磁共振弥散加权成像（Diffusion weighted imaging，DWI） [20]，与常规核磁共振成像 (MRI) 不同 ,它的基础是水分子运动 ,提供基于脑生理状态的信息 ,对诊断急性脑梗死的敏感性为 94 % ,特异性为 100 % ,同时能可靠地鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿、硬膜下积脓与积液、脓肿与肿瘤坏死。在颅内其他病变如肿瘤、感染、外伤和脱髓鞘等诊断、鉴别诊断和评价中也能提供一些信息。作为一种有价值的技术 ,磁共振弥散加权(MRDW) 应成为脑卒中检查的首选方法 ,并建议用于颅内其他病变的研究。
- 中文名
- 磁共振弥散加权成像
- 外文名
- Diffusion weighted imaging
- 专 业
- 成像技术
引言
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磁共振弥散加权成像（Diffusion weighted imaging）提供了不同于常规核磁共振成像(MRI) 图像的组织对比 嘱悼,能对脑组织的生存和发育提供潜在的、惟一的信息。在显示急性脑梗死和与其他脑急性病变的鉴别上非常敏感 ,同时 ,对肿瘤、感淋耻乐求拜殃染 [1]、外榆樱誉伤和脱髓鞘等病变也能去轿厚提脚厚元盛陵凝甩记供一些信息。
磁共振弥散加权( MRDW) 原理
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弥散是指分子的随机侧向运动 ,即布朗运动。MRDW [2]是在自旋回波(spine echo ,SE) T2 加权序列 180°脉冲前后加上两个对称的弥散敏感梯度脉冲 ;对于静止 (弥散低) 的水分子 ,第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位会被第二个梯度脉冲再聚焦 ,信号不降低 ;而对于运动 (弥散强) 的水分子 ,第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位离开了原来的位置 ,不能被第二个梯度脉冲再聚焦 ,信号降低。根据 Fick 定律 ,真正的弥散 [3]是由于浓度梯度导致的分子净运动 ,在 MR 成像 [4]中 ,浓度差异造成的分子运动和压力梯度、热效应以及离子的相互作用引起的分子运动无法区分 ,因而只用表观弥散系数(apparent diffusion coefficient ,ADC) 来表示机体中所测到的弥散。
Hahn 首先在 1950 年提出水弥散对磁共振信号的影响之后, Stejskal 等将其发展成为可测量的磁共振技术。目前常规采用的成像技术是在 SE 序列中180b脉冲两侧对称地各施加一个长度、幅度和位置均相同的对弥散敏感的梯度脉冲, 一般施加在读出方向上。当质子沿梯度场进行弥散运动时, 其自旋频率将发生改变, 结果在回波时间内相位分散不能完全重聚, 进而导致信号下降。用相同的成像参数两次成像 [5], 分别使用和不用对弥散敏感的梯度脉冲,两次相减就剩下做弥散运动的质子在梯度脉冲方向上引起的信号下降的成分, 即由于组织间的弥散系数不同而形成的图像, 故称弥散加权图像( DWI) 。弥散系数( diffusion coefficient D) 公式为:
S( TE, G) / S( TE, 0) = exp(-bD)
其中: S( TE, G) 为用梯度脉冲的图像上的信号强度, S( TE, 0) 为不用梯度脉冲的图像上的信号强度, b 为弥散敏感因子, 公式为:
b=τ2δ2G（△-δ/3）
影响弥散信号的因素
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心肌细胞b值分析图像表观弥散系数( ADC) : 由公式( 1) 得知, DWI 的信号与弥散系数 [8]( D) 呈负指数关系, 即 D 值增大,DWI 信号下降。在活体内, DWI 信号除受弥散的影响外, 还对一些生理活动( 如心脏搏动、呼吸、灌注、肢体移动等) 敏感, 所测得的弥散系数并不仅仅反映水分子) 的弥散状况。
各向异性( anisotropy ) : 弥散是一个矢量, 不仅有大小, 而且有方向。各向异性 [9]是水分子弥散矢量的重要体现, 即水分子在某个位置上可以向任意一个方向运动, 但是其向各个方向运动的量并不相同,如水分子在平行于神经纤维的方向上较垂直其方向上更易弥散。
