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1、DWI及其中枢神经系统应用,影像科,1,DWI及其中枢神经系统应用,MRI弥散的基础知识,弥散现象 MRI弥散成像原理 表观弥散系数（ADC） DWI未来趋势 DWI的缺陷和伪影,2,DWI及其中枢神经系统应用,弥散现象,水通常占体重的60%-80%，与体温相关的热量使水分子活跃，并在周围随机“跳动” 布朗运动：分子与温度相关的无规则随机运动 墨水实验 脑组织弥散现象 纤维组织、其他结构及细胞膜使水分子自由运动或限制其运动,3,DWI及其中枢神经系统应用,MRI弥散成像原理,核自旋质子在静止磁场内平行于大磁场的方向 施加弥散梯度使自旋质子周围形成小磁场自旋质子成为“魔法墨水” 一定时间后施加另
2、一个梯度脉冲 获得这段时间内自旋质子弥散的信息 最常用脉冲-梯度自旋-回波脉冲序列,4,DWI及其中枢神经系统应用,表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）,“表观”：为组织内许多复杂过程的平均测量 由两幅不同b值（0，1000）的图像计算得出 ADC图，反映了体素内弥散运动的强度 ADC值与DWI相反 脑脊液ADC值很高，DWI上呈暗信号 要计算ADC图而不能只应用DWI T2透射效应,5,DWI及其中枢神经系统应用,DWI未来趋势,更高的b值：8000和更高 可以解决常规弥散成像的最大问题“T2透射效应” 增加弥散对比度 ADC值将随上限值而改变
3、，当b值增大时测得的ADC值会下降 弥散张量成像（655个方向）,6,DWI及其中枢神经系统应用,DWI的缺陷和伪影,7,DWI及其中枢神经系统应用,T2透射效应（T2-shine through）,由于T2延长作用使DWI上出现高信号，但ADC值增高 若同时ADC值下降，更增加DWI上高信号 采用幂图像（EADC）消除T2透射效应,8,DWI及其中枢神经系统应用,T2透射效应（多发性硬化）,9,DWI及其中枢神经系统应用,T2廓清效应（washout）,ADC值升高和T2WI高信号的综合结果造成DWI等信号 常见于血管源性水肿,10,DWI及其中枢神经系统应用,T2廓清效应（高血压性脑病）,
4、11,DWI及其中枢神经系统应用,T2暗化效应（blackout）,由于T2WI低信号而造成的DWI低信号 多见于出血性病变 通常发生顺磁性敏感伪影,12,DWI及其中枢神经系统应用,T2暗化效应（急性血肿）,13,DWI及其中枢神经系统应用,伪影,涡漩电流伪影 磁敏感伪影 N/2鬼影 化学位移伪影 运动伪影,14,DWI及其中枢神经系统应用,涡漩电流伪影,15,DWI及其中枢神经系统应用,磁敏感伪影,16,DWI及其中枢神经系统应用,N/2鬼影,17,DWI及其中枢神经系统应用,运动伪影(癫痫发作）,y轴方向的DWI和ADC图,18,DWI及其中枢神经系统应用,正常脑组织弥散加权成像,19,
5、DWI及其中枢神经系统应用,成人脑组织,基底节 DWI呈低信号 正常铁沉积 与T2对比度有关 ADC图 通常呈等信号 依沉积铁造成的磁敏感伪影不同可呈高或等信号,20,DWI及其中枢神经系统应用,成人脑组织,灰白质 DWI上灰质与白质比较通常呈高信号 ADC值基本相等 有报道指出ADC值随年龄增长而增加，但增长幅度很小且在脑组织所有部分均可以被观察到 内囊后肢、皮质脊髓束、内侧丘系和大脑脚 DWI通常表现为高信号：由T2对比引起 ADC图通常表现为等信号,21,DWI及其中枢神经系统应用,苍白球（）与皮质脊髓束（）,DWI,ADC图,b0的DWI,22,DWI及其中枢神经系统应用,成人脑组织,
6、脉络丛 DWI上偶然呈明显高信号 ADC图上信号相应的轻度升高 通常要高于脑白质，而较脑脊液要低 代表脉络丛凝胶样囊变，通常和年龄相关,23,DWI及其中枢神经系统应用,脉络丛的DWI高信号表现,24,DWI及其中枢神经系统应用,儿童脑组织,儿童脑组织的特点：脑组织含水量高、细胞不成熟、白质未髓鞘化 较成人具有明显更高的ADC值 不同区域的ADC值变化很大 白质区ADC值高于灰质区 出生时皮层下白质ADC值高于内囊前肢和后肢 皮层和尾状核ADC值高于丘脑和豆状核 除脑脊液以外，随儿童脑组织成熟度的增加ADC值相应下降,25,DWI及其中枢神经系统应用,正常脑质（2d）,26,DWI及其中枢神经
