弥散基础成像

弥散基础成像是一种测量水分子在生物组织内弥散运动的磁共振成像技术。它通过测量水分子在微观环境中的随机热运动（布朗运动），来反映组织的微观结构完整性和复杂性。这种弥散运动不受宏观血流影响，而是取决于细胞密度、细胞膜完整性以及细胞内外间隙的大小和方向性。

DWI技术通过在常规磁共振序列中加入一对对称的、强大的弥散敏感梯度脉冲来实现。第一个梯度脉冲会给所有水分子“打上”一个相位标记。在等待一个极短的时间后，施加第二个极性相反的梯度脉冲。对于在此期间没有发生位移的水分子，两个脉冲的效应会完全抵消，信号不变。而对于发生了随机运动的水分子，由于位置改变，第二次脉冲无法完全逆转第一次脉冲造成的相位变化，从而导致信号的衰减。水分子的弥散运动越强，信号衰减就越显著。

因此，弥散成像最终产生的图像信号强度与组织中水分子的弥散能力呈反比。在组织结构致密、水分子运动受限的区域（例如急性脑梗死区域），信号衰减较少，因而在DWI图像上呈现高信号。在水分可以自由扩散的区域（如脑脊液），信号衰减剧烈，呈现低信号。

为了定量描述这种弥散受限的程度，临床和研究中引入了表观弥散系数（Apparent Diffusion Coefficient, ADC）的计算。通过采集至少两个不同“b值”（一个反映梯度脉冲强度的参数）下的DWI图像，可以计算出ADC值。ADC图是经过计算产生的另一组图像，其中每个像素的数值直接代表该处水分子弥散能力的大小。在弥散受限的区域，ADC值降低；在自由弥散的区域，ADC值升高。一个关键点是，DWI高信号区域如果对应的ADC图上是低信号，则代表了真正的弥散受限，这对于诊断至关重要。

在临床上，弥散基础成像最经典和核心的应用是急性脑梗死的超早期诊断。在脑组织缺血数分钟到数小时内，细胞能量代谢衰竭，钠-钾泵失灵，导致细胞毒性水肿，细胞内水分子增加，但细胞外间隙变小，整个水分子弥散运动受限，这在DWI上表现为高信号，ADC图上为低信号。这种改变在卒中发生后数分钟至数小时即可出现，远早于常规T1、T2序列的变化，为及时溶栓或取栓治疗提供关键依据。

除了脑血管病，DWI已广泛应用于其他神经系统疾病。例如，在颅内肿瘤的鉴别诊断中，高度细胞性的肿瘤（如淋巴瘤、髓母细胞瘤）因水分子弥散受限而呈高信号；而囊性坏死区或肿瘤周围水肿则表现为低信号。在颅内感染（如脑脓肿）中，脓液的粘稠内容物会导致显著弥散受限，形成高信号，有助于与坏死性肿瘤中心鉴别。

在全身其他部位，DWI的应用也日益广泛。在体部肿瘤学中，它被用于全身肿瘤筛查（如DWIBS，背景信号抑制的全身弥散成像）、肿瘤良恶性鉴别、评估治疗反应（有效治疗会导致肿瘤细胞坏死、密度降低，ADC值升高）以及探测淋巴结和骨转移。在肝脏，有助于鉴别肝囊肿（高ADC值）、血管瘤（中等ADC值）和恶性肿瘤（低ADC值）。在前列腺，高b值的DWI图像是检出和定位前列腺癌的重要序列。

弥散基础成像也存在局限性。首先，它对运动非常敏感，患者的轻微移动（如呼吸、心跳、肠蠕动）会产生严重的运动伪影。其次，DWI图像的空间分辨率相对较低。第三，在非急性期脑梗死或某些肿瘤周围水肿区，可能出现“T2穿透效应”，即由于病变本身在常规T2像上就是高信号，可能“点亮”DWI图像，造成弥散受限的假象，此时必须参照ADC图进行确认。

总结而言，弥散基础成像是通过探测水分子微观热运动来无创反映组织微观结构的成像技术。它从最基础的物理原理出发，通过ADC值实现量化，其核心临床价值在于急性脑梗死的超早期诊断，并已拓展为全身多系统疾病，特别是肿瘤性疾病诊断、鉴别和疗效评估的重要工具。它是现代多参数磁共振评估中不可或缺的基础序列。