弥散加权成像（DWI和ADC图）原理及临床应用 / 开普饭

转载自：熊猫放射

什么是功能磁共振成像？

以常规T1WI和T2WI为主的各种磁共振成像技术，主要显示人体器官或组织的形态结构及其信号强度变化，统称常规MRI检查或常规MR成像序列。随着MRI系统硬件和软件的发展，相继出现了多种超快速成像序列（如EPI技术），单次采集数据的时间已缩短至毫秒。

以超快速成像序列为主的MRI检查，能够评价器官的功能状态，揭示生物体内的生理学信息，统称为功能磁共振成像，或功能性成像技术（functional imaging techniques）。

这些技术包括弥散加权成像（DWI）、灌注加权成像（PWI），脑功能成像（fMRI），心脏运动和灌注实时成像（real-time imaging），磁共振波谱成像（MRS），全身成像，磁共振显微成像等。

b因子在弥散加权成像中有何作用？

弥散（diffusion）是描述水和其他小分子随机热运动（布朗运动）的术语。

宏观看，水分子的净移动可通过表观弥散系数（ADC）描述，并通过应用两个梯度脉冲测量，其成像机制与相位对比MRA类似。

DWI的信号强度变化取决于组织的ADC状态和运动敏感梯度（MPG）的强度。MPG由b因子（即弥散梯度因子，又称b值）控制。

b因子实际上决定ADC参与构成图像对比度的份额，即弥散权重的程度。

在DWI扫描序列中，如果采用长TR和长TE，且b=0，将形成普通的T2WI对比（SE-EPI）或T2*WI对比（GRE-EPI）图像。随着b因子增大（通常为500~1000s/mm2），图像的对比度也由T2权重逐步向弥散权重转变。

当MR图像中病变组织的高信号并非由于T2时间延长，而是反映ADC降低时，就形成所谓的DWI。是否开启MPG是DWI与常规MRI的不同点。

如何分析DWI和ADC图？

弥散加权序列扫描产生2种图像，即弥散图（DWI）和ADC图。在弥散图中，病变或受损组织的信号强度往往高于正常组织，而弥散自由度最大区域的信号强度最低，这使病变组织在DWI的信号表现类似于常规“T2WI”。

在工作站通过对DWI数据后处理操作，可以形成灰阶ADC图。根据ADC值大小对应信号强度高低，形成灰阶ADC图。受损组织弥散受限，ADC降低，表现为较暗区域；自由弥散区域的ADC较高，信号强度相对明亮。在伪彩ADC图，ADC值降低时呈绿色，正常时呈橘黄或红色，乏水分子弥散的区域呈灰色。

ADC图能够区别DWI显示的高信号是因弥散受限引起，还是因组织具有非常长的T2衰减时间所致（T2透射效应）。

弥散加权成像检查有何临床意义？

DWI最有价值的临床应用是检出和评价急性脑梗死与恶性肿瘤。

在脑梗死的早期阶段，脑细胞出现肿胀并从细胞外间隙吸收水分，细胞内、外的水分子弥散受限，局部组织的ADC值降低，DWI表现为高信号，而此时常规MRI可表现为正常。DWI检查的时间很重要，它主要显示脑梗死后数天内的急性病变。

人体组织的ADC值一般为0.2~2.9×10-3mm2/s。由于不同病理状态下ADC值改变不同，故DWI不仅可以在脑部区别水分子弥散受限的急性脑梗死与非弥散受限的水肿病变（如血管源性水肿：静脉窦血栓、可逆性后部白质脑病等），也常用以在体部区分良性与恶性肿瘤。例如：

在DWI序列信号采集时，如果在某一特定方向单独施加运动敏感梯度，就可形成弥散张量成像（DTI）。目前，DWI多用于在活体显示脑脊髓神经组织中不同走向的白质纤维束，研究一些与白质病变相关的病理过程。

DWI检查对MRI系统的软硬件配置有一定要求，例如，中高场强MRI系统，较高的梯度切换率，EPI性能佳。DWI易受磁敏感性伪影（尤其在鼻窦周围组织、颅底以及邻近含气肠管的前列腺和子宫）、体液流动、病人运动等因素干扰。

弥散加权成像（DWI和ADC图）原理及临床应用