磁共振参数卡简介之弥散参数卡

       弥散成像在临床中使用的越来越广泛，医技人员对弥散成像的序列分类及参数优化存在一定的疑惑，在此章中我们将重点介绍与弥散成像相关的参数。根据成像技术，我们可以将弥散分为HASTE弥散成像，PSIF弥散成像，单次激发EPI弥散成像以及多次激发EPI弥散成像（Resolve）。在临床应用中，由于前面两种弥散成像方式由于信噪比及对运动敏感等原因已经基本不再使用，目前使用较为频繁的弥散成像技术就是单次激发EPI弥散成像技术和多次激发EPI弥散成像技术。根据临床应用领域的不同，弥散成像可以应用于单部位扫描或多部位扫描，也可以进行单方向弥散扫描和多方向弥散扫描。关于弥散的分类如下图所示：

      此章将讲解单次激发EPI和多次激发EPI弥散成像的弥散参数卡的相关参数，而其他弥散成像方式的参数在此章中将不涉及。

Diffusion mode：弥散模式

       弥散模式的作用是用于定义使用何种弥散模式在哪些方向上施加弥散梯度进行弥散成像，根据设备及配置的不同，弥散模式有不同的选择，其中1-scan trace，3-scan trace，4-scan trace，orthogonal，slice，phase，read，3D Diagonal为进行常规弥散扫描的弥散模式，而MDDW，q-space，Free则为进行DTI等多方向弥散的弥散模式。下面将针对每种弥散模式进行单独介绍。

1-scan trace：一次扫描示踪，这种弥散模式的特点是在一个TR中扫描一个B值和一次平均的图像，图像的权重类似于3-scan trace，但是这种模式在临床中基本不使用。

3-scan trace：三次扫描示踪，具有3个弥散梯度方向，其特点就是一个TR扫描b=0一次平均的图像，其他b值的图像则需要3个TR扫描一次平均，在扫描结束后通过后处理运算获得弥散加权示踪图，该方式也是目前临床应用中使用最为广泛的弥散模式。

4-scan trace：四次扫描示踪，具有4个弥散梯度方向，其特点与3-scan trace类似，一个TR扫描b=0一次平均的图像，其他b值的图像则需要4个TR扫描一次平均，在扫描结束后通过运算获得弥散加权示踪图，相对于3-scan trace弥散模式的好处是利用该模式可以获得更短的TE和更好的信噪比，但是扫描时间比3-scan trace多大约三分之一。

Orthogonal：正交模式，其弥散特点与3-scan trace基本一致，只是施加的三个方向的弥散梯度是相互垂直的，在扫描结束后也通过后处理运算获得弥散加权示踪图，该方式目前在临床上基本不使用的原因是正交模式没有充分利用梯度的切换率，导致TE时间太长，弥散图像的信噪比低。

Slice：层面，只有1个弥散梯度方向，是指只在层面方向上施加弥散梯度，所以一个TR可以采集一个b值一次平均的图像，最终获得只在层面方向上施加了弥散梯度的图像，没有弥散加权示踪图。

Read：读出，只有1个弥散梯度方向，是指只在频率编码方向上施加弥散梯度，所以一个TR可以采集一个b值一次平均的图像，最终获得只在频率编码方向上施加了弥散梯度的图像，没有弥散加权示踪图。

Phase：相位，只有1个弥散梯度方向，是指只在相位编码方向上施加弥散梯度，所以一个TR可以采集一个b值一次平均的图像，最终获得只在相位编码方向上施加了弥散梯度的图像，没有弥散加权示踪图。

3D Diagonal：3D对角线，是指弥散的梯度方向是对角线方向，且只有一个方向。一个TR可以采集一个b值一次平均的图像，最终获得只在对角线方向上施加了弥散梯度的图像，没有弥散加权示踪图。

MDDW：Multiple Direction  Diffusion Weighted Imaging，是指多方向弥散扫描，目前临床中使用DTI成像时就使用MDDW弥散模式进行扫描。而其他两种弥散模式（Free、q-space）在此章中暂不做介绍。

Diffusion directions：弥散梯度的方向

      该参数在绝大部分时候都不能进行手动调节，其弥散方向的个数取决于弥散模式，例如在弥散模式中选择了3-scan trace，则弥散梯度的方向就自动变为3。只有在使用了MDDW弥散模式时，弥散梯度的方向才能进行一定程度的修改，其修改的范围可以通过点击参数显示的可调范围来决定。

Diffusion scheme：弥散梯度组合

       弥散梯度组合决定以何种方式施加弥散梯度，在参数中有Bipolar和Monopolar两个弥散梯度组合模式，根据扫描部位及应用的不同选择不同的梯度组合模式：

Bipolar：双极梯度模式，其特点是施加的弥散梯度具有正反两个方向，且在施加弥散梯度的前后都有180°重聚脉冲。该方式的好处是能够减轻涡流导致的图像变形，但是TE时间较长，图像信噪比较低。目前一般应用于颅脑等刚性运动的区域。

