磁共振扩散加权成像技术的应用进展

魏祖生

广西壮族自治区南溪山医院医学影像科，广西桂林 541002

扩散成像又称弥散成像，通过检测人体组织水分子的扩散运动状态而进行成像，反映组织微观结构的信息，能在细胞和分子水平上研究人体各组织的功能状态。扩散加权成像(difffusion weighted imaging,DWI)是在磁共振成像 (magnetic resonance imaging,MRI)基础上发展的一项新技术，可检出常规MRI不能发现的病灶，最初主要应用于中枢神经系统,随着磁共振硬软件的发展，特别是随着新的DWI相关技术的出现，DWI已广泛应用于全身多种组织器官的疾病诊断与鉴别诊断[1]。该文拟从DWI的技术进展和临床应用两方面对DWI技术的应用进展作如下的综述。

1 DWI的技术进展

在临床工作中用到的扩散成像技术主要有：①扩散张量成像（DTI），是在DWI基础上显示脑内白质纤维束走行的一项新技术，是目前唯一能追踪脑白质纤维，反映其解剖连通性的无创方法，已用于脑白质发育、脑卒中和肿瘤等方面疾病的诊断和疗效评估。②扩散峰度成像（DKI）,它是DTI技术的延伸和重要补充，能够比DTI更敏感地反应组织结构的复杂程度，为肿瘤的分级、疗效评估等方面提供理论依据等。目前，DKI的应用逐渐扩展到肾和前列腺。③体素内不相干运动（IVIM），不仅能反映组织内水分子扩散的程度，而且能够提供毛细血管灌注的信息。④类PET随着DWI技术应用的成熟，WB-DWI技术逐渐在临床上得到应用。背景抑制扩散加权全身成像技术（DWIBS）可在自由呼吸状态下完成体部大范围（包括胸部、腹部及盆腔）、薄层、无间断扫描，并得到高信噪比、高分辨率和高对比度的图像。DWIBS的临床应用目前主要集中在恶性肿瘤及其转移灶的检出、淋巴结转移、抗肿瘤治疗疗效评估等方面[2]。

DWI技术近年来不断发展，产生了高分辨率DWI成像技术：①并行采集技术（PAT），可以缩短序列采集时间，获得高空间分辨率和高时间分辨率图像。②螺旋桨（propeller）扫描技术,在很大程度上解决了运动伪影校正的问题，分辨率也得到了较大的提高。③单次激发快速自旋回波（SS-FSE），采集数据的高速，相当于冻结了呼吸和不自主运动对图像的影响。④多次激发平面回波（MS-EPI）,SS-EPI的成像速度明显快于MS-EPI,适用于对速度要求很高的功能成像；由于ETL相对较短，MS-EPI的图像质量一般优于SS-EPI,信噪比更高，EPI常见的伪影更少[3]。⑤基于杜克大学开发的高清扩散加权成像软件，可实现分辨率高达512×512采集成像矩阵的DWI图像。这项技术可以揭示如微血管、微出血、皮层纤维精细结构。⑥小FOV扩散加权成像：通过控制成像野，在不改变成像矩阵的前提下，空间分辨率得到明显的提高。

2 DWI的临床应用

自1986年Le Bihan等[4]首次将DWI应用于脑部时起，DWI的临床应用至今已30余年。随着MR软硬件的发展，DWI现已应用于全身各器官。

2.1 DWI在中枢神经系统的应用

2.1.1 DWI在急性脑梗死中的应用 早期急性脑梗死表现为患者呈现DWI高信号，病灶范围较FLAIR和T2WI病灶大，且更清晰。提示急性脑梗死者应用DWI诊断具有较高的价值，有利于疾病确诊，使病灶检出率明显提高，从而为尽早采取有效治疗措施提供重要依据[5]。

