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自从1980年代实现磁共振弥散成像以来，DWI技术在临床各个领域获得了长足的发展，不仅在中枢神经系统成为必备的检查序列，而且已经拓展到体腹部应用。 常规弥散加权序列使用了双极梯度场来标记水分子弥散，并利用连续的梯度切换来读出回波信号，具有独特的迂回式k空间填充方式。这样的填充方式往往容易产生相位误差的累积，反映在图像上就是磁敏感伪影和形变，所以常规弥散图像难以实现高分辨率扫描。而受限于梯度波形的保真性，如何准确施加高b值的弥散梯度场也是一大难题。同样的原因，30年前Le Bihan提出的IVIM理论直到近几年才真正进入临床应用。 今天小编将带您回顾DWI的原理和目前最主流的临床、科研应用，包括去磁敏感伪影技术Propeller DWI、高b值弥散成像、高分辨率弥散成像、多b值弥散成像eDWI及小视野弥散成像FOCUS。
扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）
DWI是目前惟一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创方法。 原理为射频脉冲使体素内质子的相位一致，射频脉冲关闭后，由于组织的T2弛豫和主磁场不均匀将造成质子逐渐失相位，从而造成宏观横向磁化矢量的衰减。除了上述两种因素以外，我们在某个方向上施加一个扩散梯度场，人为在该方向上制造磁场不均匀，造成体素内质子群失相位，然后在施加一个强度与持续时间完全相同的反向扩散梯度场，则会出现两种情况:在该方向上没有位移的质子不会受两次梯度场强的影响而失相位，而移动的质子因两次梯度场引起的相位变化不能相互抵消，而失相位信号衰减。体素中水分子都存在一定程度的扩散运动，其方向是随机的，而在扩散梯度场方向上的扩散运动将造成体素信号的衰减，如果水分子在敏感梯度场方向上扩散越自由，则在扩散梯度场施加期间扩散距离越大，经历的磁场变化也越大，组织信号衰减越明显。DWI通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化，来检测组织中水分子扩散状态（自由度及方向），后者可间接反映组织微观结构特点及其变化。 特点： 1、DWI上组织信号强度的衰减主要因素：（1）扩散敏感梯度场的强度，强度越大组织信号衰减越明显；（2）扩散敏感梯度场持续的时间，时间越长组织信号衰减越明显；（3）两个扩散敏感梯度场的间隔时间，间隔时间越长，组织信号衰减越明显；（4）组织中水分子的扩散自由度，在扩散敏感梯度场施加方向上水分子扩散越自由，组织信号衰减越明显。 2、b值对DWI的影响：DWI技术中把施加的扩散敏感梯度场参数称为b值或称扩散敏感系数。常用SE-EPI DWI序列中，b值＝g2G2δ2D－δ/3），式中g代表磁旋比；G代表梯度场强度；δ代表梯度场持续时间；D代表两个梯度场间隔时间。b值越高对水分子扩散运动越敏感，b值增高也有一些矛盾：组织信号衰减越明显；b值增高必然延长TE，进一步降低了图像的SNR；因会出现周围神经的刺激症状也限制了太高的b值。较小的b值可得到的较高信噪比的图像，但对水分子扩散运动的检测不敏感。因此，b值的选择非常重要，在临床上要根据设备条件、选用的序列以及临床目的的不同，应适当调整b值。在目前常用的MRI仪上，脑组织DWI的b值一般选择在500～1500s/mm2。 3、DWI的方向性：DWI是反映扩散敏感梯度场方向上的扩散运动，为了全面反映组织在各方向上的水分子扩散情况，需要在多个方向上施加扩散敏感梯度场。如果在多个方向（6个以上方向）分别施加扩散敏感梯度场，则可对每个体素水分子扩散的各向异性作出较为准确的检测，这种MRI技术称为扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）。利用DTI技术可以很好地反映白质纤维束走向，对于脑科学的研究将发挥很大的作用。 4、扩散系数和表观扩散系数 在DWI上组织信号衰减不仅由于水分子的扩散运动，水分子在扩散敏感梯度场方向上各种形式的运动（或位置移动）还将造成组织信号的衰减，如血流灌及其他生理运动等。因此利用DWI上组织信号强度变化检测到的不是真正的扩散系数，会受到其他形式水分子运动的影响。为此，我们把检测到的扩散系数称为表观扩散系数（apparent diffusion coeffecient，ADC）。计算组织的ADC值至少需要利用2个以上不同的b值，其计算公式如下： ADC= ln（SI低/SI高）/（b高－b低）。式中SI低表示低b值DWI上组织的信号强度（b值可以是零）；SI高表示高b值DWI上组织的信号强度；b高表示高b值；b低表示低b值；ln表示自然对数。 DWI的临床应用 DWI在临床上主要用于超早期脑缺血诊断的应用：急性脑缺血缺氧造成的主要是细胞毒性水肿，在DWI上表现为高信号，与常规SE序列相比，能更早的发现梗塞区的信号异常。需要鉴别注意的是有些脑组织病变在DWI上也表现为高信号，如多发硬化的活动病灶、部分肿瘤、血肿、脓肿等。其他脏器也可行DWI检查，但目前在这些方面的经验还不多，需要进一步研究。 利用DTI技术进行的脑白质束成像不仅可用于脑科学的研究，在临床上也能提供一些有价值的信息，如肿瘤对周围白质束的影响、术前提示手术时应该避免损伤的重要白质纤维束等。
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