МР-диффузия

Диффузия – это процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого вещества, и данный процесс приводит к самопроизвольному выравниванию концентрации веществ по всему занимаемому объему.

Получить данные МР-диффузии возможно на базе различных импульсных последовательностей:

Single shot EPI – наиболее часто используют для построения DWI-изображений (Diffusion weighted imaging).
Multi shot
SSFP

На графике заметно, что у данной импульсной последовательности 90 градусный импульс и 180 градусный импульс. У Single shot EPI TR=8000 мс, а TE=60 мс, то есть DWI изображение построено с Т2 контрастностью.

Отличие от Т2 изображений:

В нижней части графика видно, что при получении изображения накладываются два градиента. Данные градиенты и его показатели кодируют b-фактор, который в свою очередь определяет контраст диффузно-взвешенного изображения и зависит от таких показателей, как длительность градиентов, расстояние между данными градиентами и амплитудой данных градиентов.

Чем длиннее градиент, чем дольше они накладываются, чем больше амплитуда градиентов, чем больше расстояние между ними, тем больше b-фактор.

NB!

Контрастность ДВИ помимо Т2-эффекта определяется b-фактором.

Высокое значение b-фактора прямо пропорционально времени сбора данных.

Подавление сигнала от жировой ткани.

Для элиминации артефактов химического сдвига ДВИ всегда требует подавления сигнала от жировой ткани.

Если использовать ДВИ изображения с нулевым b-фактором, то есть не накладывать никаких градиентов, то в данном случае получится изображение с контрастностью, как у Т2 FS изображений.

По мере увеличения b-фактора от 0 до 700 увеличивается эффект диффузии. Интенсивность сигнала от органов с ограниченной диффузией на изображениях с низким b фактором будет низкая, а на изображениях b=600 сигнал от того же органа будет повышаться. Чем выше b-фактор, тем выше контраст изображения обусловлен диффузионным эффектом.

Слева представлены ДВИ с b=0, 100, 200, 500, 1000, 2000

Со структурами, у которых неограниченная (свободная) диффузия, все наоборот. На изображениях с низким b-фактором интенсивность сигнала будет высокая, а на изображениях с высоким b-фактором - интенсивность низкая. Ярким примером является простая киста.

Ограничение диффузии – движение молекул воды медленное.
Неограниченная или свободная диффузия – молекулы воды двигаются беспрепятственно. При b=0 гиперинтенсивный сигнал, а при b=1000 гипоинтенсивный.

Градиент, который идет первый до 180 градусного импульса помечает спины, а второй градиент после 180 градусного считывает.

Изображение с b=0 является аналогом Т2 изображения с подавлением жировой ткани.

Изображения с b=100. Вода не успевает покинуть пределы вокселя за данный период времени.

Изображения с b=500. Молекулы воды частично покинули воксель. В областях с ограниченной диффузией данное явление менее выраженное и протекает медленнее.

Изображения с b=1000.В зонах со свободной диффузией в вокселе не остается практически молекул воды, а в вокселе с ограниченной диффузией только часть молекул воды покинет.

Изображения с b=100-150

Элиминация перфузионного эффекта.

B фактор имеет самостоятельное значение в исследованиях

- печени (гипоинтенсивный сигнал от тока крови в сосудах): поисковый фактор. При b=50 сигнал от сосудов печени подавляется, что помогает для выявления патологических очагов.

- малого таза у женщин (границы параметрия).

Изображения с b=700-1000

Изображения с B фактором равным b=700-1000с/мм2 являются изображениями с высоким значением b-фактора.

На изображениях с высоким b-фактором подавляются сигнал от слизистой кишки при мр-исследовании брюшной полости, и гиперинтенсивным сигналом будут обладать объемные образования и лимфатические узлы.

NB – Лимфатические узлы всегда на изображениях с высоким b-фактором гиперинтенсивные вне зависимости поражены они или нет.

Изображения с ультра-высоким b-фактором.

b-фактор более, чем 1000 с/мм2

Используется при исследовании предстательной железы для оценки периферической зоны. При высоких значениях фактора диффузии (b=900) . При увеличения фактора до 1400 с/мм2 возможно визуализировать очаг, который при высоких значениях не будет дифференцироваться.

Также данные изображения с ультра-высоким b-фактором используются при ДВИ всего тела.

