DWI

DWI

擴散加權成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是20世紀90年代初中期發展起來的MRI新技術,國內於90年代中期引進該技術並在臨床上推廣應用。DWI是惟一能夠檢測活體組織內水分子擴散運動的無創性方法。DWI在臨床上主要用於超早期腦缺血診斷的應用。

介紹


(diffusion weighted imaging,DWI) DWI是目前惟一能夠檢測活體組織內水分子擴散運動的無創方法。
原理為射頻脈衝使體素內質子的相位一致,射頻脈衝關閉后,由於組織的T2弛豫和主磁場不均勻將造成質子逐漸失相位,從而造成宏觀橫向磁化矢量的衰減。除了上述兩種因素以外,我們在某個方向上施加一個擴散梯度場,人為在該方向上製造磁場不均勻,造成體素內質子群失相位,然後在施加一個強度與持續時間完全相同的反向擴散梯度場,則會出現兩種情況:在該方向上沒有位移的質子不會受兩次梯度場強的影響而失相位,而移動的質子因兩次梯度場引起的相位變化不能相互抵消,而失相位信號衰減。體素中水分子都存在一定程度的擴散運動,其方向是隨機的,而在擴散梯度場方向上的擴散運動將造成體素信號的衰減,如果水分子在敏感梯度場方向上擴散越自由,則在擴散梯度場施加期間擴散距離越大,經歷的磁場變化也越大,組織信號衰減越明顯。DWI通過測量施加擴散敏感梯度場前後組織發生的信號強度變化,來檢測組織中水分子擴散狀態(自由度及方向),後者可間接反映組織微觀結構特點及其變化。
特點:
1、DWI上組織信號強度的衰減主要因素:(1)擴散敏感梯度場的強度,強度越大組織信號衰減越明顯;(2)擴散敏感梯度場持續的時間,時間越長組織信號衰減越明顯;(3)兩個擴散敏感梯度場的間隔時間,間隔時間越長,組織信號衰減越明顯;(4)組織中水分子的擴散自由度,在擴散敏感梯度場施加方向上水分子擴散越自由,組織信號衰減越明顯。
2、b值對DWI的影響:DWI技術中把施加的擴散敏感梯度場參數稱為b值或稱擴散敏感係數。常用SE-EPI DWI序列中,b值=gGδ。(
3、DWI的方向性:DWI是反映擴散敏感梯度場方向上的擴散運動,為了全面反映組織在各方向上的水分子擴散情況,需要在多個方向上施加擴散敏感梯度場。如果在多個方向(6個以上方向)分別施加擴散敏感梯度場,則可對每個體素水分子擴散的各向異性作出較為準確的檢測,這種MRI技術稱為擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)。利用DTI技術可以很好地反映白質纖維束走向,對於腦科學的研究將發揮很大的作用。
4、擴散係數和表觀擴散係數
在DWI上組織信號衰減不僅由於水分子的擴散運動,水分子在擴散敏感梯度場方向上各種形式的運動(或位置移動)還將造成組織信號的衰減,如血流灌及其他生理運動等。因此利用DWI上組織信號強度變化檢測到的不是真正的擴散係數,會受到其他形式水分子運動的影響。為此,我們把檢測到的擴散係數稱為表觀擴散係數(apparent diffusion coeffecient,ADC)。計算組織的ADC值至少需要利用2個以上不同的b值,其計算公式如下: ADC= ln(SI低/SI高)/(b高-b低)。式中SI低表示低b值DWI上組織的信號強度(b值可以是零);SI高表示高b值DWI上組織的信號強度;b高表示高b值;b低表示低b值;ln表示自然對數

其他解釋


Driving While Intoxicated 酒後駕駛
Disaster Welfare Information 災難福利的信息
Dual Wavelength Interferometer 雙波長干涉
Draw and Wall Ironing (metal forming process) 畫和牆(金屬成形過程中燙)
Dutch West Indies 荷屬西印度群島
Deal With It 對付它
Dudes With Instruments (band from Albuquerque, NM, USA) 用儀器(樂隊紈絝子弟,從阿爾伯克基NM、美國)
Descriptive Word Index (legal research) 描述性的單詞索引(法律研究)

