第六节MR扩散加权成像技术
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MR扩散加权成像在前列腺病变中的诊断价值的开题报告1. 研究背景前列腺疾病是男性常见的疾病之一,包括前列腺炎、前列腺增生和前列腺癌等。
目前的临床诊断主要依靠前列腺特异性抗原(PSA)测定、直肠指诊、超声检查、MRI 等,其中MRI成像技术逐渐成为主流。
MR扩散加权成像(DWI)是一种检查前列腺癌的优秀方法。
该技术是通过分析水分子在组织中的自由扩散情况,获得图像信息,准确地检测前列腺癌。
2. 研究目的近年来,越来越多的研究表明MR扩散加权成像技术在前列腺癌诊断中具有重要的临床应用价值。
本研究旨在探究MR扩散加权成像技术在前列腺病变中的诊断价值,为临床医生提供更准确、更可靠的前列腺癌诊断方法,提高前列腺癌的早期发现率。
3. 研究方法本研究将选择前列腺癌患者18例和慢性前列腺炎患者18例作为研究对象,通过MR扩散加权成像技术对前列腺进行成像分析,并对图像数据进行定量分析。
在分析过程中采用组织学为参考标准,对图像诊断结果进行临床验证。
采用统计学方法分析研究结果。
4. 研究意义MR扩散加权成像技术在前列腺癌诊断中的应用价值已经得到越来越多的研究证明。
本研究可以为医生提供更为准确的前列腺癌诊断方法,并为前列腺癌早期诊断提供新思路和新方法。
5. 参考文献1. Ghotb SA, Standish RA, Wong F, et al. Diagnosis and management of prostate cancer in New Zealand men: a journey towards guidelines based on thebest available evidence. N Z Med J. 2017;130(1466):28-39.2. Elshafei A, Abou-Hashem H, Fathy A, et al. Complications of TURP in patients with preoperative chronic prostatitis: a retrospective cohort study. BMC Urol. 2021;21(1):64.3. Wang J, Wu X, Huang Y, et al. Prostate cancer detection by MRI-Targeted biopsy versus systematic biopsy alone with or without MRI/TRUS fusion guidance: an updated meta-analysis. BMC Urol. 2021;21(1):41.。
浙江创伤外科2021年6月第26卷第3期ZH J J T raumatic ,June 2021,V ol.26,N o.3作者单位:311200杭州,浙江省杭州市萧山区第一人民医院(董毅,姚吉);浙江省杭州市第三人民医院(郑新成)前列腺癌发病率较高,病程周期长,当逐渐发展至恶性时,会对患者生命造成极大威胁[1]。
临床上一直在寻找前列腺疾病良恶性的有效诊断方式,以提升患者的预后、生活质量,减少病死率[2]。
近年MRI 成像方式在临床中得到了广泛的应用,其成像过程中可有效显示血供、代谢、结构等信息,通过软组织成像方式为临床疾病的治疗提供诊断依据,同时此方式不具有侵袭性,也成为前列腺疾病的最佳检测手段。
因此本研究主要讨论了前列腺癌良恶性鉴别中采用MR DWI 的诊断价值,报告如下。
1资料与方法1.1一般资料:随机抽取2018年5月至2019年5月在本院接受治疗的30例前列腺增生患者作为对照组;2019年6月至2020年6月接受治疗的30例前列腺癌患者作为实验组。
对照组中,患者年龄51~83岁,平均(72.56±5.20)岁。
实验组中,患者年龄50~80岁,平均(73.15±4.89)岁。
两组基线资料无明显差异(P>0.05)。
纳入标准:①结合临床检查及体征表现符合《现代前列腺病学》[3]的诊断标准;②均由活检病理学诊断确定为前列腺良恶性;③前列腺特异性抗原(PSA )均>4ng/ml ;④知情并同意实验。
排除标准:①生存周期≤3个月;②合并其他器官功能性障碍;③沟通交流障碍;④合并其他部位恶性肿瘤。
