弥散加权像在脊柱mri成像中的应用价值

《弥散加权像在脊柱mri成像中的应用价值》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、弥散加权像在脊柱MRI成像中的应用价值(上)安德里亚·鲍尔等本文作者AndreaBauer，MD;OlafDietrich，PhD;MaximilianReiser，MD。译者：魏冰岩先生，西门子迈迪特(深圳)磁共振有限公司临床应用专家；校对：蒋向农、王彩云、刘克成。关键词:弥散加权MRI脊柱随着磁共振梯度系统的不断发展和完善，近年来在磁共振功能成像中弥散加权像(DWI)的应用前景日趋广阔。随着这项技术的应用，使得存在于人体内的组织液可以在微观水平上加以评估，可以对病理条件下活体内水分子的运动加以分析。在神经放射学的领域里，DWI技术在评估急性脑中风方面是一种极为有效的方法。在其它临

2、床应用中，不仅对多发性硬化、肿瘤及脓肿的诊断具有其特异性，而且应用在对腹部器官如肝脏、肾脏及卵巢等部位病变性质的鉴别诊断上。在腹部器官良恶性病变的鉴别中如肝细胞癌、转移瘤以及海绵状血管瘤、肝囊肿等在病变DWI像上都有其显著不同的特点。近来，弥散加权像在肌肉骨骼系统病变的鉴别诊断方面亦有长足的进展。如肌肉、软骨、软组织的病理学改变，坏死与存活的肿瘤组织的鉴别，以及膝关节渗出性积液。外伤性骨髓水肿等疾病的诊断，都有其特异性。在本文中，我们着重探讨椎体骨折和脊髓挫伤在DWI加权像上的表现。在鉴别外伤引起的急性压缩性骨折和肿瘤源性骨折方面，DWI加权像的作用得到了普遍肯定，因为它们之间存在明

3、显的信号差异。本文重点讲述DWI的应用发展过程及基本原理，特别是对肌肉骨骼系统中的脊柱病变方面的临床应用作出了基本评估。一弥散加权像的发展及原理弥散加权像主要是检测分子的随机微小运动。在临床应用中，它主要反映组织内水分子的运动。人体组织内存在大量自由运动的水分子，这些分子的微小运动，可以通过弥散像、布朗运动及图像背景表现出来。活体内这些无序运动的水分子导致磁矩改变，这可以通过弥散系数来反映(D值)。弥散系数的常用单位是2mm/s。值越大，分子的动量改变越大。在弥散加权像中，水分子弥散程度直接影响图像信号强度，除了质子密度和弛豫时间T1和T2的影响效应，具有强弛豫的区域表现为信号强度降

4、低，在磁共振影像技术应用之前，这些水分子的无序运动在磁共振波谱中得以体现和研究。在1950年，Hahn报道了在稳态的梯度场下分子弥散的存在会影响NMR信号强度的测量。在1954年，Das和Saha进一步用数学理论证实了这种效应的存在。同年，Carr和Purcell在实验中明确指出在自旋回波(SE)中，发射90°和180°射频脉冲后，水分子的弥散效应被增强。在1961年，Woessner进一步解释了这种现象的存在，包括使用激励回波序列。随着NMR波谱测量技术的飞速发展，在1965年，Stejskal和Tanner报道了脉冲梯度场较稳态梯度场对弥散效应的影响更明显。目前几乎所有的弥散加权

5、序列的应用都基于这一原理。所谓的“脉冲梯度自旋回波”序列包含了在180°重聚脉冲两侧的梯度脉冲，又称为“弥散梯度”。图1序列图说明了双弥散梯度的功能原理，核自旋在第一个梯度脉冲的作用下相位离散，而在第二个梯度脉冲作用下相位重聚，而第二个梯度脉冲相位重聚的作用可因为分子的运动而降低。这样，由于分子运动的增加而使信号强度减低。信号强度的降低是由平均弥散距离和使相位离散的梯度场强度来决定的。这种倚赖关系在数学上可以解释为弥散系数D，也叫作序列的“弥散加权b值”。弥散加权序列的权重(或b值)是由弥散梯度的触发时间和梯度场强度来决定的。(梯度场的振幅g，持续时间d，时间间隔△，g=磁化率)：2

6、方程1：b=(γ×g×δ)(△－δ/3)2b值的常用单位为s/mm，测量信号的强度依赖指数b×D。0-b·D方程2：S(b)=S×e这样，增加b值和增加弥散系数会导致信号强度的降低，低信号区域的组织具有高的弥散值。增加b值可以提高具有不同b值区域的信号对比。因为弥散梯度的采集时间通常由最大可接受的回波时间TE所决定，增加b值要求更大的弥散梯度值。所以，适合DWI成像的梯度系统至少具有20mT/m。依靠上面给出的方程2，用两个或更多的采集数据所获得的b值，可以计算出弥散系数D，这个结果就是组织的D值。然而，这并不是我们所需要的自由水的弥散值，因为它还受细胞膜、细胞内结构以及大分子等组织

7、的影响。为了突出这个差别的影响，决定引入表面弥散系数(ADC)，在感兴趣的象素与象素之间可以计算出相应的ADC值。这可以用参数图来显示，通常被称为ADC图。脉冲序列的弥散梯度被应用在不同的空间编码方向上，这个方向相当于分子运动的方向。因为分子运动具有各向异性。为了采集更加完整的信息，这个弥散张量必须包含各个方向上的弥散成份，这就要求至少采集6个方向上的弥散数据，在一定环境下例如对称的坐标系中，可以非常容易的在两个相互垂直方向上测量到相应弥散效应各向异性的相