申穎舒，陳利強(qiáng)

（成都市武侯區(qū)人民醫(yī)院婦幼保健院放射科 四川 成都 610041）

磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）是以磁共振的流動(dòng)效應(yīng)為基礎(chǔ)，來(lái)評(píng)價(jià)生物體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的成像技術(shù)，也是目前唯一一種監(jiān)測(cè)水分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)創(chuàng)成像技術(shù)。DWI既可通過(guò)微觀水分子的流動(dòng)擴(kuò)散來(lái)反映毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)的血液微循環(huán)及水分子的擴(kuò)散情況，又可反映生物體在病理或生理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換的功能狀態(tài)。該技術(shù)最早應(yīng)用于腦梗死的診斷，且已證實(shí)在超急性腦梗死的早期診斷中有重要的臨床診斷價(jià)值[1]。然而隨著影像技術(shù)的發(fā)展，DWI在腫瘤的診斷、良惡性的鑒別及療效預(yù)測(cè)等方面也表現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，本研究就DWI檢查在胸腹部常見(jiàn)實(shí)質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用價(jià)值做一簡(jiǎn)單綜述，旨在為臨床應(yīng)用DWI鑒別、診斷胸腹部常見(jiàn)實(shí)質(zhì)臟器腫瘤提供參考。

1 DWI的發(fā)展歷史

DWI是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的新型的磁共振成像（MRI）技術(shù)。傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像是以細(xì)胞間隙水分子的布朗運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)SE-EPI序列和單指數(shù)模型，最終得到DWI的圖像和表觀彌散系數(shù)（ADC）。但是，受細(xì)胞膜及微循環(huán)灌注等因素的影響，生物體內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)并不是正態(tài)分布，因而有人提出了基于生物體內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)的彌散加權(quán)成像（IVIM-DWI）及彌散峰度成像（DKI），希望能通過(guò)更多的參數(shù)來(lái)更真實(shí)地反映生物體內(nèi)組織細(xì)胞間的水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，得到更真實(shí)的圖像。目前，DWI是唯一一個(gè)可以在活體上無(wú)創(chuàng)測(cè)量水分子彌散運(yùn)動(dòng)的功能成像序列。

2 DWI的簡(jiǎn)介

DWI與常規(guī)MRI不同，它的基礎(chǔ)是水分子的運(yùn)動(dòng)。DWI是以磁共振的流動(dòng)效應(yīng)為基礎(chǔ)，來(lái)評(píng)價(jià)生物體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的成像技術(shù)，也是目前唯一一種監(jiān)測(cè)水分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)創(chuàng)成像技術(shù)。DWI既可通過(guò)微觀水分子的流動(dòng)擴(kuò)散來(lái)反映毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)的血液微循環(huán)及水分子的擴(kuò)散情況，又可反映生物體在病理或生理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換的功能狀態(tài)。

在DWI檢查過(guò)程中，擴(kuò)散敏感系數(shù)（b值）是其重要參數(shù)之一，b值的大小主要是由擴(kuò)散梯度強(qiáng)度、梯度脈沖間隔時(shí)間和持續(xù)的時(shí)間來(lái)決定的，其中擴(kuò)散梯度強(qiáng)度是其主要影響因素。不同部位彌散加權(quán)成像的b值選擇很重要，b值越大，影像的擴(kuò)散權(quán)重也就隨之增大，生物體正常組織和病變組織的對(duì)比度就越大，也就相應(yīng)提高了DWI的敏感性，可提高小病灶的檢出率；然而，由于b值的大小主要是由擴(kuò)散梯度強(qiáng)度、梯度脈沖間隔時(shí)間和持續(xù)時(shí)間來(lái)決定的，延長(zhǎng)梯度脈沖間隔時(shí)間和持續(xù)時(shí)間可以增加b值，而高b值會(huì)降低圖片的信噪比（SNR），造成信號(hào)衰減[2]。隨著梯度磁場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度的梯度磁場(chǎng)和更快的切換率已經(jīng)使得高b值的DWI影像質(zhì)量顯著提高，DWI檢查的敏感性和SNR也得到了大大的提高，對(duì)小病灶的檢出越來(lái)越靈敏，且還能降低T2穿透效應(yīng)，提高DWI圖像真實(shí)度。

傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像通常使用2個(gè)b值（0、800 s/mm2），而學(xué)者提出的DKI和IVIM-DWI需要設(shè)定較多的b值，如DKI通常選用較高的b值，因?yàn)槠渲饕茄芯考?xì)胞膜等結(jié)構(gòu)對(duì)水分子擴(kuò)散影響；而IVIM-DWI通常選用較低的b值，因?yàn)槠渲饕茄芯课⒀h(huán)灌注的信息的。有學(xué)者利用DKI和IVIM-DWI診斷前列腺癌，在檢查過(guò)程中，DKI設(shè)定了3個(gè)b值（0、1 000 s/mm2和2 000 s/mm2），IVIM-DWI檢查設(shè)定了5個(gè)b值（0、188 s/mm2、375 s/mm2、563 s/mm2和750 s/mm2）[3]。

3 DWI在胸腹部常見(jiàn)實(shí)質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

3.1 DWI應(yīng)用于胸腹部成像的發(fā)展

DWI對(duì)運(yùn)動(dòng)是十分敏感的，活的生物體組織的擴(kuò)散系數(shù)除了受細(xì)胞滲透性、體液流動(dòng)、微循環(huán)灌注等的影響外，還受生物體的心跳、呼吸、腸道蠕動(dòng)、血管或脈搏的搏動(dòng)等正常生理活動(dòng)的影響，這樣在擴(kuò)散成像過(guò)程中，除了要保證對(duì)微觀運(yùn)動(dòng)的高度敏感性，又要克服生物體生理運(yùn)動(dòng)如心跳、呼吸、腸道蠕動(dòng)、血管或脈搏的搏動(dòng)等帶來(lái)的影響，所以導(dǎo)致DWI的體部成像受到一定的限制；屏氣雖然可以避免呼吸運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的偽影，但受屏氣時(shí)間的限制，導(dǎo)致DWI的SNR沒(méi)有辦法得到保證，這也是導(dǎo)致DWI的體部成像受到一定限制的主要因素[4]。

為了克服上述問(wèn)題，平面回波成像（echo planar imaging，EPI）技術(shù)尤其是基于自旋回波類型的單次激發(fā)平面自旋回波成像得以發(fā)展并應(yīng)用于臨床，其在短短的一次屏氣下就可完成整個(gè)臟器的擴(kuò)散加權(quán)掃描，成像速度非常非?？?，可有效消除生物體生理運(yùn)動(dòng)如心跳、呼吸、腸道蠕動(dòng)、血管或脈搏的搏動(dòng)等帶來(lái)的偽影問(wèn)題，大大提高了DWI應(yīng)用于體部的影像質(zhì)量[5]。然而，值得注意的是，EPI雖消除了生物體生理運(yùn)動(dòng)如心跳、呼吸、腸道蠕動(dòng)、血管或脈搏的搏動(dòng)等帶來(lái)的偽影問(wèn)題，但其容易產(chǎn)生化學(xué)位移偽影和磁敏感性偽影，但是這種偽影是可以進(jìn)行削弱的，如通過(guò)抑脂技術(shù)可減少EPI成像過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)位移偽影，薄層成像、勻場(chǎng)、縮短TE等技術(shù)可減少EPI成像過(guò)程中產(chǎn)生的磁敏感性偽影，此外，增加K空間中采樣線間距可更進(jìn)一步加快EPI成像速度，且同時(shí)縮短EPI序列的回波鏈長(zhǎng)度，進(jìn)一步減少EPI成像過(guò)程中產(chǎn)生的磁敏感性偽影，減小受腸道內(nèi)空氣影響而產(chǎn)生的影像扭曲度，進(jìn)一步提高EPI應(yīng)用于體部擴(kuò)散影像的質(zhì)量[6]。該成像技術(shù)也是目前臨床上應(yīng)用較為廣泛和成熟的擴(kuò)散成像方式。

總之，隨著成像技術(shù)的發(fā)展，可通過(guò)多種手段及技術(shù)減少DWI應(yīng)用于胸腹部成像過(guò)程中產(chǎn)生的偽影，增加SNR，提高胸腹部DWI影像質(zhì)量，使其在胸腹部疾病的診斷及鑒別中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

3.2 DWI在胸腹部實(shí)質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

DWI成像過(guò)程中的信號(hào)強(qiáng)度與組織內(nèi)細(xì)胞密度密切相關(guān)，惡性腫瘤的組織學(xué)分級(jí)和（或）其惡性程度不同，腫瘤組織的血供程度不同，腫瘤細(xì)胞排列緊密程度及所占比例不同，腫瘤組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不同……這些都會(huì)造成體內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)有明顯不同，而這種不同可以被DWI（DKI和IVIM-DWI）檢測(cè)出來(lái)，因此可以用DWI來(lái)診斷惡性腫瘤，鑒別腫瘤組織的良性還是惡性等。如王遠(yuǎn)星等[7]研究了小視野（rFOV）高分辨DWI對(duì)腎臟腫瘤的診斷價(jià)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于單次激發(fā)平面回波成像（SS-EPI）DWI，rFOV高分辨DWI對(duì)腎臟腫瘤良、惡性和不同病理級(jí)別的腎透明細(xì)胞癌的ADC值均明顯升高，說(shuō)明rFOV高分辨DWI診斷腎臟腫瘤大大提高了DWI圖像的質(zhì)量，其重要參數(shù)ADC值對(duì)腎透明細(xì)胞癌及其病理分級(jí)的診斷效能也大大提高。