擴散定義


擴散(diffusion)是指分子熱能激發而使分子發生一種微觀、隨機的平移運動並相互碰撞,也稱分子的熱運動或布朗運動。任何分子都存在擴散運動。擴散在很多非平衡態系統中可以觀察到,如在一杯純水中加入一滴紅墨水,紅墨水在水中逐漸散開即是一種擴散現象但當平衡狀態建立后,如上述例子中紅墨水最後完全在水中散開,杯中各處紅墨水濃度完全一樣時,宏觀的擴散不再觀察得到,但實際上微觀的擴散運動依然存在。通過一些特殊的技術可以檢測這種分子的微觀擴散運動。DWI技術就是檢測這種微觀擴散運動的方法之一。由於一般人體MR成像的對象是質子,主要是水分子中的質子,因此DWI技術實際上檢測的是人體組織內水分子的擴散運動。
如果水分子擴散運動不受任何約束,把這種擴散運動稱為自由擴散運動。但在生物體中,水分子由於受周圍介質的約束,其擴散運動將受到一定程度的限制,把這種擴散運動稱為限制性擴散。在人體中,可以把腦脊液、尿液等的水分子擴散運動視作自由擴散,而人體一般組織中水分子的擴散運動屬於限制性擴散。實際上DWI就是通過檢測人體組織中水分子擴散運動受限制的方向和程度等信息,間接反映組織微觀結構的變化。
在人體組織中,由於組織結構的不同,限制水分子擴散運動的阻礙物的排列和分佈也不同,水分子的擴散運動在各方向上受到的限制可能是對稱,也可能是不對稱的。如果水分子在各方向上的限制性擴散是對稱的,稱之為各向同性擴散(isotropic diffusion)。如果水分子在各方向上的限制性擴散是不對稱的,稱之為各向異性擴散(anisotropic diffusion)各向異性擴散在人體組織中普遍存在,其中最典型的是腦白質神經纖維。由於神經細胞膜和髓鞘沿著神經軸突的長軸分佈並包繞軸突,水分子在神經纖維長軸方向上擴散運動相對自由,而在垂直於神經纖維長軸的各方向上,水分子的擴散運動將明顯受到細胞膜和髓鞘的限制。

新輔助化療


ADC值的升高早於病變的縮小,而這種變化在第1次化療周期結束的早期即可看到,因此,ADC值可能為腫瘤的治療反應提供比腫瘤大小更早的監測指標,而早期的預測腫瘤對治療的反應有助於優化治療方案以保證最好的療效。
另一項DWI潛在的臨床應用則是評估乳腺癌新輔助化療后的腫瘤殘存情況,因為殘存的腫瘤必須切除以免影響患者的預后。既往認為,殘存的腫瘤可通過動態增強掃描進行觀察,但是,該方法存在假陽性和假陰性的情況,有研究表明DWI和動態增強MRI在檢測腫瘤殘存的準確性上一致。

優點


與常規SE序列相比,能更早的發現梗塞區的信號異常。需要鑒別注意的是有些腦組織病變在DWI上也表現為高信號,如多發硬化的活動病灶、Wallerian變性,如髓鞘內(裂)水腫(神經髓鞘細胞水腫),進行性多灶性腦白質病,氨基酸代謝異常(如苯丙酮尿症等),透神經元性變性、軸索水腫及部分腫瘤、血腫膿腫等。其他臟器也可行DWI檢查,但在這些方面的經驗還不多,需要進一步研究。
利用DTI技術進行的腦白質束成像不僅可用於腦科學的研究,在臨床上也能提供一些有價值的信息,如腫瘤對周圍白質束的影響、術前提示手術時應該避免損傷的重要白質纖維束等。

限制


患者的自主運動是影響偽影的潛在原因,因為運動可導致影像記錄失真而出現錯誤的ADC值,小癌腫,包括DCIS和浸潤性導管癌散在病灶在DWI可能難以顯示;出血可出現高信號和低ADC值,而導致誤診為惡性病變。為了測量ADC值,首先必須在ADC圖中識別,最好是在DWI中辨認病變,並在腫瘤的實體成分中選取感興趣區,以確保囊性和壞死部分或周圍正常乳腺組織不被包含在內。對於小病變,因為空間解析度較低,在DWI和ADC圖中也許較難識別,這可能需要在更高場強的T2WI中觀察。
另外,3.0TMRI能夠發現1.5T中不能發現的小於10mm的病變,而對於大於10mm的病變,兩者沒有差別。3.0T和1.5T中觀察到的ADC值是一致的,這說明ADC值是獨立於磁場強度的。