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磁共振成像（MRI）是神经科疾病最重要的检查手段之一，对神经科疾病的临床诊疗有着深远而持续的影响。MRI序列繁多，每个序列都能侧重反映组织间某种特性的差别（所谓的侧重即是MRI中经常说的“加权”的意思，比如最常用的T1加权成像（T1WI）侧重反映组织间的T1弛豫时间对比，T2加权成像（T2WI）侧重反映组织间的T2弛豫时间对比）。扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI）则是侧重反映组织间水分子扩散情况的对比，是目前颅脑MRI最常用的序列之一，也可以说是神经科医生“最喜欢”的序列之一，其成像速度快，对很多疾病的诊断都能起到非常重要的作用。本文将以神经系统疾病为例，简单阐述DWI形成的原理、阅片注意事项以及常见的临床应用，希望对各位读者特别是临床医生和MR初学者有所助益。

扩散（diffusion）是一种物理现象，物质的转运方式之一，是分子等微观颗粒由高浓度向低浓度区随机的微观移动，即布朗运动，单位为mm2/s或cm2/s，指的是分子（MRI中主要指水分子）随机杂乱无章的运动。

DWI是利用水分子的扩散运动特性进行成像的。DWI使MRI对人体的研究深入到细胞水平的微观世界，反映着人体组织的微观几何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。Hahn首先于1950年在关于自旋回波序列设计的报道中阐明了水扩散对磁共振信号的影响作用。Stejskal和Tanner于1965年最早描述了DWI序列，将其发展成为可测量的磁共振技术。目前常规采用的成像技术是在SE序列中180°脉冲两侧对称地各施加一个长度、幅度和位置均相同的对扩散敏感的梯度脉冲（简称扩散敏感梯度），当质子沿梯度场进行扩散运动时，其自旋频率将发生改变，结果在回波时间内相位分散不能完全重聚，进而导致信号下降。用相同的成像参数两次成像，分别使用和不用对扩散敏感的梯度脉冲，两次相减就剩下做扩散运动的质子在梯度脉冲方向上引起的信号下降的成分，即由于组织间的扩散系数不同而形成的图像，故称DWI。

扩散系数（diffusion coefficient, D）的公式为：lnS(TE,G)/S(TE,0)=-bD。S(TE,G)为用梯度脉冲的图像上的信号强度，S(TE,0)为不用梯度脉冲的图像上的信号强度，b为扩散敏感因子（或称为扩散敏感系数），表示扩散加权程度，单位是秒/平方毫米，公式为：

其中γ为磁旋比，G是梯度脉冲的强度，δ是梯度脉冲持续时间，Δ为两个梯度脉冲的间隔时间。临床应用中一般固定γ、δ、Δ，仅通过改变G的大小而获得不同的b值。

正常脑脊液中的水分子状态接近自由水，可以自由运动而无所限制，无扩散受限（图1）。一些特殊的病理生理过程会影响水分子的这种自由运动（比如细胞毒性水肿），则称之为扩散受限（图2）。一种组织是否有扩散受限可以通过DWI序列检测出来，会在DWI和ADC图中有相应的信号改变（灰白对比度改变）。扩散受限在DWI表现为高信号，在ADC图中表现为低信号。在熟知一些疾病的病理生理过程和扩散受限常见的成因的前提下，DWI和ADC图的信号改变就能帮助我们做出某些疾病的倾向性诊断。

图 1 圆形代表水分子，箭头方向和长度表示运动方向和速度大小，自由水中，水分子运动杂乱无章。

图 2 扩散受限。某些原因（图中杂乱的线条表示）导致了水分子运动方向和速度的限制（箭头长度小于图1，表示速度减低）。这种扩散受限可以通过DWI探测出来。

扩散是一个矢量，不仅有大小，也有方向。各向异性是水分子弥散矢量的重要体现，即水分子在某个位置上可以向任意一个方向运动，但是其向各个方向运动的量并不相同。研究扩散的定向性或“各向异性”是弥散成像的一个重要的研究领域。 即扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTl）。DTI是利用组织中水分子扩散的各向异性来探测组织微观结构的成像方法，是通过观察随扩散编码梯度磁场脉冲方向改变而发生波动的弥散值大小来标记和描绘水分子的各向异性。脑白质的各向异性是由于平行走行的髓鞘轴索纤维所致，脑白质的弥散在平行神经纤维方向要比垂直纤维走向的更快一些，这一特性用彩色标记可反映出脑白质的空间方向性，即弥散最快的方向指示纤维走行的方向。目前，利用DTI对脑白质纤维的研究日益增多。各向异性的存在一定程度上影响着脑肿瘤的ADC值和DWI信号，因此，在讨论和分析脑肿瘤DWI的结果时，必须要明确有无各向异性的影响。

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