3.2.1 IVIM在胸腹部實(shí)質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

郭瑞等[8]研究了IVIM-DWI對(duì)肝細(xì)胞肝癌（hepatocellular carcino-ma，HCC）患者微循環(huán)狀態(tài)的評(píng)估價(jià)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IVIM-DWI的多定量參數(shù)可有效地反映肝細(xì)胞肝癌患者微循環(huán)功能狀態(tài)及疾病的病理分級(jí)。Song Q等[9]研究了IVIM的多種參數(shù)與HCC組織病理分級(jí)的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在HCC不同的組織病理分級(jí)中D、f及ADC值均存在明顯的差異，且不同分化級(jí)別的D、灌注分?jǐn)?shù)（f）值及ADC值也存在明顯不同。古麗胡瑪爾·帕爾哈提和李輝[10]曾研究了IVIM-DWI的多種參數(shù)在卵巢腫瘤良、惡性鑒別中的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D值鑒別卵巢腫瘤良性與惡性的敏感度和特異度均非常高，且在卵巢腫瘤良性與惡性間D值存在明顯的差別，f值鑒別卵巢腫瘤良性與惡性也具有較高的敏感度，但特異性相對(duì)稍低一些。古麗胡瑪爾·帕爾哈提等[11]研究了IVIM-DWI對(duì)直腸癌盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價(jià)值，發(fā)現(xiàn)IVIM-DWI對(duì)直腸癌盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有非常高的診斷價(jià)值，且還可以判斷淋巴結(jié)的良惡性。

3.2.2 DKI在胸腹部實(shí)質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

最早的DKI技術(shù)是在2005年由Jensen教授提出的，DKI是在傳統(tǒng)彌散張量成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的擴(kuò)散成像技術(shù)，主要反映生物組織中水分子非高斯擴(kuò)散特性，其可敏感地反映存活的生物體組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及病變部位的病理生理改變。近些年，經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展和完善，現(xiàn)在DKI技術(shù)已經(jīng)在多種疾病的診斷和鑒別診斷中表現(xiàn)出較高的價(jià)值。

Budjan等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，DKI的b值可定量區(qū)分肝臟病變是惡性還是良性，b值低于1 000 s/mm2時(shí)，傳統(tǒng)的ADC值也可評(píng)估到相似的結(jié)果。譚冰瑩等[13]研究了DKI對(duì)腎透明細(xì)胞癌和血管平滑肌脂肪瘤的診斷價(jià)值，發(fā)現(xiàn)利用DKI的擴(kuò)散峰度和擴(kuò)散率可較好地鑒別腎透明細(xì)胞癌和血管平滑肌脂肪瘤，同時(shí)還可分析腎透明細(xì)胞癌對(duì)瘤旁腎實(shí)質(zhì)的影響。Bates等[14]的研究也發(fā)現(xiàn)，DKI的擴(kuò)散峰度和擴(kuò)散率可以作為局部進(jìn)展期直腸癌新輔助放化療反應(yīng)的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。Granata等[15]研究了DKI對(duì)胰腺癌的評(píng)估價(jià)值，發(fā)現(xiàn)DKI的擴(kuò)散峰度和擴(kuò)散率可有助于區(qū)分正常胰腺實(shí)質(zhì)、胰島周圍炎癥和胰腺腫瘤。

4 小結(jié)

近些年關(guān)于DWI對(duì)腫瘤診斷、良惡性鑒別等方面的研究越來(lái)越多，其應(yīng)用價(jià)值也得到了極大的肯定，然而該技術(shù)也有一些不足之處，如磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)越高，對(duì)磁場(chǎng)的不均勻性就會(huì)越敏感，越容易產(chǎn)生化學(xué)位移偽影和磁敏感性偽影；多次信號(hào)平均可能會(huì)降低影像空間分辨力等問(wèn)題，相信隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，一定可以克服存在的問(wèn)題，提高DWI對(duì)胸腹部常見(jiàn)實(shí)質(zhì)臟器腫瘤的診斷準(zhǔn)確度。