1.2方法:本次研究对象均采用西门子1.5T ,Aera 扫描仪,主要扫描序列为DWI 、T 2WI 。
DWI 序列行单次激发平面回波成像(EPI ),设定参数为b 值50、1000s/mm 2,或50、800s/mm 2。
无间隔3mm 层厚,FOV20cm ×20cm ,激励次数10次。
MR扩散加权成像在前列腺良恶性病变鉴别诊断中的应用价值靳冬生菏泽市中医医院放射科,山东菏泽 274000[摘要] 目的研究分析MR扩散加权成像在前列腺良恶性病变鉴别诊断中的价值。
方法选择该院2021年12月—2021年12月收治的30例前列腺癌患者,将其作为观察组,再选择同期收治30例前列腺增生患者,将其作为对照组。
采用MR扩散加权成像进行扫描,对比分析两组患者加强扩散成像和表观扩散系数(ADC)图表现,同时测量癌区、前列腺增生组织和膀胱内尿液ADC值。
结果观察组患者的扩散加权成像上呈现明显高信号,ADC图显示低信号。
观察组前列腺组织的平均ADC值为(1.02±0.32)×10-3 mm2/s,明显低于对照组的(1.63±0.17)×10-3 mm2/s,两组之间的差异有统计学意义(P <0.05)。
观察组患者的膀胱内尿液ADC值为(3.24±0.31)×10-3 mm2/s,低于对照组的(3.25±0.29)×10-3 mm2/s,但两组之间的差异无统计学意义(P >0.05)。
结论采用MR扩散加权成像在前列腺良恶性病变鉴别诊断中能够有效显示前列腺癌的为止和侵犯范围,能够提高诊断的准确率,具有较高鉴别诊断价值。
关键词 MR扩散加权成像;前列腺癌;前列腺增生;鉴别诊断[中图分类号] R445 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742(2014)10(a)-0156-02前列腺癌是一种老年男性比较常见的恶性肿瘤,其病死率非常高,仅低于肺癌[1]。
MR扩散加权成像技术能够清晰展现体内水分子自由运动状态和程度,其早已运用于超急性期脑梗死的诊断,近年来随着MR扩散加权成像技术的不断改进和成熟,现已逐渐被运用与前列腺疾病的临床诊断[2-3]。
为了进一步探究MR扩散加权成像在前列腺良恶性病变鉴别诊断中的价值,在该次研究中选择该院2021年12月—2021年12月期间收治的30例前列腺癌患者,将其作为观察组,再选择同期收治30例前列腺增生患者,将其作为对照组,对比观察两组患者的鉴别诊断情况,现将报道如下。
1、扩散(diffusion)指由于分子的无规律的热运动,即布朗运动(Brownian motion)而不断地随机改变运动方向和位置的现象。
2、扩散系数(D)分子扩散运动的速度,是以水分子单位时间内随机扩散运动的范围为计算标准,单位为 mm2/s。
水分子在不同组织中的扩散系数不同,它依赖于水分子所处的环境。
扩散系数与T1、T2参数一样可以被MR成像用来产生组织的对比。
在室温下,正常脑组织的D值为0.5×10-3~1.0×10-3mm2/s。
3、表观扩散系数(ADC)用于描述扩散加权成像中不同方向的分子扩散运动的速度和范围。
受检者的任何运动,如动脉搏动、呼吸和微循环均可影响分子的扩散,因此只能用ADC来描述在活体扩散成像上所观察到的表观特征。
ADC值主要是根据扩散加权像上的信号强度的变化计算出的,公式为ADC=(lnS1/S2)/(b2-b1),S1、S2分别为施加梯度脉冲前后同一部位的组织信号强度,b2、b1分别为施加的扩散敏感因子。
由于脑皮质的扩散各向异性,MR扩散成像只能测量施加梯度磁场的三个方向ADC read、ADC slice、ADC phase值及三个方向的平均值。
4、扩散敏感因子(b value)MR各成像序列(如SE、FE、EPI序列)对扩散运动表现的敏感程度,是对扩散运动能力检测的指标。
单位s/mm2,b值与施加的扩散敏感梯度场强、持续时间和间隔有关,目前设备提供的b值范围约0~10000s/mm2,MR成像中水分子的扩散敏感性随着b值的增加而增加,但图像信噪比则相应的下降。
目前常用的扩散加权成像常用的b值为1000s/mm2。
5、扩散各向同性(isotropic)各个方向的扩散速度均同步时,即只有一种扩散系数,这种扩散运动表现为各向同性。