Monopolar：单极梯度模式，这种弥散梯度组合模式的特点是施加的弥散梯度只朝向一个方向，且在弥散梯度之间施加180°重聚脉冲。该方式相比于Bipolar的好处就是少了一个180°重聚脉冲，TE时间更短，图像的信噪比更好，但是单极梯度对涡流没有补偿作用，所以图像的变形比较厉害。该方式目前主要应用于体部弥散成像等区域。

Diffusion Weighted：弥散加权个数

       该参数定义在进行弥散扫描时b值的个数，最少1个，最多16个。在常规的临床应用中扫描至少2个或2个以上的b值以明确弥散信号的变化和计算ADC值。但是在科研项目中，可以根据需要设置多b值扫描，例如IVIM和IVIM+DKI扫描（相关参数设定将在后续弥散成像发展历程及参数优化中进行介绍）。

b-value：b值

     在该参数下可以设定进行弥散扫描的b值，其单位是s/mm2。一般颅脑成像使用0和1000，体部成像则使用50，400和800。随着临床应用的推进，目前很多医院都在尝试进行高b值的临床应用研究，发现高b值能更加明显诊断病变的核心区。

Averages：平均次数

     此处的平均次数与Routine参数卡的平均次数类似，但也有区别。在弥散成像中的平均次数是指针对不同的b值设置不同的扫描次数。在常规弥散扫描时一般建议小b值设置更少的Averages以缩短扫描时间，而高b值则设置更多的Averages以获得更好的图像信噪比。但是在进行DTI、DKI扫描时建议低b值设置更多的Averages，高b值设置更少的Averages。

Noise level：噪声水平

        设置噪声水平的目的是用于去除低信号的噪声在计算ADC值时造成的影响，其表现就是将弥散信号低于噪声水平的像素不纳入计算ADC值。在常规的临床应用中，扫描部位与扫描序列不同，设置的噪声水平也有所差异。一般颅脑弥散成像的噪声水平高于体部成像；高清弥散Resolve的噪声水平高于单次激发弥散成像的噪声水平。

Diffusion weighted images：弥散加权图像

      弥散加权图像就是指通过实际扫描获得的各个b值各个方向的弥散原始图像，该图像一般较少直接应用于临床诊断，所以只有在特点的弥散模式下弥散加权图像的选项才能被激活。

      弥散加权图像选项能被激活的弥散模式有：orthogonal，slice，phase，read，3D Diagona，MDDW，Free，q-space。

Trace weighted images：示踪加权图像

       该参数是指是否需要生成示踪加权图像，所谓示踪加权图像就是指各项同性弥散加权图像，利用多方向的弥散原始图像进行重建获得。能够激活示踪加权图像的弥散模式有：1-scan trace，3-scan trace，4-scan trace，orthogonal，MDDW，Free，q-space。

ADC maps：ADC图

       该参数决定是否需要在线生成ADC（表观弥散系数）图。生成ADC图的先决条件就是具有两个或两个以上的b值。在临床应用中，医技人员可以直接在ADC图像上勾画ROI获得ADC值，其单位是um2/s。ADC图的获得实际上就是系统在线做了信号拟合，同一个部位使用不同的b值可能获得不同的ADC值。

FA maps：部分各向异性图

     在进行至少六个方向弥散扫描时（MDDW，Free，q-space），可以计算出部分各向异性图。在临床应用中，可以利用FA图直接勾画ROI获得FA值。勾选了FA maps参数后，系统将自动生成DICOM格式的FA图像以及具有方向性的彩色FA图。

Mosaic：马赛克

      该参数的意义是用于决定是否需要使用马赛克的方式将弥散加权图像按每一个方向一个马赛克的方式进行存储。在进行多方向多b值的DTI，DKI，q-space扫描时，原始图像按常规方式进行存储，图像太多，可以利用马赛克的方式进行存储。

Tensor：张量图

      在进行多方向（大于6）弥散成像时，可以根据需要计算弥散张量图。弥散张量图是一幅具有方向和各向异性属性的图像，在临床中利用弥散张量图像进行纤维束示踪。

       在进行体部弥散成像时，还有额外的三个弥散成像参数，分别为Exponential ADC maps，Invert Gray Scale以及Calculated Image。

Exponential ADC maps：指数ADC图

      指数ADC图像与ADC图像一样也能够消除T2穿透效应，但是其算法是在计算ADC图的基础上利用b=200与指数函数计算获得指数ADC图。指数ADC图获得类似于弥散的组织对比。

Invert Gray Scale：弥散图像灰阶反转

       灰阶反转的应用在临床应用中较为局限，最主要的应用就是进行全身类PET成像时将灰阶反转，使弥散受限的区域显示为低信号，与PET高摄取类似。

Calculated Image：计算弥散图像

      根据ADC图像生成的原理可以知道，两个b值的图像可以弥合计算获得ADC图，同样的原理，有两个b值的图像也可以线性拟合出其他b值的图像。这样的好处就是通过扫描两个b值就可以计算获得第三个高b值的图像，以缩短扫描的时间。 但是根据弥散成像的特点，计算的第三个b值小于等于1600。

        以上就是弥散参数卡的相关参数的解释，在临床工作中需要根据不同的应用场景选择合适的参数。如有疑问可以留言进行交流。