7、系统应用,DWI在中枢神经系统的应用,脑缺血性疾病 脑脓肿的鉴别 表皮样囊肿的鉴别 其他,27,DWI及其中枢神经系统应用,脑缺血性疾病,28,DWI及其中枢神经系统应用,DWI在中枢神经系统的应用中最为成熟而具有高度特异性的价值是用于检测超急性期脑梗死。由于脑缺血后导致局部缺血脑组织中水分子弥散降低，DWI能敏感地反映这种水分子的弥散状态的变化，其基本原理是：水分子中的氢质子受到弥散敏感梯度场作用下，不同部位的质子产生不同的共振频率，以致相位重聚时质子间失去相位的一致性(失相位)，从而在DWI上出现信号衰减。而水分子弥散运动减弱的区域(如缺血区)常无信号的衰减而呈高信号，在ADC图上为低信号
8、区(ADC值降低)。,29,DWI及其中枢神经系统应用,脑水肿,定义：脑细胞内或细胞外间隙积累了过多的水分 分类 细胞毒性水肿 血管源性水肿 间质性水肿 常规MR成像不能区分水肿的类型 DWI反映脑组织水分子微观水平的运动，可以区分水肿类型,30,DWI及其中枢神经系统应用,细胞毒性水肿,定义：由于异常的细胞渗透压调节而造成的胞浆内异常液体摄取 见于缺血、创伤、中毒代谢性疾病、脱髓鞘、甚至是早期的变性 受累细胞 灰质常为神经元和神经胶质细胞 白质常为神经胶质细胞，严重时可累及轴突（轴突肿胀）和髓鞘（髓鞘内水肿）,31,DWI及其中枢神经系统应用,细胞毒性水肿,DWI呈现特征性的高信号，ADC值
9、下降 肿瘤、出血、脓肿和凝固性坏死都可以造成ADC值下降，可能与病理组织高核浆比例、高粘滞性有关,32,DWI及其中枢神经系统应用,细胞毒性水肿,常见疾病及其可逆性 梗死： 动脉性梗死：部分可逆（缺血性半暗带） TIA和静脉梗死：部分或全部可逆 缺氧缺血性脑病、创伤性脑损伤：不可逆 癫痫持续状态、弥漫轴索损伤伴发轴索肿胀、早期沃勒氏变性、髓鞘内水肿（多发性硬化的急性期、中毒或代谢性白质脑病、渗透性髓鞘溶解） ：部分或全部可逆,33,DWI及其中枢神经系统应用,细胞毒性水肿（缺血缺氧性脑病2d）,34,DWI及其中枢神经系统应用,血管源性水肿,血脑屏障的功能障碍蛋白质、电解质、水分子异常进入细胞
10、外间隙 脑白质中更加显著 常见于脑肿瘤、颅内血肿、梗死、脑脓肿、挫伤和后部可复性白质脑病综合症等病变的周围 静脉性缺血：首先为血管源性水肿（静脉充血和正常血脑屏障的破坏）进展为细胞毒性脑水肿,35,DWI及其中枢神经系统应用,血管源性水肿,ADC值升高：含有游离水分子的细胞外间隙的扩大 依T2对比不同在DWI上可显示为低信号、等或稍高信号影 可逆,36,DWI及其中枢神经系统应用,血管源性水肿（脑弓形体病）中心凝固性坏死呈DWI高信号，ADC值减低,37,DWI及其中枢神经系统应用,对于脑梗死，DWI反映的是细胞毒性水肿，T2WI反映的是血管源性水肿，CT反映的是脑组织的坏死和水肿。血管源性水
11、肿的出现比细胞毒性水肿的出现晚6h-12h，所以对于超急性脑梗死（6h之内）的确诊，DWI明显优于常规MRI序列和头颅CT。常规MRI检查中以FLAIR发现脑梗死最敏感，但因其反映的仍是脑梗死的血管源性水肿，所以要在6h-12h左右方能发现，而DWI反映的是细胞毒性水肿，因此能更早发现脑梗死(在缺血发生2h即能发现)，这已经得到公认。,38,DWI及其中枢神经系统应用,脑梗死不同时期的DWI表现,超急性、急性期 细胞毒性水肿期或血管源性水肿早期 细胞肿胀，细胞外间隙明显缩小，水分子弥散严重障碍，DWI呈高信号，ADC值减低 亚急性期 血管源性水肿期 组织含水总量较前增加，水分子弥散程度较前增加
12、，DWI呈稍高信号 ，ADC值“假正常化” 慢性期 细胞液化坏死更多，组织含水量更多，ADC值升高， DWI呈低信号，T2WI呈高信号,39,DWI及其中枢神经系统应用,脑梗死不同时期的DWI表现,40,DWI及其中枢神经系统应用,超急性期脑梗死 （3h）,治疗3d后,41,DWI及其中枢神经系统应用,急性期脑梗死（24h）,42,DWI及其中枢神经系统应用,亚急性期脑梗死 （10d）,43,DWI及其中枢神经系统应用,慢性期脑梗死 （3m）,44,DWI及其中枢神经系统应用,高血压性脑病,3个月后,45,DWI及其中枢神经系统应用,脑脓肿的鉴别,46,DWI及其中枢神经系统应用,脑脓肿,位于
