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DWI原理及临床应用内容提要➢一、DWI原理➢二、DWI在中枢神经系统的临床应用什么是弥散（Diffusion)水分子随机、无规律的热运动，即布朗运动。一、DWI原理及有关概念什么是弥散系数(Diffusio

nCoefficiece)衡量水分子弥散的程度。弥散系数越大，单位时间内水分子随机运动的距离越大。DWI原理磁共振弥散成像在原有脉冲序列的基础上加上一对梯度脉冲，此对梯度正好大小相同，方向相反。time9001800回波TEDWI原理•DWI公式：S2=S1×exp(-bD)•S2、S1为不同b

值时的DWI信号；b：弥散敏感系数；D：弥散系数•DWI信号的影响因素：主要有弥散敏感系数、弥散系数、T2穿透效应、各向异性以及扫描序列等•DWI常用SE-EPI序列来完成，该序列成像迅速，减少运动伪影，增加

对分子运动所致信号变化的敏感性原理－b值•b值是一个反应在序列中施加梯度大小的量度值。•b值越大，施加的正反两个梯度的强度就越大，对弥散探测就越敏感。但整个图像的信号就越低，SNR就越差。•b值越小，施加的正反两个梯度的强度就越小，对弥散探

测就越不敏感。但整个图像的信号就越高，SNR就越好。•在头部，b值一般为1000左右。在体部，b值一般为300-800。1800影响弥散的因素在活体中，弥散受组织结构、生化特性影响外，还受多种生理因素影响：如心脏搏动、呼吸、灌注、肢体移动，所以用表观弥散系数（ADC）来描述活体弥散成像中的

弥散状况。9•弥散的程度可以量化，常用表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficients,ADC）值来表示，ADC=Ln（S2/S1）/[b1－b2]，用图像表示即ADC伪彩图。•ADC值能真实反映病变的弥散程度。

ADC值与DWI图像信号呈负指数关系，ADC值增大，代表水分子弥散加。ADC值ADC－＝DWI(b=1000)T2(b=0)ADCDWIADC伪彩图灰质在常规DWI像上呈等信号，白质呈略低信号，在ADC伪彩图上灰质较白质弥散

稍快。ADC伪彩图：ADC伪彩图本质是由不同色彩的深浅来代表ADC值大小的形态学表现，这种形态学表现仅与病变本身的ADC值有关，而与病变的T2值或T1值无关，因此ADC伪彩图更能真实地反映病变或组织的水分子扩散情况。1234病理基础正常组织随机运动的水分子---低信号细胞毒性水肿的组织

运动受限的水分子---高信号AB病理基础细胞坏死崩解组织水分子运动不受限制DWI仍然是高信号！！！T2穿透效应DWI弥散T2•弥散加权图像包含有T2、弥散变化的综合信息，我们把T2的对比度在弥散图像上反映的现象称为透过效应（shinethro

ugh)，造成弥散受限假阳性表现。•消除T2穿透效应的方法有两种：即ADC值，EDC值（指数弥散系数值）T2WI1常规DWI2ADC3图1～3：左枕部长T2信号（囊性）病变，由于T2透过效应，在常规DW

I上呈明显高信号，但ADC伪彩图示扩散稍加快。一、正常人群脑组织的ADC值两侧大脑半球相同部位ADC值无统计学差异。卢洁,李坤成.中国医学影像技术,2003,19(8):975-977卢洁,李坤成.中

国医学影像技术,2003,19(8):975-977二、DWI高信号病变的鉴别诊断➢细胞毒性水肿（急性脑梗死）➢细胞密度增加（淋巴瘤、髓母细胞瘤、原始外胚层肿瘤）➢组织粘性增加（脓肿、表皮样囊肿）➢兴奋性脑损伤（谷氨

酸）DWI弥散受限原因ADC•表观弥散系数(Apparentdiffusioncoefficient,ADC)•缺氧脑组织水分子由细胞外转移到细胞内•急性脑梗死DWI高信号，而ADC降低急性脑梗塞－DWI早期发现病变•急性脑梗塞病人，有明显症状。•在T2,T1,FLAIR图像上都未见异常。

DWI上清晰显示病灶区。急性脑梗死－不同部位脑梗死（1）DWI图ADC图4T2WIM27YDWIADC急性脑梗死（2）•大面积脑梗死举例T2WIDWI3DTOF亚急性脑梗死DWI图DWI图ADC图28❖多发腔隙性脑