6、扩散各向异性(anistropic)局部环境的影响(如脑白质纤维中,由于髓鞘的存在,水分子平行于白质纤维时易于扩散,垂直于白质纤维时扩散受限)致扩散运动在各个方向不同步时,这种扩散运动则表现为各向异性。
磁共振功能成像DWI作者:郭兴华来源:印象v影像转载:磁共振功能成像(2)——磁共振扩散加权成像(DWI)磁共振扩散加权成像(DWI)磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI),是一个成熟的技术了,在早期脑梗死、在疾病鉴别诊断中的应用早已为临床医师所熟知。
今天简单介绍一下弥散加权成像的简单原理,临床应用价值。
扩散,是水分子运动的一种方式。
在自由水中,它遵循布郞运动规律。
但是在生物体内,水分子的扩散受周围局部环境的影响,如热梯度差别、大分子蛋白、细胞外间隙等,都会影响水分子扩散的速度和范围。
在扩散加权成像中,我们常常会看到影像报告中两个描述参数,一个是ADC,它反应水分子在生物组织中扩散运动的速度和范围,它是利用两个不同的外加梯度场,根据同一部位水分子扩散的差异来计算出来的。
另一个重要参数是b值,叫扩散敏感因子,反映水分子对外加梯度场的敏感程度,MRI中水分子的扩散敏感性随着b值的增加而增加。
一般DWI有两组图像,一组是DWI图,一组是ADC图,两者结合起来分析才能做出正确的诊断。
目前,随着磁共振成像设备的不断改进,各厂商先后推出了高清扩散,图像质量明显提高。
图1,正常脑组织DWI/ADC图图2,常规DWI和高清扩散对比DWI在临床上的应用,主要是超早期脑梗死、囊性病变的鉴别诊断、良恶性肿瘤鉴别诊断等方面。
1、超早期脑梗死:是指脑缺血发生6个小时以内,这个阶段,如果及时恢复血供,神经细胞的损伤是可逆的。
超早期脑梗死,脑细胞缺血缺氧造成细胞毒性脑水肿,也就是细胞膜上钠钾泵功能受损,细胞外水分子向细胞内移动,而细胞内水分子扩散较细胞外是受限的,此时ADC值降低,在DWI上表现为高信号。
和常规MRI成像相比,DWI最早在30分钟到60分钟就可以检出病变,而MRI的T2WI一般在3-4小时才能检出;和CT相比,更具优势,CT一般需在24小时以后才能有所表现。
所以,DWI可以做为缺血性脑卒中的首选影像检查方法。
第十六章、MR检查技术第一节概述一、适应症与禁忌症(一)适应症:MRI适用于人体任何部位检查:包括颅脑、耳鼻咽喉、颈部、心肺、纵隔、乳腺、肝脾、胆道、肾及肾上腺、膀胱、前列腺、子宫、卵巢、四肢关节、脊柱脊髓、外周血管等。
MRI适用于人体多种疾病的诊断:包括肿瘤性、感染性、结核性、寄生虫性、血管性、代谢性、中毒性、先天性、外伤性等疾病等。
MRI在中枢神经系统颅脑、脊髓的应用最具优势。
对于肿瘤、感染、血管病变、白质病变、发育畸形、退行性病变、脑室系统及珠网膜下腔病变、出血性病变均优于CT。
对后颅凹及颅颈交界区病变的诊断具有独特的优势。
MRI具有软组织高分辨特点及血管流空效应和流入增强效应,可清晰显示咽、喉、甲状腺、颈部淋巴结、血管及颈部肌肉。
对颈部病变诊断具有重要价值。
MRI对纵隔及肺门淋巴结肿大,占位性病变的诊断具有特别的价值。
但对肺内病变如钙化及小病灶的检出不如CT。
MRI根据心脏具有周期性搏动的特点,运用心电门控触发技术,可对心肌、心腔、心包病变、某些先天性心脏病作出准确诊断,且可对心脏功能作定量分析。
MRI的流空效应,可直观地显示主动脉瘤、主动脉夹层等大血管疾患。
MRI多参数技术及快速和超快速序列在肝脏病变的鉴别诊断中具有重要价值,不需用造影剂即可通过T1加权像和T2加权像直接鉴别肝脏良、恶性疾病,通过水成像技术——磁共振胰胆管造影(MRCP)不需用造影剂即可达到造影目的,对胆囊、胆道及胰腺疾病的诊断有很大的价值。
肾与其周围脂肪囊在MR图像上形成鲜明的对比,肾实质与肾盂内尿液形成良好对比。
MRI对肾脏疾病的诊断具有重要价值,MRI不需造影剂即可直接显示尿液造影图像(MRU),对输尿管狭窄、梗阻具有重要价值。
由于胰腺周围脂肪衬托,MRI可显示出胰腺及胰腺导管,MRCP对胰腺疾病亦有一定的帮助,在对胰腺病变的诊断中CT与MRI两者具有互补性。
MRI多方位、大视野成像可清晰地显示盆腔的解剖结构。
尤其对女性盆腔疾病具有重要诊断价值,对盆腔内血管及淋巴结的鉴别较容易,是盆腔肿瘤、炎症、子宫内膜异位症、转移癌等病变的最佳影像学检查手段。