13、灰-白质交界区和深部白质 脑脓肿早期 局部脑炎病灶或化脓前的脑炎 DWI呈稍高信号，ADC值降低 脓肿形成期 病灶中心凝固性坏死、化脓 DWI呈高信号，ADC值减低明显,47,DWI及其中枢神经系统应用,脑脓肿,鉴别诊断 与囊性、坏死性肿瘤 DWI呈低信号，ADC值增高 但当肿瘤的中央坏死区含无菌性和凝固性坏死、出血和粘稠的粘液时，也可表现为DWI高信号，ADC值降低 与单纯凝固性坏死 常发生于射频丘脑切开术之后 DWI呈高信号，ADC值降低 病史和症候学有助于鉴别,48,DWI及其中枢神经系统应用,脑脓肿,49,DWI及其中枢神经系统应用,多形性胶质母细胞瘤,50,DWI及其中枢神经系统应用
14、,肺癌脑转移,51,DWI及其中枢神经系统应用,原发性震颤行射频丘脑切开术后出现凝固性坏死,52,DWI及其中枢神经系统应用,表皮样囊肿的鉴别,53,DWI及其中枢神经系统应用,表皮样囊肿和蛛网膜囊肿,常规MRI表现相似 DWI可区分这两种病变 蛛网膜囊肿含自由水，与脑脊液相类似 表皮样囊肿含有复层鳞状上皮和角蛋白碎片 ，ADC值低于脑脊液，DWI呈高信号（T2透射效应）,54,DWI及其中枢神经系统应用,表皮样囊肿,55,DWI及其中枢神经系统应用,蛛网膜囊肿,56,DWI及其中枢神经系统应用,表皮样囊肿,57,DWI及其中枢神经系统应用,其他,颅内出血 头外伤 脱髓鞘及变性疾病 脑肿瘤,5
15、8,DWI及其中枢神经系统应用,脑实质内出血,59,DWI及其中枢神经系统应用,超急性期出血,60,DWI及其中枢神经系统应用,急性期及亚急性早期出血,61,DWI及其中枢神经系统应用,亚急性晚期出血,62,DWI及其中枢神经系统应用,慢性期出血,63,DWI及其中枢神经系统应用,细胞毒性水肿（弥漫性轴索损伤） 弥漫性轴索损伤(diffuseaxonalinjury,DAI)又称脑白质剪切伤，脑组织受到剪切力后引起以脑内轴索广泛水肿、撕裂以及轴索并行小血管破裂为特征的一种严重的一种创伤性脑损伤,64,DWI及其中枢神经系统应用,DWI在脑外伤早期发现继发性脑缺血也很敏感，Albensi等建立D
16、AI鼠模型发现DWI在伤后二小时就可发现病灶，其敏感性强于常规SE序列，Pamela等也证明了DWI与损伤数量及改良Rankin积分有很强的相关性，并且改良Rankin积分在损伤体积和临床症状的相关参数比GCS积分的相关性强，这是因为：1、DAI大多数具有水扩散的特点，2、DWI易受磁化的影响。因此可以更好地描绘血管损伤，特别是在FLAIR、SE T2WI、GRE显示“正常”时，DWI更有诊断意义，并且比其他可显示更多的损伤病灶。Ezaki等研究发现DWI检测DAI损伤数量仅占损伤数量总数的32%，但他可显示T2*WI及FLAIR上不能显示的损伤区域。即使DWI不能显示出所有的损伤部位，但它对
17、于诊断及评估病情很有帮助。ADC的变化是细胞内水自稳态的反映，是离子平衡与否的敏感标志，ADC值作为定量参数可以测定脑实质的水扩散率，动物实验中发现，动物脑内血管闭塞10min2h即可在ADC图上发现异常信号，伤后1h到7周DAI病灶的ADC值均下降，出血性病灶的比非出血性的明显降低，并且ADC值的下降程度与损伤有一定的相关性，ADC值评分与昏迷时间呈正比关系，ADC图可以显示常规序列不能显示的DAI损伤区域。另外可根据成人脑深部灰白质区损伤的情况估计预后。DWI比常规MRI能更早更准确地显示DAI病灶的信号改变，而且通过软件处理形成的ADC图可定量测定脑组织 ADC的变化，故DWI对DAI的
18、早期诊断具有重要价值。,65,DWI及其中枢神经系统应用,弥漫性轴索损伤累及脑灰白质邻界部位,66,DWI及其中枢神经系统应用,多发性硬化急性细胞毒性斑块 研究认为环形高信号是MS活动期病灶在DWI上的特征性表现，病灶中心主要是炎性细胞的渗出液和失去髓鞘的轴突，高信号的环代表急性脱髓鞘和炎症反应区，说明DWI可以在一定程度上反映MS病灶的病理改变。,67,DWI及其中枢神经系统应用,多形性胶质 母细胞瘤,68,DWI及其中枢神经系统应用,毛细胞型星形细胞瘤,69,DWI及其中枢神经系统应用,髓母细胞瘤（10岁）,70,DWI及其中枢神经系统应用,良性脑膜瘤,71,DWI及其中枢神经系统应用,非典型性脑膜瘤,72,DWI及其中枢神经系统应用,淋巴瘤（弥漫性大B细胞型）,73,DWI及其中枢神经系统应用,74,DWI及其中枢神经系统应用,