DWI原理及其相關(guān)參數(shù)

DWI原理及其相關(guān)參數(shù)彌散是分子等微觀粒子由高濃度向低濃度區(qū)隨機(jī)、無規(guī)則移動的微觀運動，也就是我們常說的布朗運動。人體內(nèi)水的含量大概為60%-80%，彌散是水分子無規(guī)律運動的結(jié)果。MRDWI利用組織中的水分子的彌散運動特性進(jìn)行成像。磁共振彌散加權(quán)成像（DWI）作為半定量成像，其ADC（apparentdiffusioncoefficient，ADC）可以用作某些疾病的診斷和評價，如對群體的橫向比較或?qū)€體的縱向比較等，DWI是目前唯一能夠活體檢測水分子擴(kuò)散情況的無創(chuàng)影像學(xué)檢查。DWI原理：在傳統(tǒng)序列上（常見的為掃描速度較快的單次激發(fā)SS-SE-EPI序列），在X、Y、Z三個梯度方向各施加一對長度、幅度、位置均相同的彌散梯度場，并在三個方向采集信號得到三幅圖像，最后經(jīng)過處理得到最終的DWI圖像。在SE-DWI序列中，彌散梯度場對稱分布于180°相聚脈沖的兩側(cè)，起到補(bǔ)償作用，在SE序列中兩個梯度為均為正向（第一個正向梯度在180°相聚脈沖后變成負(fù)向，則變?yōu)橐徽回?fù)的梯度場）靜止質(zhì)子經(jīng)過兩邊梯度場后，質(zhì)子間的失相位剛好相互抵消，在TE時刻相位能完全重聚，則信號強(qiáng)度不會改變。運動質(zhì)子由于本身的運動，位置不斷變化，經(jīng)過兩邊梯度場后，質(zhì)子的失相位不能完全的補(bǔ)償（運動的越快，質(zhì)子失相位越明顯，其越不容易補(bǔ)償），仍有殘留梯度的影響，TE時刻相位不能完全重聚，則信號強(qiáng)度降低，信號減弱。在GRE-DWI序列中，由于沒有180°相聚脈沖，則施加的為一正一負(fù)的梯度場在DWI中有一個重要的參數(shù)B值（彌散敏感因子，單位為S/mm2）：B=γ2G2δ2（Δ－δ/3）γ代表磁旋比，G代表梯度場的振幅，δ代表持續(xù)時間，Δ代表兩梯度場的時間間隔。要想采用較大B值可增加梯度場的振幅G（受物理因素限制，不可能無限增加）、增加梯度場持續(xù)時間δ或兩梯度場的時間間隔Δ，但后兩者的增加會導(dǎo)致TE的延長，信噪比下降，DWI信號強(qiáng)度較差。B值越大其對分子的彌散越敏感，對病變的檢出率更高。B值越大，圖像的信噪比越低，但對分子的彌散越敏感，T2穿透效應(yīng)越小在人體組織內(nèi)，DWI信號依賴于組織結(jié)構(gòu)、組織類型、微環(huán)境及生理運動（呼吸、心臟搏動、肢體移動等）等因素，所以測得的彌散系數(shù)并不僅僅反映水分子的彌散狀況，基于上述因素，LeBihan提出用ADC來描述活體DWI中的彌散狀況。彌散加權(quán)圖像信號強(qiáng)度：S=S0EXP（-bADC）S0：未施加擴(kuò)散敏感梯度場的信號強(qiáng)度S：施加擴(kuò)散敏感梯度場后的信號強(qiáng)度B：彌散敏感因子ADC:表觀擴(kuò)散系數(shù)DWI中的信號降低與ADC值的關(guān)系表示如下：ADC＝Ln（S2/S1）/（b1－b2）。S1、S2是不同彌散敏感系數(shù)（b1、b2）條件下DWI的信號強(qiáng)度。ADC值增大，代表水分子彌散增加，DWI信號降低，反之亦然。由上公式可知如需計算出ADC值，則需知道S0和S，這就是為什么我們在掃描DWI序列時至少會有不同B值的兩組圖像。DWI掃描序列中至少會有不同B值的兩組圖像，常為B=0和B為當(dāng)前前選擇值的圖像。隨著MRI的更新發(fā)展，現(xiàn)在多數(shù)機(jī)器支持多B值（大于3個）DWI成像（圖1，機(jī)型GE），一次掃描即可獲得多組B值的圖像。但很多舊機(jī)型僅支持單個B值的DWI成像（圖2，機(jī)型GE）ADC單位為mm2/S，人體組織內(nèi)自由水大約為3.0*10-3mm2/S，正常腦組織大約為（0.7-1.0）*10-3mm2/S在常規(guī)的DWI成像，我們考慮的都是分子各個方向的彌散一致（各向同性）理想模型，如考略到其他因素的干擾則有IVIM、DKI等，如果考略其各向異性并在多個方向施加彌散梯度即可得到另一類成像即DTI圖像。下面簡單介紹在日常臨床中應(yīng)用的一些常見參數(shù)：B值的選?。築值越高對彌散運動越敏感，檢查率越高，穿透效應(yīng)越輕，但信噪比會越低，場強(qiáng)越高，選取的B值可適當(dāng)增大。頭顱：一般選擇1000腹部（包括盆腔）：一般使用三個B值：0,50（選取一個低B值），600-800前列腺，子宮：800-1000胸部，四肢，脊柱：600-800怎樣得到ADC圖：選擇了自動生產(chǎn)ADC圖選項則可在掃描完成后自動生成ADC圖，如機(jī)型不支持或未選擇自動生成ADC圖則可通過后處理工具包里的軟件處理生成。大致步驟為：1.選取DWI序列，打開ADC處理軟件2.選擇閾值調(diào)整左右圖標(biāo)分別設(shè)置最小值及最大值，選擇的閾值范圍需包括整個解剖區(qū)域圖1：閾值選擇不當(dāng)，造成生成的ADC圖錯誤3.相關(guān)參數(shù)的設(shè)置圖1：置信水平的選擇

圖2/3感興趣區(qū)域相關(guān)顯示參數(shù)的選擇可選擇ADC或EADC（機(jī)型GE），按照彌散的方向及速度，還可以對ADC圖進(jìn)行偽色彩編碼和與其他的序列圖像融合等功能4.自動生成ADC圖，選擇感興趣區(qū)域?qū)Ρ确治鯝DC值。改善圖像質(zhì)量：打開斜坡脈沖采集，可縮短TE時間，改善圖像質(zhì)量Dualspinecho:可以減小渦流（eddycurrent

）效應(yīng)引起的圖像變形，但會增加TEOptimizeTE:明顯縮短TE，可減輕圖形變形，改善DWI圖像隨著MRI系統(tǒng)