T2 穿透效应( T2 shine- through effect) : DW I 上的信号强度不仅与受检组织ADC 值有关, 而且与组织的 T2 值有关, 即 DWI 的信号正比于 T2 值。当受检组织的 T2 值明显增高,在 DWI 上有明显的 T2 图像对比存在时, 称之为 T2穿透效应, 文献报道胆脂瘤的ADC 值高于正常的脑组织, 但是其 DWI 信号明显高于正常脑组织, 认为不仅是水分子弥散受限的作用, 也有T2 穿透效应存在的结果, 而且后者的影响可能更大一些。
MRDW 的临床应用
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MRDWI 在缺血性脑疾病的诊断价值已为大家所熟知, 而在其他疾病的应用, 也日益增加。
MRDW 对于脑卒中的诊断价值
缺血性脑梗塞: MRDW 对超急性期脑梗塞的诊断价值已被公认, 它已经成为超急性期脑梗塞的常规序列 [10] 。弥散加权图像提供了传统 MRI 图像不能提供的脑部病理状态信息, 特别是它能够提供水分子弥散的信号比例。
MRDW 对于颅内肿瘤的诊断价值
常规 MRI 对颅内肿瘤 [9]的定性诊断有很大帮助,但MRI 征象存在一定的交叉, 以致在临床工作中常发生误诊, MRDWI 在这方面可以提供更多的参考信息 [11]。
脱髓鞘病变多发性硬化
多发性硬化是一种慢性、致残性的中枢神经系统脱髓鞘疾病, 具有病灶多发和时间上反复- 缓解的特征。急性硬化斑在 MRDWI上呈高信号( 与白质相比) , e 指数 ADC 图亦呈高信号; 而慢性病灶在 MRDWI 上及 e 指数 ADC 图上均未见高信号。导致急性病灶弥散增加的原因可能是由于水肿、急性脱髓鞘、神经元丢失和慢性胶质增生而导致细胞外间隙增加。罕见病例的急性斑块可见弥散降低, 这可能是由于炎症性细胞浸润增加而细胞外水肿较少所致。另外, 常规 MRI 上表现正常的脑白质, ADC 也有轻度增高, 这与组织学所见的多发性硬化有白质弥漫受累的结果相符合 [12]。
感染性疾病脑脓肿 [13]:
国外学者 Ebisu 首先利用 MRDWI对脑脓肿进行了研究, 发现脑脓肿内的成分与肿瘤坏死不同, 早期脑脓肿在 MRDWI 上表现为高信号, 其 ADC 值减低, 而多数肿瘤坏死或囊变在 MRDWI上表现为低信号, 而 ADC 值升高, 据此征可对脑脓肿与胶质瘤、转移瘤等进行鉴别 [14]。
弥漫性轴索损伤( DAI)
DAI 是闭合性脑外伤中的一种原发脑损伤, 是引起死亡、严重致残及植物生存状态的重要原因, 国外有学者研究表明MRDWI能比常规M R 更早、更准确的发现 DAI 病灶的变化。DAI 的病灶均表现为MRDWI高信号, ADC 值减低 [15]。
在脊髓疾病中的应用
1991 年Hajnal 等首次报道了在体脊髓 MRDWI研究, 之后虽然陆续有一些相关研究报道, 但由于受到技术限制, 并没有得到临床的重视。直到最近, 随着相关技术的进步, 包括各种快速扫描序列和特殊扫描序列的不断出现与完善, 使得脊髓 MRDWI开始真正地应用于临床。部分研究显示脊髓 MRDWI 在脊髓缺血、梗塞、炎症、外伤及肿瘤等疾病中具有一定的表现特点和鉴别价值, 有望成为新的影像手段, 在脊髓疾病的机理研究和临床诊断中发挥更大的作用 [16] 。
弥散加权成像的应用前景及其局限性
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MRDWI不仅在脑部疾病的诊断中发挥着越来越大的作用, 而且随着技术的不断改进,MRDWI 已经在乳腺、肝脏 [17]、颈髓等处的疾病诊断中得到越来越广泛的应用。总之, MRDWI作为目前唯一非侵入性检测活体组织内水分子运动的技术, 在病变 [18]的检出中具有重要价值, 尤其对良、恶性病变 [19]的鉴别诊断具有重要意义。但是, 弥散加权成像对磁场的匀场要求较高, 对靠近骨组织的脑内病变会出现伪影。另外,由于胶质瘤、脑膜瘤、淋巴瘤、急性脑梗塞 [5]等都可以表现为 MRDWI 高信号; 而胶质瘤、脑膜瘤等由于内部组成成分的不同, 使得同一种病在MRDWI 中可以有多种不同的表现, 且 ADC 值的统计也有一定程度的重叠。使得弥散加权成像的广泛应用存在一定困难。随着 MRI 技术的不断完善和发展, 以及对 MRDWI研究的增多, 相信 MRDWI 会在病变的定性中体现出更大的价值。
