磁共振弥散基础成像

1. 在细胞层面，水分子时刻在进行随机的热运动，即布朗运动。在完全均匀的液体（如一杯纯水）中，这种运动在各个方向上是均等、自由的，称为各向同性弥散。
2. 然而，在生物组织内，水分子的自由运动会受到细胞结构（如细胞膜、细胞器）和宏观结构（如神经纤维束、肌纤维）的阻碍和限制。例如，在紧密排列的神经纤维轴索中，水分子沿着纤维长轴方向的运动，远比为跨越纤维膜而进行的横向运动要容易得多。这种运动受阻且具有方向依赖性的现象，称为各向异性弥散。
3. 磁共振弥散基础成像，最核心的技术称为扩散加权成像。其基本原理是：在标准的磁共振成像序列中，额外施加一对强度很大、方向相反、持续时间很短的扩散敏感梯度脉冲。
   • 第一个梯度脉冲施加后，所有质子（主要是水分子中的氢质子）的相位会发生与空间位置相关的规律性变化。
   • 随后，第二个反向梯度脉冲的作用，理论上应使所有质子的相位重聚，信号不丢失。
   • 但对于发生了位置移动的水分子而言，由于在两个梯度脉冲之间其空间位置改变了，第二个脉冲无法完全逆转其相位变化，导致这部分质子的信号无法完全重聚，从而造成信号衰减。
   • 运动越显著（弥散系数越高）的水分子，其相位分散越严重，信号衰减越多。而运动严重受限（例如在肿瘤细胞密集区、急性脑梗死区）的水分子，其位置移动小，相位变化小，信号得以较多保留，因此在DWI图像上表现为高信号。
4. 为了量化水分子的弥散能力，引入了表观扩散系数这一参数。ADC值通过采集至少两个不同“扩散敏感度”（b值）的图像来计算。b值越高，对水分子扩散运动越敏感。ADC图是由原始DWI数据计算生成的参数图，其信号高低直接代表水分子的弥散能力：ADC值高（图上亮）代表弥散快、受限轻；ADC值低（图上暗）代表弥散慢、受限重。因此，急性脑梗死在DWI上呈高信号，而在对应的ADC图上呈低信号，两者结合可明确诊断。
5. 临床应用：
   • 超早期脑梗死诊断：DWI可在症状出现后数分钟至数小时内显示梗死灶，是金标准。
   • 肿瘤鉴别诊断：多数恶性肿瘤细胞密度高，水分子弥散受限，DWI信号较高，ADC值较低，可用于评估肿瘤级别、鉴别放射性坏死与肿瘤复发。
   • 脓肿诊断：脓液黏稠，弥散严重受限，在DWI上呈现特征性的显著高信号，ADC值极低，有助于与坏死囊变的肿瘤鉴别。
   • 体部应用：用于前列腺癌、肝癌、乳腺癌等疾病的检测与定性，是全身多序列MRI检查的重要组成部分。