梗死灶中发现新发病灶DWI能早期发现深部脑白质穿支小动脉闭塞所致细胞毒性水肿，尤其是能从不同时期多发腔隙性梗死灶中鉴别出急性期病灶，以指导临床治疗。左图示双侧基底节区散在多发小腔隙性脑梗死灶，其中左侧内囊膝部病灶为本次新发病灶。ADCeA

DC常规DWIT2WIADC－脑梗死的演变过程ADC值下降ADC值升高1W2W3W4W急性脑梗死（3）•DWI高信号机制：–脑梗死病生–细胞源性水肿（数秒）–血管源性水肿（数小时-数天，无弥散受限）正常脑组织水分子布朗运动细胞内水肿水分子运动受限

急性、超急性期脑梗死:脑动脉阻塞后，缺血中心区脑组织严重缺血，数分钟内出现不可逆损伤，即细胞毒性水肿。DWI能超早期（发病30min）发现严重缺血中心区，在常规DWI上呈明显高信号，ADC图示弥散明显

受限。ADC值演变：5-10dADC值逐渐接近正常，DWI高信号；10d–数月，ADC值大于正常，DWI信号降低。DWI在脑梗死中的演变图1～3：右基底节区超急性脑出血，DWI呈混杂不均高信号，ADC伪彩图示不均匀弥散受限；图4～6：小脑半球

急性脑梗死，DWI呈明显均匀高信号，ADC伪彩图示弥散受限。DWI图右侧额叶脑挫裂伤21天DWI图DWI图ADC图T1WIDWI对急性脑梗死与脑出血的鉴别•急性期血肿(<24h)DWI为不规则高低混杂信号,ADC伪彩图示弥散不均匀受限。可能由于急性血肿

内主要为氧合血红蛋白,红细胞尚完整,去氧血红蛋白在逐渐增多,这时细胞内外铁分布不均匀造成局部磁化率不一致而导致信号不均。•急性脑梗塞由于细胞毒性水肿，DWI表现为均匀高信号，ADC伪彩图示弥散明显较均匀受限。脑内淋巴瘤•强化病灶DWI高信号，ADC值低Figure3:rightfrontalreg

ionlymphomain69-year-oldwoman.A,Fluid-attenuatedsurroundingedema(arrowheads).C,ADCmapand,D,diffusion-weightedimage(10000/118;bvalues,0a

nd1000sec/mm2)showrestricteddiffusionwherelowestADCobtainedwas0.86103mm2/sec.Al-OkailiRN,KrejzaJ.Intraaxialbrainmasses:MRimaging-basedd

iagnosticstrategy--initialexperience.Radiology.2007May;243(2):539-50.DWI图ADC图C＋ADC图DWI图T2－FLAIRC＋淋巴瘤DWI：瘤体稍高信号，ADC值略低。髓母细胞瘤DWI：瘤体略高信号，ADC值略

低；坏死囊变区DWI信号与脑脊液相似DWI图C+髓母细胞瘤➢髓母细胞瘤归为幕下原始神经外胚层瘤，肿瘤分化程度差，4级肿瘤，血供丰富，易囊变，但很少出血和钙化。➢肿瘤实性部分DWI呈略高信号，ADC图呈略低信号。坏死囊变部分与脑脊液信号

相仿。瘤周水肿DWI呈等及稍高信号，ADC图呈稍高及高信号。神经胶质瘤•低级和高级星形细胞瘤瘤体的平均最小ADC值分别为1.372±0.203和0.863±0.130DWI图DWI图C+C+神经胶质瘤➢DWI等及高信号➢低级和高级星形细

胞瘤瘤体的平均最小ADC值分别为1.37±0.20和0.86±0.13➢尚不能实现仅由DWI或ADC值来区分肿瘤浸润和灶周水肿右额叶脑转移瘤。DWI上瘤体呈稍高信号，瘤体ADC值为0.83×10-3mm2/sDWI图脱髓鞘假瘤DWI信号稍高，ADC值升高，与高级胶质瘤鉴别DWI图ADC图C+4

51T2WI2DWI图1～3：左额叶脑脓肿，DWI上脓腔呈明显高信号,ADC图信号降低；图4～6：左额叶单发性脑转移瘤，DWI上坏死囊变区呈明显低信号,ADC图信号增高。63451T2WI2DWI63ADC图1～3：右侧基底节区脑脓肿；图4～6：右侧基底节区顶叶恶