窑综述窑系统医学SYSTEMSMEDICINE系统医学2018年7月第3卷第13期
扩散成像又称弥散成像袁通过检测人体组织水分子的扩散运动状态而进行成像袁反映组织微观结构的信息袁能在细胞和分子水平上研究人体各组织的功能状态遥扩散加权成像(difffusionweightedimaging,DWI)是在磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)基础上发展的一项新技术袁可检出常规MRI不能发现的病灶袁最初主要应用于中枢神经系统,随着磁共振硬软件的发展袁特别是随着新的DWI相关技术的出现袁DWI已广泛应用于全身多种组织器官的疾病诊断与鉴别诊断[1]遥该文拟从DWI的技术进展和临床应
用两方面对DWI技术的应用进展作如下的综述遥1DWI的技术进展
在临床工作中用到的扩散成像技术主要有院淤扩散张量成像渊DTI冤袁是在DWI基础上显示脑内白质纤维束走行的一项新技术袁是目前唯一能追踪脑白质纤维袁反映其解剖连通性的无创方法袁已用于脑白质发育尧脑卒中和肿瘤等方面疾病的诊断和疗效评估遥于扩散峰度成像渊DKI冤,它是DTI技术的延伸和重要补充袁能够比DTI更敏感地反应组织结构的复杂程度袁为肿瘤的分级尧疗效评估等方面提供理论依据等遥目前袁DKI的应用逐渐扩展到肾和前列腺遥盂体素内不
相干运动渊IVIM冤袁不仅能反映组织内水分子扩散的程度袁而且能够提供毛细血管灌注的信息遥榆类PET随着DWI技术应用的成熟袁WB-DWI技术逐渐在临床上得到应用遥背景抑制扩散加权全身成像技术渊DWIBS冤可在自由呼吸状态下完成体部大范围渊包括
胸部尧腹部及盆腔冤尧薄层尧无间断扫描袁并得到高信噪比尧高分辨率和高对比度的图像遥DWIBS的临床应用目前主要集中在恶性肿瘤及其转移灶的检出尧淋巴结转移尧抗肿瘤治疗疗效评估等方面[2]遥
DWI技术近年来不断发展袁产生了高分辨率DWI成像技术院淤并行采集技术渊PAT冤袁可以缩短序
列采集时间袁获得高空间分辨率和高时间分辨率图像遥于螺旋桨渊propeller冤扫描技术,在很大程度上解决了运动伪影校正的问题袁分辨率也得到了较大的提高遥盂单次激发快速自旋回波渊SS-FSE冤袁采集数据的高速袁相当于冻结了呼吸和不自主运动对图像的影响遥榆多次激发平面回波渊MS-EPI冤,SS-EPI的成像速度明显快于MS-EPI,适用于对速度要求很高的功能成像曰由于ETL相对较短袁MS-EPI的图像质量一般优于SS-EPI,信噪比更高袁EPI常见的伪影更少[3]遥虞
第六节MR扩散加权成像技术MR扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)是20世纪90年代初中期发展起来的MRI新技术,国内于90年代中期引进该技术并在临床上推广应用。
DWI是目前唯一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法。
一、扩散的基本概念扩散(diffusion)是指分子热能激发而使分子发生一种微观、随机的平移运动并相互碰撞,也称分子的热运动或布朗运动。
任何分子都存在扩散运动。
扩散在很多非平衡态系统中可以观察到,如在一杯纯水中加入一滴红墨水,红墨水在水中逐渐散开即是一种扩散现象。
但当平衡状态建立后,如上述例子中红墨水最后完全在水中散开,杯中各处红墨水浓度完全一样时,宏观的扩散不再观察得到,但实际上微观的扩散运动依然存在。
通过一些特殊的技术可以检测这种分子的微观扩散运动。
DWI技术就是检测这种微观扩散运动的方法之一。
由于一般人体MR成像的对象是质子,主要是水分子中的质子,因此DWI技术实际上检测的是人体组织内水分子的扩散运动。
如果水分子扩散运动不受任何约束,我们把这种扩散运动称为自由扩散运动。
但在生物体中,水分子由于受周围介质的约束,其扩散运动将受到一定程度的限制,我们把这种扩散运动称为限制性扩散。
在人体中,我们可以把脑脊液、尿液等的水分子扩散运动视作自由扩散,而人体一般组织中水分子的扩散运动属于限制性扩散。
实际上DWI就是通过检测人体组织中水分子扩散运动受限制的方向和程度等信息,间接反映组织微观结构的变化。
在人体组织中,由于组织结构的不同,限制水分子扩散运动的阻碍物的排列和分布也不同,水分子的扩散运动在各方向上受到的限制可能是对称,也可能是不对称的。
