[DWI原理和应用] 磁共振dwi是什么检查

[DWI 原理和应用] 磁共振 dwi 是什么检查

一、 DWI 的概念 1.定义：

弥散又称扩大，是指份子从四周环境的热能中获取运动能量而使份子发生的一连串的、小的、随机的位移现象并互相碰撞，也称份子的热运动或者布朗运动。

2. DWI 技术就是检测扩大运动的方法之一，由于普通人体 MR 成像的对象是质子，主要是水份子中的质子，因此 DWI 技术事实上是通过检测人体组织中水份子扩大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改变。

3. 生物组织内的水份子的扩大分为三大类：细胞外扩大，细胞内扩大，跨膜扩大，且扩大运动受到组织结弹跳高跷构、细胞内细胞器和组织大份子的影响。

4. 影响水份子弥散的因素：膜结构的阻挡，大份子蛋白物质的吸附，微血管内流淌血液的影响〔？〕。

5. DWI 中的水份子：

1〕无创探测活体组织中水份子扩大的惟一方法 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大限制程度不同 5〕产生 DWI 对比 6〕检测组织中自由水限制性扩大的程度 6. 常规 DWI ，主要对细胞外自由水运动敏感 T2WI 基础上，施加扩大梯度，组织信号衰减 1〕自由水扩大越自由 =信号丢失多， DWI 信号越低 2〕自由水扩大越受限 =信号丢失少，DWI 信号越高 7. 在

匀称介质中，任何方向的弥散系数都相等，这种弥散称为各向同性扩大〔eg.脑脊液〕；

在非匀称介质中，各方向的弥散系数不等，这种弥散称为各向异性扩大〔eg.脑白质纤维素〕。

各向异性扩大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。水份子在神经纤维长轴方向上扩大运动相对自由，而在垂直于神经纤维长轴的方向上，水份子的扩大运动将明显受到细胞膜和髓鞘的限制。

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 XX 和主磁场不匀称将造成质子渐渐失相位，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大梯度在线预约系统场，人为在该方向上创造磁场不匀称，造成体素内质子失相位，然后在施加一个强度与持续时间彻底相同的反向扩大梯度场，则会浮现两种状况 :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，而挪移的质子因两次梯度场引起的相位改变不能互相抵消，而失相位信号衰减。

2. DWI 通过测量施加扩大敏感梯度场先后组织发生的信号强度改变，来检测组织中水份子扩大状态〔自由度及方向〕，后者可间接反映组织微观结构特点及其改变。

体素中水份子都存在肯定程度的扩大运动，其方向是随机的，而在扩大梯度场方向上的扩大运动将造成体素信号的衰减，假如水份子在敏感梯度场方向上扩大越自由，则在扩大梯度场施加期间扩大距离越大，经受的磁场改变也越大，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〕扩大敏感梯度场的强度，强度越大组织信号衰减越明显；

2〕扩大敏感梯度场持续的时间，时间越长组织信号衰减越明显；

3〕两个扩大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〕组织中水份子的扩大自由度，在扩大敏感梯度场施加方向上古书装订水份子扩大越自由，组织信号衰减越明显。

2.b 值对 DWI 的影响： DWI 技术中把施加的扩大敏感梯度场参数称为 b 值或者称扩大敏感系数。

1〕 b 值代表扩大敏感系数；

r 代表磁旋比；

Gi 和 Gj 分别为 i 轴和差分滤波器j 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、样子〕

b 值越高，扩大的权重越重 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浮现四周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象，但对水份子扩大运动的检测不敏感。

3〕因此， b 值的选择特殊重要，用小 b 值进行 DWI ，在肯定程度上反映了局部组织的微循环灌注，但所测得的 DC 值稳定性较差，且易受其他生理活动的影响，不能有效反映水份子的弥散运动；

用大 b透明填充母料值进行 DWI ，所测得的 DC 值受局部组织的微循环灌注影响较小，能较好反映水份子的弥散运动，因此，大 b 值进行 DWI 称高弥散加权成像，用小 b 值进行 DWI 称低弥散加权成像。 b=0 时产生无弥散加权的t2wi。

4〕扩大图象的 b 值的选择主要应满足以下三个条件：〔1〕能够清晰显示和辨别被检组织。

〔2〕有效抑制 t2 透射效应对扩大图象的影响。

〔3〕应用完可能高的 b 值，使被检组织的 DC 值更接近组织的真实 D 值。

三、 DWI 的方向性：

DWI 是反映扩大敏感梯度场方向上的扩大运动，为了全面反映组织在各方向上的水份子扩大状况，需要在多个方向上施加扩大敏感梯度场。假如在多个方向〔6 个以上方向〕分别施加扩大敏

感梯度场，则可对每一个体素水份子扩大的各向异性作出较为精确的检测，这种 MRI 技术称为扩大张量成像〔diffusion tensor imging，DTI〕。利用 DTI 技术可以很好地反映白质纤维束走向，对于脑科学的讨论将发挥很大的作用。

四、扩大系数和表观扩大系数 1.份子布朗运动的方向是随机的，其在肯定方向上的弥散距离与相应弥散时间的平方根之比为一个常数，这个常数称为扩大系数 D。表示一个水份子单位时间内随机弥散运动的平均范围，其单位为 mm2/s。通过对施加扩大敏感梯度场先后的信号强度检测，在得知 b 值的状况下，我们可以计算组织的扩大系数，需要指出的是造成组织信号衰减不仅仅是水份子的扩大运动，水份子在扩大敏感梯度场方向上各种形式的运动〔或者位置挪移〕还将造成组织信号的衰减。

2. 影响因素： 1〕微观因素：体液流淌、细胞的渗透性和温度、毛细血管灌注、细胞内外水的黏滞度、膜通透性的方向。

2〕宏观因素：呼吸、搏动、蠕动等。