2.1.2 DWI在脑出血诊断中的应用 可判断早期出血，并与梗死鉴别。李晓松[6]的研究报道，在日常工作中，可以DWI的信号特点为依据，结合ADC值，对早期脑出血和急性脑梗死进行快速而准确的鉴别诊断。

2.1.3 DWI在神经系统其他疾病的应用 ①DWI对脑肿瘤及瘤样病变的诊断及鉴别诊断[7]。 ②DWI在早期小儿病毒性脑炎等脑与脊髓炎症诊断的应用[8]。③弥散张量成像(DTI)在新生儿脑发育及脑损伤中的应用[9]。④DWI还可用于脑与脊髓外伤、变性疾病、炎症及脱髓鞘病变的诊断以及对脑内囊性病变的鉴别诊断等等。

2.2 DWI技术应用于肺部良恶性病变鉴别诊断

DWI检查及其ADC值用于肺部良恶性病变的鉴别诊断有一定临床应用价值,其诊断的特异度及准确率均优于螺旋CT检查,可作为肺部良恶性病变早期鉴别诊断的首选方法[10]。

2.3 DWI在腹部成像中的应用

2.3.1 DWI在肝脏成像中的应用 DWI序列可以帮助提高肝细胞癌（HCC）诊断检出率和诊断准确性，尤其是在病灶≤2 cm的小HCC方面[11]。体素内不相干扩散加权成像(IVIM-DWI)是在传统DWI基础上,分离、提取水分子的真性扩散和微循环灌注形成的假性扩散,采用多b值、双指数数学模型而获取的DWI影像,其可反映体素内信号衰减与b值的关系。IVIM-DWI目前已广泛应用于肝脏疾病的研究[12]。

2.3.2 DWI在胰腺成像、肾脏成像中的应用 王庆波等[13]学者的研究报道，胰腺疾病患者采用DWI检测能清晰显示病灶部位及范围，与测量 ADC相互结合能提高临床确诊率。基于体素内不相干运动（IVIM）的扩散加权成像在肾脏疾病中的应用:肾脏高血流灌注、高水分子代谢的特点使IVIM效应在肾脏尤为显著[14]。

2.3.3 DWI在结直肠肿瘤和炎症性肠病中的应用 杨海静[15]报道：常规MRI检查对于很小的结直肠肿瘤容易漏诊，而DWI用于结直肠肿瘤检查时病灶检出率相对较高。可用DWI发现炎症性肠病（IBD）患者，当b值取0和1 000 s/mm2时，对IBD患者肠道炎症的识别率最高，可达93.3%[16]。DWI在评估CD患者肠道炎症中的价值被广泛接受[17]。

2.4 DWI在子宫、前列腺等盆腔疾病中的应用

①对比磁共振DWI结果同磁共振DCE结果，前者在获得的子宫内膜癌肌层浸润准确率以及灵敏度方面更为显著，对于子宫内膜癌疾病的临床诊断表现出显著价值[18]。②高b值DWI、DCE-MRI在前列腺癌和前列腺增生中具有特征性影像学表现，2种方法联合应用提高了DCE-MRI诊断前列腺癌的诊断准确率[19]。

2.5 DWI其他临床应用

①DCE-MRI联合DWI对诊断及鉴别诊断乳腺疾病具有重要价值[20]；②DWI在肌肉骨骼良恶性病变鉴别诊断中的价值[21]；③联合应用DCE-MRI和DWI,有助于颈部良、恶性淋巴结的鉴别[22]；④陈然等[23]报道了“全身弥散技术（WB-DWI）与PET/CT扫描对骨肿瘤诊断效能的对比研究”，WB-DWI是近年来MRI技术研究的热点之一。

3 挑战与展望

磁共振弥散加权成像在诊断全身各个部位的疾病中具有较高的临床应用价值，但也存在着扫描速度和空间分辨率的局限性以及SAR增大、磁敏感效应、噪声和运动伪影等问题。随着MRI硬件及应用软件技术的发展，随着DWI技术的不断创新及相关新技术的研发，DWI在应用过程中的问题和局限将会得到逐步的解决，其应用前景将更加广阔，并将在全身各部位疾病的诊断及鉴别诊断中发挥更重要的作用。