DWI原理和应用一、DWI的概念1.定义：弥散又称扩散，是指分子从周围环境的热能中获取运动能量而使分子发生的一连串的、小的、随机的位移现象并相互碰撞，也称分子的热运动或布朗运动。2.DWI技术就是检测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。3.生物组织内的水分子的扩散分为三大类：细胞外扩散，细胞内扩散，跨膜扩散，且扩散运动受到组织结构、细胞内细胞器和组织大分子的影响。4.影响水分子弥散的因素：膜结构的阻挡，大分子蛋白物质的吸附，微血管内流动血液的影响（？）。5.DWI中的水分子：1）无创探测活体组织中水分子扩散的唯一方法2）信号来源于组织中的自由水3）结合水尽管运动受限，但仍不能产生信号4）不同组织对自由水扩散限制程度不同5）产生DWI对比6）检测组织中自由水限制性扩散的程度6.常规DWI，主要对细胞外自由水运动敏感T2WI基础上，施加扩散梯度，组织信号衰减1）自由水扩散越自由=信号丢失多，DWI信号越低2）自由水扩散越受限=信号丢失少，DWI信号越高7.在均匀介质中，任何方向的弥散系数都相等，这种弥散称为各向同性扩散（eg.脑脊液）；在非均匀介质中，各方向的弥散系数不等，这种弥散称为各向异性扩散（eg.脑白质纤维素）。各向异性扩散在人体组织中是普遍存在的，其中最典型的是脑白质神经纤维束。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方向上，水分子的扩散运动将明显受到细胞膜和髓鞘的此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。限制。二、DWI的原理1.以SE-EPI序列来介绍DWI的基本原理。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。2.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。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。三、技术要点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。1）b值代表扩散敏感系数；r代表磁旋比；Gi和Gj分别为i轴和j此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。轴上的磁场梯度强度；δ代表梯度场持续时间；Δ代表两个梯度场间隔时间。2）b值的选择（表示应用的梯度磁场的时间、幅度、形状）b值越高，扩散的权重越重b值越高，信号越弱b值越高，信噪比越差b值越高，相同TR内可采集的层数越少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。3）因此，b值的选择非常重要，用小b值进行DWI，在一定程度上反映了局部组织的微循环灌注，但所测得的ADC值稳定性较差，且易受其他生理活动的影响，不能有效反映水分子的弥散运动；用大b值进行DWI，所测得的ADC值受局部组织的微循环灌注影响较小...