如果水分子在各方向上的限制性扩散是对称的,我们称之为各向同性扩散(isotropic diffusion)。
如果水分子在各方向上的限制性扩散是不对称的,我们称之为各向异性扩散(anisotropic diffusion)。
各向异性扩散在人体组织中普遍存在,其中最典型的是脑白质神经纤维束。
由于神经细胞膜和髓鞘沿着神经轴突的长轴分布并包绕轴突,水分子在神经纤维长轴方向上扩散运动相对自由,而在垂直于神经纤维长轴的各方向上,水分子的扩散运动将明显受到细胞膜和髓鞘的限制。
二、DWI的原理DWI的物理学原理比较复杂,这里我们仅作简单介绍。
MRI检测到的信号最后都分配到每个像素中,每个像素实际上代表受检组织的一个体素,我们就以一个体素为例,并结合目前最常用于DWI的SE-EPI序列来介绍DWI的基本原理。
射频脉冲使体素内的质子相位一致,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,如果我们在某个方向上施加一个梯度场,实际上是人为在该方向上制造磁场不均匀,那么体素内该方向上质子的进动频率将出现差别,从而也造成体素内质子群失相位,最后也引起宏观磁化矢量的衰减,MR信号减弱。
如果我们在SE-EPI序列180︒复相脉冲的两侧各施加一个梯度场,这两个梯度场的方向、强度和持续时间完全相同(我们称之为扩散敏感梯度场),那么前面所述的梯度场造成的失相位可以分为两种情况。
(1)在体素内梯度场施加方向上位置没有移动的质子,对于这些质子,由于180︒两侧施加的梯度场完全相同,可以认为梯度场造成是一种恒定的磁场不均匀,180︒复相脉冲可以剔除这种恒定的磁场不均匀引起的质子失相位,那么实际上梯度场的施加并不会引起这些质子的信号衰减。
(2)在体素内梯度场施加方向上有位置移动的质子。
这些质子在移动过程中将经历磁场强度的变化,进动频率也随之发生变化,从而造成相位离散。
由于位置发生变化,对于这些质子,180︒脉冲两侧的梯度场引起的就不是恒定的磁场不均匀,180︒脉冲将不可能剔除这种质子失相位,因此这种在梯度场施加方向上的位置移动将引起质子信号的衰减。
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,则组织的信号衰减越明显。
反之,在DWI上组织的信号衰减越明显则提示其中的水分子在梯度场方向上扩散越自由。
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。
三、DWI的技术要点为了在临床上更好的应用DWI技术,首先必需了解DWI的技术要点。
(一)DWI上组织信号衰减的影响因素尽管DWI可以用多种序列进行,但影响其组织信号衰减的因素基本相同。
与未施加扩散敏感梯度场的相应序列相比,在DWI上各种组织的信号都在衰减,只是衰减的程度有所差别而已。
DWI上组织信号强度的衰减主要与以下因素有关:(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。
(二)b值及其对DWI的影响上述影响DWI上组织信号衰减的因素中的前三项都与扩散敏感梯度场有关。
在DWI 技术中,我们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。
在常用SE-EPI DWI序列中,b值=γ2G2δ2(∆-δ/3),式中γ代表磁旋比;G代表梯度场强度;δ代表梯度场持续时间;∆代表两个梯度场间隔时间。
b值对DWI的影响很大,b值越高对水分子扩散运动越敏感,b值增高也带来一些问题:(1)组织信号衰减越明显,太高的b值得到的DWI信噪比(SNR)很低;(2)在机器硬件条件一定的情况下,b值增高必然延长TE,进一步降低了图像的SNR;(3)即便机器硬件和图像的信噪比许可,梯度脉冲对周围神经的刺激也限制了太高的b值。
较小的b值得到的图像信噪比较高,但对水分子扩散运动的检测不敏感,而且组织信号的衰减受其他运动的影响较大,如组织血流灌注造成水分子运动等,这些运动模式相对水分子的扩散运动来说要明显得多。
因此b值的选择对于DWI非常重要,但实际上b值的合理选择较为困难,在临床上根据设备条件、所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800~1500 s/mm2。
