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受限弥散
细胞膜或大分子蛋白等生物组织中的天然屏障使得水分 子的弥散受到限制，称为受限弥散（ristricted diffusion)。
各向同性弥散
在均匀介质中，水分子任何方向的弥散系数都相等， 称为各向同性弥散(isotropic diffusion)，即弥散不受方向的限 制；
各向异性弥散
同一介质在三个弥散梯度方向（相位、层面和读5 出
DWI信号形成机制
活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、细胞内和 跨细胞运动以及微循环（灌注），细胞外运动和灌注是组织DWI信 号衰减的主要原因。组织内水分子的随机运动越多，在DWI中的信 号衰减越明显。
自由水比固体组织有极高的弥散系数，导致信号大量 丢失，在DWI上呈明显低信号。
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DWI成像序列
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ADC＝[ln(S1/S2)]/(b2-b1)
ln为自然对数。 S为某一弥散敏感系数(b）下的信号强度，S1和S2代表 两个不同b值兴趣区的信号强度。
b值——弥散加权程度（弥散敏感系数）。、△、A分别为扩散梯度持续时间、间隔时间及强度， b值单位为秒/平方毫米。临床应用中一般固定δ、△、γ，仅通过改变A的大 小而获得不同的b值。
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脑脓肿
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DWI临床应用
中枢神经系统
超急性期和急性期脑缺血 感染 脱髓鞘病变 肿瘤
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多发性硬化（MS）：分期：急性期DWI呈高信号，慢性病灶呈 等信号，急性期硬化斑ADC明显高于慢性硬化斑。 可靠鉴别脱髓鞘和梗死灶。
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DWI临床应用
中枢神经系统
超急性期和急性期脑缺血 感染 脱髓鞘病变 肿瘤
磁共振弥散加权成像和弥散 张量成像
Diffusion Weighted Imaging and Diffusion Tensor Imaging
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弥散的概念
弥散是自然界中最基本的物理现象，指分子的不规则随机运动， 即布朗运动。通常用于描述分子等颗粒由高浓度向低浓度区扩 散的微观运动。
DWI上水分子随机微观运动的大小用弥散系数来描述，单位为 平方毫米／秒。弥散系数越大，代表分子弥散运动越强。
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鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿：蛛网膜囊肿——DWI低信号， ADC明显高信号；表皮样囊肿——DWI高信号，ADC类似脑实质 低于CSF信号。 鉴别脑脓肿和肿瘤囊变（坏死）。 胶质瘤分级。
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蛛 网 膜 囊 肿
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表皮样囊肿术后残存
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脑脓肿
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3
DWI基本原理
物理基础 人体中大约有70％的水，与DWI有关的弥散主
要指体内水分子（包括自由水和结合水）的随机位移运动。 水分子随机运动过程中不断相互碰撞，每次碰撞后水分子 发生偏向并旋转，使其位置与运动方向发生随机变化。在 存在浓度梯度情况下，分子弥散运动遵循一定规律 （Fick’s定律）。即在无外力作用下，分子总是从浓度高 的一方向浓度低的一方位移。
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b值受灌注影响大，小b值主要反映局部组织的微循环血流灌注， 测得的ADC值不稳定。b=0产生无弥散权中的T2像。 大b值所测得ADC值受血流灌注影响小，较好反映组织内水分子 的弥散运动。 即b值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的信噪比相应 的下降。 通常b值取1000s/mm3，成二组图像：b=0和b=1000。
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DWI的历史及进展
1950年——Hahn提出弥散对MRI信号强度的影响； 1954年——Carr和Purcell以SE序列为基础测得水的弥散系数； 1961年——Woessner扩展到利用受激回波序列的测量； 1965年——Stejskal和Tanner引入脉冲梯度进行弥散敏化； 1986年——Le Bihan等首次将DWI应用于生物组织中。
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DWI ADC
超急性期脑梗死
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DWI临床应用
中枢神经系统
超急性期和急性期脑缺血 感染 脱髓鞘病变 肿瘤
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化脓性感染：脓腔于DWI呈均匀高信号，ADC降低——弥散受限， 与脓液的高粘滞度和脓肿的多细胞性有关。 对细菌性脑膜炎并发的硬膜下（外）积脓和炎性渗出物有鉴别 诊断意义，从而有利于指导临床治疗。 一定程度上鉴别疱疹性脑炎和颞叶浸润性胶质瘤。
SE-EPI（单次激发多层面自旋回波－回波平面加权 成像）序列，即在自旋回波序列的基础上在3个互相垂直的方向上 于180度脉冲前后分别施加成对的弥散敏感梯度脉冲。
优点：1、明显减少成像时间；
2、降低运动伪影——propeller技术应用；
性。
3、增加因分子运动而使信号强度变化的敏感
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DWI定量分析
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b=0 b=1000
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DWI图：弥散受限组织和长T2组织均表现为高信号。——不是纯粹 的弥散图，包含T2WI成分。（脑脊液是黑的）
ADC图：弥散程度高的组织信号高（亮），弥散受限组织表现为低 信号。（脑脊液是白的）
eADC图：弥散受限组织信号高，自由弥散组织信号低——消除了 T2 穿透（shine through）效应的影响。（脑脊液是黑的）
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DWI临床应用
中枢神经系统
超急性期和急性期脑缺血 感染 脱髓鞘病变 肿瘤
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DWI对超急性和急性脑梗塞的检出敏感性为88％～100％，特 异性为86％～100％。 能够鉴别新鲜与陈旧性梗塞灶，并能评估预后。 存在假阴性（病灶较小、空间分辨率有限）和假阳性（磁敏 感效应所致）。 对新生儿急性缺血缺氧性脑病显示敏感，且能准确预测病灶 范围。 对一过性缺血发作（TIA）显示优于常规MRI。
弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织中 分子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、 RF脉冲等因素均可影响测得的弥散系数。
表 观 弥 散 系 数 （ apparent diffusion coefficient ， ADC)— DWI上测得的生物组织整体结构特征的弥散系数，反映水分子弥散 和毛细血管微循环（灌注）的人工参数。ADC是水分子移动的自由 度。在正常脑组织中，水分子向三维空间各个方向扩散的量不同， 存在各向异性扩散，水分子在平行于神经纤维的方向较垂直其方 向上更易扩散。因此取三个不同方向的DWI上所测的ADC平均值， 便可消除各向异性的干扰。