弥散加权成像技术（DWI）

弥散作为一种对比度机制首先是在1985年通过特定的MRI脉冲序列实现的，并于1986年应用于在体实验。在1990年左右随着临床MRI的发展，由于DWI对识别超早期脑卒中显示的巨大价值而得到广泛应用。

    (一)弥散的基本概念

    弥散(diffusion)是自然界普遍存在的一种运动形式，又称扩散。弥散运动受分子结构影响，分子结构越松散，温度越高，弥散运动越强。液态分子较固态分子弥散强，小分子较大分子弥散运动强，自由水分子较结合水分子的弥散强。弥散运动是一种无规律的布朗运动，其运动方向是随机的，即在空间任何方向都有运动轨迹，产生一个以运动轨迹为密度的“密度空间”，这个“密度空间”的范围在各个方向会逐渐地增大，在一定方向上增大的距离(弥散距离)与相应弥散时间的平方根之比为一个常数，这个常数即为弥散系数。显然，在均匀介质中，任何方向的弥散系数都相等，这种弥散称为各向同性弥散；在非均匀的介质中，各方向的弥散系数不同，这种弥散称为各向异性弥散。可见，弥散系数除反映分子的弥散运动特性外，尚与弥散环境的介质有关。

    (二)弥散成像的原理

    物质的弥散特性通常以弥散系数D来描述。它是以一个水分子单位时间内自由随机弥散运动的平均范围(距离)来量度的，其单位是mm2／s。在室温下，自由水的D值是2．0 X 10-3 mm2／s，正常脑组织的D值是(0．5～1．0)X 10-3 mm2／s。

    在病理状态下，不仅病理组织的T1、T2弛豫时间发生变化，由于局部组织中的分布状态也发生变化，所以水分子的弥散强度也发生了变化。只是这种变化在普通SE序列中无法充分表现出来。而MR弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)就是针对水分子的弥散状况最大限度反映水分子的弥散强度。

    (三)DWI信号的测量

    病理组织弥散系数的改变需特殊的针对弥散运动的序列来检测。这种序列对弥散运动表现的敏感程度被称为该序列的b值，它是序列对弥散检测能力的主要指标。b为弥散敏感度，D为弥散系数。序列b值的大小直接反映了弥散信号的强弱，即同一个弥散运动的分子在不同的b值的序列中，其信号不同。因此，可以通过使用不同b值的序列，根据每个像素对应的弥散加权信号强度计算出每个像素对应的弥散系数D。以D为图像信号强度的图像称弥散系数图，反映组织的弥散运动特性。

    在生物组织中，大多数的弥散测量叫做表面弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)测量。ADC测量通常设想成像体素具有均匀的弥散系数，这种设想不是总合乎事实的，因为大多数组织都具有亚结构成分。

    使用低b值的测量序列对快速弥散成分更敏感。

    (四)常用的DWI序列

    1．自旋回波技术 扩散加权成像序列是指专为增加扩散敏感性而设计的各种序列，其中大部分为Stejskal—Tanner自旋回波成对梯度序列的扩展序列，如常梯度自旋回波序列、双极梯度脉冲自旋回波序列、激发回波序列、梯度回波序列等。

    2．EPI技术是弥散的定量计算的基础  目前EPI成像技术是临床最常用、最实用的弥散技术，如SE—EPI、GRE—EPI、IR—EPI、FLAIR—EPI等。

    (五)弥散加权成像的临床应用

    DWI在中枢神经系统的检查中已被广泛应用，尤其对急性脑卒中病人在T2加权像还未显示异常信号前即已确定不可逆性的脑梗死，DWI和ADC图可更加直观地显示。ADC值的量化使超急性期细胞内水肿与其他脑内病变引起的血管源性水肿由于病理生理基础不同而存在的差异得以明确区分。弥散加权序列由于对运动极其敏感，所以无论是人为运动还是生理运动都可产生对比的改变，因此弥散加权成像一般可与EPI结合，也可以与快速梯度回波序列结合。由于EPI可冻结生理运动，实现真正的弥散加权对比，在临床上，弥散加权序列被用于早期脑梗死的检查及肿瘤的评价。

摘自魏经国主编,影像诊断病理学