性胶质瘤脑肿瘤和脑脓肿的鉴别➢DWI对于环状强化的病灶很有鉴别意义➢病灶中心DWI高信号，而低ADC值，提示粘稠脓液（如脑脓肿）➢病灶中心DWI低信号，而ADC值升高，提示坏死（如多形性成胶质细胞瘤、脑转移）1T2WI4563ADC2DWI图1～3：左侧桥前池表皮样囊肿，DWI

上呈明显高信号，ADC伪彩图示扩散稍加快；图4～6：左额叶蛛网膜囊肿，DWI上呈明显低信号，ADC伪彩图示扩散明显加快。表皮样囊肿和蛛网膜囊肿的鉴别➢表皮样囊肿：–DWI高信号：可能与T2穿透效应有关–ADC值可以近似灰质和白质➢蛛网膜囊肿：–DWI低信号（无弥散受

限）–高ADC值兴奋性脑损伤（1）•机制（神经元-胶质细胞单位）AJNRAmJNeuroradiol.2005;26(2):216-28.兴奋性脑损伤（2）•谷氨酸增多机制AJNRAmJNeuroradiol.2005;26(2):216-28.兴奋性脑损伤常见病

因•急性脑血管病•缺氧缺血性脑病•摇晃婴儿综合症•弥漫性轴索损伤•疱疹病毒性脑炎•癫痫持续状态•桥脑中央髓鞘溶解症•CJD•甲氨蝶呤诱导白质脑病•韦尼克脑病•多发性硬化病毒性脑炎右侧额叶、岛叶病毒性脑炎。DWI图病灶呈等及高信号，ADC伪彩图呈黄绿色示弥散加快。病灶ROI1的ADC值为0.94

×10-3mm2/s。DWI图亚急性硬化性全脑炎常规MRI阴性，DWI右侧顶叶、左侧颞叶见小片高信号亚急性硬化性全脑炎5周后，DWI为高信号，弥散未见受限，T2穿透效应所致。DWI图DWI图ADC图➢炎症、脱髓鞘病变DWI显示为略高、等或

略低信号，大多数弥散不受限，早期可见弥散受限区域。➢DWI高信号，T2效应所致。➢DWI较常规MRI早期发现病变。缺氧缺血性脑病（CO中毒）DWI图DWI图ADC图桥脑中央髓鞘溶解症DWI图DWI图ADC图DWI高信号，ADC图稍低信号➢桥脑中央髓鞘溶解症(CPM)：多种原因引起的电解质紊乱致桥

脑中央和或桥脑外脱髓鞘性病变，多有严重的基础病变，纠正低血钠后出现神经系统症状。肝脏移植者易患CPM。➢MRI：基本对称分布，呈类圆形或不规则形，桥脑基底部病变均出现特征性的蝴蝶样改变。➢DWI：急性

期均为高信号，ADC值大多升高，个别报道降低；35d～2个月后随访，DWI恢复正常。肝豆状核变性DWI图DWI图ADCI图肝豆状核变性➢肝豆状核变性主要累及肝脏、颅脑的常染色体隐性遗传性铜代谢障碍性疾病。➢MRI表现：双侧基底节等或长T1、长T2信

号。➢DWI：双侧基底节等、低、高信号，ADC值大部分升高，可合并ADC值降低区域。➢铜离子沉积引起细胞毒性水肿，导致ADC值降低；铜沉积后局部结构疏松、海绵状变性和坏死伴随髓鞘脱失引起水分子扩散加快，ADC值升高。韦尼克脑病FLAIR示双侧丘脑内侧、导水管

周围、第四脑室底部对称性高信号；DWI显示双侧内侧丘脑病灶ADC值0.55×10−3mm2/s.补充维生素Bl治疗后上述高信号完全消失。韦尼克脑病➢韦尼克脑病(WE)是由于硫胺素缺乏导致的神经系统急危重症之一。➢诊断WE

必须同时满足以下标准：①有确定的长期大量饮酒、嗜酒史或长期营养不良、妊娠、胃肠道手术病史；②至少出现下列神经症候之一：共济失调、意识障碍、眼球运动异常；③颅脑MRI出现对称性内侧丘脑、中脑被盖、第三脑室和／韦尼克脑病