NB! При исследовании предстательной железы использовать только ультравысокие значения b-фактора.

При оценке ДВИ нужно не забывать об артефактах. Например, об артефактах, возникающих на границах сред воздух/ткань. Данные артефакты обусловлены пневматизацией синусов, ячеек сосцевидного отростка, а также при наличии металла в зоне исследования. На изображениях в данных областях визуализируется дисторсия (искривление изображения). Повышение сигнал на границе головного мозга с воздухосодержащих структур.

NB! – ДВИ не должно быть собраны по краям катушки так, как это приведет к артефактам.

Измеряемый коэффициент диффузии (ADC)

Рассчитывается автоматически на основании минимум двух b-факторов.
Кодируется при помощи карты ИКД
Относительно независимый параметр.
Изображения с b-фактором b=50 с/мм2 + изображения с b-фактором b=600 с/мм2
Чем больше собрано b факторов, тем точнее карта ИКД, но тем больше сбор данных

ДВИ всегда содержит Т2 эффект, а карта ИКД лишена Т2 эффекта.

Карта ИКД – это неинвертное изображение ДВИ, а контрастная зависимость ранее полученных ДВ изображений с разными b факторами.

На карте ИКД (ADC) можно количественно оценивать значения диффузии (ROI - region of interest или область интереса), а на ДВИ этого сделать нельзя. Единицы измерения ROI мм/с.

- фосфолипидные мембраны.

Если сравнить нормальную клетку и опухолевую клетку, то диффузия в опухолевой клетки будет ограничена в результате большего объема, занимаемого ядром и меньшим объемом цитоплазмы, что в свою очередь приводит к тому, что диффузия воды в опухолевой клетке ограничивается за счет того, что вода постоянно взаимодействует с фосфолипидной мембраной ядра или с мембраной клетки.

На уровне внеклеточного пространства происходит также ограничения диффузии так, как у опухолевых клеток между клетками меньше пространства и нет структуры, и соответственно, как следствие ограничение диффузии.

- вязкая среда

Вязкая среда в организме: кровь, гной в абсцессе.

Как интерпретировать данные диффузно-взвешенного изображения.

Правило – на диффузии находим, а на ИКД даем очагу характеристику.

На Т2	На ДВИ	На ИКД (ADC)	Эффект
Гиперинтенсивный	Гиперинтенсивный	Гипоинтенсивный	Истинное ограничение диффузии. Например, при метастатическом поражении печени. Вязкие жидкости ограничивают диффузию.
Гиперинтенсивный	Гиперинтенсивный	Гиперинтенсивный	Ложное ограничение диффузии (эффект Т2 просвечивания. Например, при гидросальпиксе.
Гиперинтенсивный	Гипоинтенсивный	Гиперинтенсивный	Эффект Т2 вымывания. Wash out. Встречается в неизмененных тканях. Также в простых кистах. Используется при метастическом поражении для дифференциации метастатического поражения.
Гипоинтенсивный	Гипоинтенсивный	Гипоинтенсивный	Эффект вычернения или black out эффект. Например, обызвествленная лейомиома, вокруг внутричерепного кровоизлияния

При планировании сбора данных.

Правильно выбрать число b-факторов и их значения.
1. Для обсчета карты ИКД нужно минимум 2 b-фактора.
2. B-фактор минимальный 0 или 50 с/мм2
3. B-фактор максимальный 700-1000 с/мм2
Скопируйте диффузию по анатомическим срезам.
1. Для удобства сопоставления выявленных очагов
2. Копируется толщина среза, толщина срезов, их наклон и расстояние между ними.
Проверить, что нет факторов для возникновения артефактов дисторсии.

МР-диффузия дает контрастность, отличная от Т1, Т2-ви

Контрастность определяется от b-фактора

DWI с(B=0) = T2fs

Интерпретация ДВИ только вместе с картами ИКД – настроить, чтобы автоматически получались карты ИКД.

Ограничение диффузии

структуры с плотно расположенными клетками и тд.
нормальные анатомические структуры
вязкие жидкости

МР-диффузия: инструкция по применению.

Single shot EPI

Факты о b-факторе

Артефакты: восприимчивость.

Артефакты Ghosting

Количественный анализ сигнала МР-диффузии.

Что ограничивает диффузию?

Ткани, ограничивающие диффузию в норме.

Резюме