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1 DWI基本原理
彌散是指組織中水分子的不規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng), 即布朗(Brownian)運(yùn)動(dòng), 他是DWI的基礎(chǔ). 在梯度磁場下, 彌散運(yùn)動(dòng)分子中的質(zhì)子依磁場梯度隨機(jī)移動(dòng), 以不同頻率自旋, 以致質(zhì)子回波時(shí)不能再聚焦, 產(chǎn)生不一致的相位位移, 導(dǎo)致信號衰減, 從而構(gòu)成磁共振彌散圖像的對比[7-9]. 因此, 通過對成像序列的設(shè)計(jì), 即在常規(guī)自旋回波(SE)T2加權(quán)序列的180度脈沖兩側(cè)對稱地施加一對大小相等、方向相反的彌散敏感梯度脈沖(DSGP), 對于靜止的水分子, 第一個(gè)梯度脈沖所致的質(zhì)子自旋去相位會被第二個(gè)梯度脈沖完全再聚合, 信號強(qiáng)度不受影響; 而運(yùn)動(dòng)的水分子, 在施加的梯度磁場方向會產(chǎn)生相位離散, 即使彌散效應(yīng)微弱, 在第二個(gè)梯度脈沖時(shí)MR信號也不能完全再聚合, 從而導(dǎo)致信號強(qiáng)度隨彌散時(shí)相而衰減, 至此, 不同的彌散強(qiáng)度以不同信號強(qiáng)度的方式被顯示出來, 形成組織對比, 產(chǎn)生彌散圖像. DWI圖像實(shí)為組織形態(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的結(jié)合圖像[10-11], 以突出水分子的彌散效應(yīng)作為圖像對比的一種成像方法. DWI中組織信號強(qiáng)度主要與組織中水分子的自由度及施加的彌散敏感梯度(b)有關(guān), 水分子運(yùn)動(dòng)越自由(彌散快), b值越大, 相位離散越重, 信號降低越明顯. 彌散成像反映的是分子運(yùn)動(dòng), 對運(yùn)動(dòng)有極高的敏感性, 成像質(zhì)量不僅受微循環(huán)因素(如體液流動(dòng)、細(xì)胞的滲透性和溫度、毛細(xì)血管灌注、細(xì)胞膜通透性的方向等)影響, 也受宏觀因素, 如各種生理活動(dòng)的影響, 因此, 所得信號變化不能完全反映真正的彌散系數(shù). 實(shí)際工作中常用表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coeficient, ADC)來代替真正的彌散系數(shù)(difusion coeficient, DC)[12]. 通過不同b值的兩個(gè)以上的彌散加權(quán)像, 我們可以計(jì)算出組織的ADC. 通過ADC值的測量, 組織分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就可通過量化指標(biāo)進(jìn)行反映. 一般認(rèn)為其內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)相對自由的結(jié)構(gòu), 即彌散速度快的組織具有較高的ADC值. 在彌散加權(quán)圖像上, ADC值越高, 信號越低; ADC值越小, 信號越高. 而在ADC圖上則相反, ADC值越高, 信號越高; ADC值越小, 信號越低. 純水中水分子的彌散運(yùn)動(dòng)充分自由, 而在活體組織中, 生物膜及體液中的大分子將限制水分子的運(yùn)動(dòng). 不同的組織結(jié)構(gòu)和分子環(huán)境對水分子運(yùn)動(dòng)的限制程度不同, DWI通過檢測組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來反映組織的結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 病變組織與正常組織的水分子的離散程度不同, 其信號降低的程度與正常組織之間形成差別, 從而發(fā)現(xiàn)病變[7,13]. |
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