(三)DWI的方向性由于只有在施加扩散敏感梯度场方向上的运动才有相位的变化,因此DWI所反映的水分子扩散运动具有方向性。
DWI只能反映扩散敏感梯度场方向上的扩散运动,其他方向上的扩散运动则不能检测出来。
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。
在前面扩散的基本概念中曾提到各向异性扩散的概念,由于DWI具有方向性,所以可以很好的反映组织扩散的各向异性。
如内囊后肢的白质纤维束是上下走向,上下方向水分子扩散相对自由,在颅脑横断面DWI,如果在层面选择方向(上下方向)施加扩散敏感梯度场,则内囊后肢的信号衰减比较明显,表现为明显低信号。
如果在左右方向上施加扩散敏感梯度场,由于内囊后肢的水分子在此方向扩散运动明显受限,信号衰减很少,因而表现为相对高信号。
如果我们在多个方向(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。
(四)扩散系数和表观扩散系数通过对施加扩散敏感梯度场前后的信号强度检测,在得知b值的情况下,我们可以计算组织的扩散系数。
需要指出的是,在DWI上造成组织信号衰减不仅仅是水分子的扩散运动,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)都将造成组织信号的衰减,如组织血流灌注中的水分子运动及其他生理运动等。
SE-EPI由于采集速度很快,基本可以冻结组织多数的生理运动,但无法消除血流灌注对组织信号的影响。
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,而将会受到其他形式水分子运动的影响。
正因为此,我们只能把检测到的扩散系数称为表观扩散系数(apparent diffusion coeffecient,ADC)。
其计算公式如下:ADC = ln(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;ln表示自然对数。
从式中可以看出,要计算组织的ADC值至少需要利用2个以上不同的b值。
四、常用的DWI序列用于DWI的序列很多,可以是GRE、SE、FSE、单次激发FSE序列等,可以是T1WI、T2WI或T2*WI序列。
这里仅介绍目前临床上最为常用的单次激发SE-EPI DWI序列和SE 线扫描DWI序列。
180°a b图50 SE-EPI DWI序列及其原理示意图图a为序列结构图,90︒脉冲激发后,在180︒脉冲的前后各施加一个强度、持续时间和方向均相同的扩散敏感梯度场,180︒复相脉冲将产生一个自旋回波信号,其他MR信号利用EPI技术进行采集。
图b为DWI原理示意图。
方框表示一个体素,圆圈表示其中的水分子,带有箭头者表示在扩散敏感梯度场方向上具有扩散运动的水分子。
由于180︒两侧的梯度场完全相同,没有位置移动的水分子中质子将不会因为梯度场而发生相位离散,而在扩散梯度场方向上位置移动的质子相位将发生离散,从而引起组织信号信号衰减。
(一)单次激发SE-EPI DWI序列场强在1.0 T以上的MRI仪目前多采用单次激发SE-EPI序列进行DWI(图50)。
该序列如果不施加扩散敏感梯度场,得到将是T2WI,在T2WI基础上施加扩散敏感梯度场将得到DWI,b值一般选择为1000 s/mm2左右,根据需要可在层面选择方向上施加扩散敏感梯度场,也可在层面选择、频率编码及相位编码方向上都施加。
该序列TR为无穷大,因此剔除了T1弛豫对图像对比的污染,根据需要和扫描机的软硬件条件,TE一般为50 ~ 100 ms。
该序列成像速度很快,单层图像的TA在数十到100毫秒。
(二)SE线扫描DWI序列SE线扫描DWI的原理和SE-EPI DWI相同,仅采用的序列和MR信号采集方式有所不同。
该技术主要用于低场强MRI仪,因为单次激发SE-EPI序列在低场强扫描机上效果较差。
SE线扫描DWI采用的是SE序列,也是在180︒复相脉冲两侧施加扩散敏感梯度场。
以颅脑横断面为例,先在上下方向施加层面选择梯度场,在横断面施加90︒脉冲,然后在左右方向施加另一个层面选择梯度场,在矢状面施加180︒脉冲。