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DWI理论 一、基本理论： 弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging, DWI)是一种在分子运动水平上，分析病变内部结构及组织成分的无创性功能成像，是目前对微血管灌注和弥散效应进行活体定量研究的最佳方法，已成功应用于中枢神经系统。随着快速成像磁共振技术的发展，特别是基于单次激发平面回波技术的磁共振弥散加权成像的应用，抑制或减弱了生理运动伪影，使弥散加权平面回波成像技术在腹部的临床应用成为可能，并且对肝脏疾病的诊断具有重要的作用。DWI是研究细胞和水分子不规则运动的成像方法。是在普通自旋回波序列基础上，在1800聚焦脉冲两侧施加两个对称弥散敏感梯度，在第一个弥散敏感梯度作用后，正常情况下，由于布朗运动，分子所处的位置发生变化，因此在第二个反向弥散敏感梯度作用下无法完全相位重聚，组织信号降低。将“弥散加权成像”简单的说，当水分子的布朗运动减弱，即在扩散受限或降低的情况时，ADC值，DWI图像上呈现为高信号，反之为低信号。DWI的信号强度除反映表观弥散系数值的大小外，还受组织的T2弛豫时间的影响，这种现象称为透过效应（shine through。公式见图?attenuation≈e-bD （1） 式1中D为扩散系数，b为扩散加权或权重程度(扩散敏感系数)。 B=γ2G2δ2(Δ-δ/3) （2） 式2中G为梯度磁场强度，δ为梯度时间，Δ为梯度之间时间间隔，γ为旋磁比。旋磁比γ与T2驰豫时间大小有关。 值得提醒的是由于DWI信号中有T2的影响(T2透过效应)， DWI高信号应该查看ADC图，ADC值下降才真正反应水分子移动受限。ADC能真实反映弥散情况。EDC和ADC两者的计算公式不同ADC=In(SI低/SI高)/(b高-b低) 式中b高表示高b值；b低表示低b值。重建的ADC图能如实反映质子的弥散情况。有些成像软件(如GE)提供了EDC值，其计算公式为：EDC＝/SI高。重建的EDC图消除了亮透效应，亦能真实反映组织的弥散情况。我做了一百多例脑肿瘤，发现ADC值价值比EDC值大，但EDC图在显示瘤周水肿方面优于ADC图。在梯度磁场中运动的自旋都会产生去相位效应，无论是宏观的流动，还是微观的布朗运动，由于自旋的运动在梯度磁场的位置发生改变，进动频率也相应改变，因此，其相位也同样发生改变。在梯度磁场强度较小时，则微观运动产生的质子间的相位弥散较小，当梯度巨大时，则单位体素内的自旋质子间的相位弥散严重，使得聚焦梯度无法重聚其相位，所以体素内自旋质子去相位，导致单个体素的磁化矢量减小，所产生的MR信号幅度相应减小。在强弥散梯度磁场作用下，弥散系数越大的组织其信号越低，随着弥散梯度的增加，这种信号衰减现象越加明显。固态大分子的运动频率缓慢，可以视为静止，但在梯度磁场的作用下，会产生体素间自旋去相位，这种去相位效应在180°聚焦脉冲后，再次施加相同幅度及相同持续时间的弥散梯度，则产生相位重聚（回波），这与自旋回波形成时频率编码方向上的去相位梯度与读出梯度的关系一样，但对于具有弥散系数及流动的自旋质子，情况完全不一样，在第一个弥散敏感梯度作用下，由于分子的布朗运动，其所处的位置发生了改变，因此在第二个反向弥散敏感梯度作用下，无法完全重聚相位，所以这些组织的MR信号变低，但静态组织则无明显改变，这样便产生了由于弥散系数差异而形成的MR信号强度的差异，即弥散加权对比。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。人体不同组织的弥散系数D不同。在室温下，自由水的D值是2.0×0-3mm2/s，正常脑组织的D值为（0.5～1.0）×0-3mm2/s。据推测，人体中约有20％～40％的水作为胞浆存在于细胞内，这种水的弥散系数比自由水的弥散系数小得多。在病理状态下，不仅病理组织的T1T2弛豫时间发生变化，由于局部组织中水的分布状态也发生变化，所以水分子的弥散系数将发生变化，这是弥散成像的病理生理基础，只是这种变化在普通SE序列中无法充分表现出来。而MR弥散加权成像却最大限度的反应水分子的弥散程度。然而，弥散加权序列中的强弥散梯度脉冲不仅对弥散高度敏感，而且对其他形式的运动也很敏感，如病人的运动和血流。与此同时，这类序列对RF脉冲和梯度的非稳定性以及大弥散梯度脉冲导致的涡流都很敏感。温度也是弥散的重要影响因素，此外有些局部因素，如体液流动、细胞膜通透性、毛细血管灌注、呼吸及搏动等的变化也会波及所测的弥散系数D。考虑到上述因素对弥散系数的影响，在DWI中通常以表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）描述组织中水分子弥散的快慢，而不直接采用弥散系数，其原因是DWI所观察到的弥散效应除反映水分子自身弥散运动之外，还