

DTI在DWI的基础上，通过计算水分子运动的各向异性，进一步描绘出神经纤维的分布和方向，更全面或精确地分析脑部疾病的附带损伤，计算两个区域的相对连接性等等。

弥散加权成像（DWI）：从原理到临床前⾔磁共振成像（MRI）是神经科疾病最重要的检查⼿段之⼀，对神经科疾病的临床诊疗有着深远⽽持续的影响。

MRI序列繁多，每个序列都能侧重反映组织间某种特性的差别（所谓的侧重即是MRI中经常说的“加权”的意思，⽐如最常⽤的T1加权成像（T1WI）侧重反映组织间的T1弛豫时间对⽐，T2加权成像（T2WI）侧重反映组织间的T2弛豫时间对⽐）。

弥散加权成像（diffusion weighted image，DWI）则是侧重反映组织间⽔分⼦弥散情况的对⽐，是⽬前颅脑MR成像最常⽤的序列之⼀，也可以说是神经科医⽣“最喜欢”的序列之⼀，其成像速度快，对很多疾病的诊断都能起到⾮常重要的作⽤。

本⽂将以神经系统疾病为例，简单阐述DWI形成的原理、阅⽚注意事项以及常见的临床应⽤，希望对各位读者特别是临床医⽣和MR初学者有所助益。

⼀、什么是弥散？什么是弥散受限？弥散（diffusion）是⼀种物理现象，指的是分⼦（MRI中主要指⽔分⼦）随机杂乱⽆章的运动。

正常脑脊液中的⽔分⼦状态接近⾃由⽔，可以⾃由运动⽽⽆所限制，⽆弥散受限（图1）。

⼀些特殊的病理⽣理过程会影响⽔分⼦这种⾃由运动（⽐如细胞毒性⽔肿），则称之为弥散受限（图2）。

⼀种组织是否有弥散受限可以通过DWI序列检测出来，会在DWI和ADC图中有相应的信号改变（灰⽩对⽐度改变）。

弥散受限在DWI表现为⾼信号，在ADC图中表现为低信号。

在熟知⼀些疾病的病理⽣理过程和弥散受限常见的成因的前提下，DWI和ADC图的信号改变就能帮助我们做出某些疾病的倾向性诊断。

图1：圆形代表⽔分⼦，箭头⽅向和长度表⽰运动⽅向和速度⼤⼩，⾃由⽔中，⽔分⼦运动杂乱⽆章。

图2：弥散受限。

某些原因（图中杂乱的线条表⽰）导致了⽔分⼦运动⽅向和速度的限制（箭头长度⼩于图1，表⽰速度减低）。

这种弥散受限可以通过DWI探测出来。

⼆、DWI序列是如何成像的，DWI和ADC图各有什么意义？⾸先，要明确⼀点的是，DWI序列并不是单纯的反映⽔分⼦弥散信息的序列，因为序列的特殊性，他始终都有不同程度的T2权重，为什么这么说呢？这与其成像技术有关。