➢或第四脑室底部、中脑导水管等周围脑组织异常信号；④排除脑梗死、肝性脑病、肺性脑病、低血糖休克及其他原因引起的旁中央丘脑病变。➢DWI：早期高信号，ADC值升高，部分见降低。DWI早于常规MRI发现病变。病因去除，DWI信号回复正常。多发性硬化MSDWI图DWI图C+C+MS急性期病灶，

DWI高信号多发性硬化DWI图DWI图C+C+MS亚急性、慢性期病灶多发性硬化MS➢分期：急性期DWI高信号，大多数ADC值升高，个别见ADC值降低；慢性病灶等信号。急性期硬化斑ADC值明显高于慢性期。➢可靠鉴别MS和急性脑梗死CJD（克-亚二氏综合征）DWI显示的大脑皮层

和(或)尾状核、壳核的高信号改变是CJD的特征之一，DWI诊断该病具有相当高敏感度、特异度，明显优于常规MRI.CJD：常规MRI见脑萎缩，未见明显异常信号；DWI显示的大脑皮层和(或)尾状核、壳核的高信号改变。➢Creutzfeldt—Jakob病(CJD)是由朊蛋白(PrP

)引起的罕见、致死性的中枢神经系统疾病，临床上具有诊断意义的特征性三联征为进行性痴呆、肌阵挛及脑电图呈周期性的尖慢复合波。然而，25％的CJD患者缺乏上述表现，因此该疾病的生前诊断困难。常规MRI见脑萎缩，无特异性。DWI帮助早期诊断。➢CJD：DWI异常信号最早出现在

发病后1个月，并常先于脑电图及脑脊液检查发现异常。在CJD晚期，胶质增生较海绵状改变明显时，DWI高信号逐渐消失。➢鉴别诊断：线粒体脑病、Wilson病、Wemicke脑病、低血糖和缺氧等疾病DWI也可出现类似的大脑皮层或纹状体的高信号改变，结合病史、临床表现和实验室检查鉴别。小结－

炎性病变DWI表现➢炎症、脱髓鞘病变DWI显示为略高、等或略低信号，大多数弥散不受限，早期可见受限区域。➢肝豆状核变性DWI表现为基底节区对称性略高信号和略低信号并存。➢CO中毒病变DWI早期表现为半卵圆中心、基底节、侧脑室旁对称性高信号，后期D

WI高信号，弥散不受限。➢缺氧缺血性脑病（ＨＩＥ）：早期DWI高新信号，反应细胞毒性水肿，较常规MRI早期发现病变。结论➢注意T2穿透效应的干扰➢DWI成像一定要配合ADC图：T2延长与弥散受限均可导致DWI高信号➢了解DW

I异常信号的临床应用➢急性脑梗死采集DWI图像➢占位病变用DWI区分囊肿和表皮样瘤，肿瘤坏死和脓肿➢急性颅脑外伤采集DWI图像颅内占位性病变DWI的影响因素1.肿瘤实质，DWI及ADC值主要影像因素：①肿瘤细胞数目、大小和排列：肿瘤细胞数目密集、体积较大或具有特殊的空间排列均可能限制水分子弥

散。②细胞内细胞器的数目、大小：肿瘤细胞异型性越高，细胞器则越丰富，体积越大，将降低细胞内水分子的弥散。③细胞间隙：大的间隙对细胞外水分子的运动影响不大，小的间隙则限制其运动。颅内占位性病变DWI的影响因素④合并微囊变、微梗塞

、出血、钙化等均可以引起弥散运动产生变化。⑤T2-穿透效应的影响。⑥文献报道淋巴瘤、髓母细胞瘤、以及原始外胚层肿瘤的肿瘤细胞密集，细胞间隙小，细胞核浆比例大，DWI表现为明显高信号。具有相对特征性。2.坏死或囊变区

：➢肿瘤恶性度越高，坏死或囊变几率越高，肿瘤坏死或囊变区多为浆液和少量坏死肿瘤细胞、碎屑，水分子弥散不受限，其DWI信号与ADC值与脑脊液相近。3.周围水肿：➢绝大多数肿瘤和炎性病变的周围水肿是血管源性水肿，如转移瘤、低级别胶质瘤、脑膜瘤，细胞间隙增宽，水分子弥散增加。高级

胶质瘤瘤周肿瘤侵润，水分子弥散稍受限。