李昕，張英魁

DWI是缺血性卒中診斷和治療中使用最多的MRI影像技術(shù)，該成像技術(shù)可在活體上探測(cè)水分子的擴(kuò)散行為，因此能夠較早地探測(cè)超急性期腦梗死所導(dǎo)致的水分子擴(kuò)散異常。這種擴(kuò)散異?？蔀槿毖宰渲械脑绨l(fā)現(xiàn)、早診斷提供重要的影像學(xué)依據(jù)。在臨床工作中，需要充分了解DWI的基本成像原理和圖像信號(hào)的對(duì)比屬性，這樣才能更客觀地解讀DWI影像的信號(hào)變化。

1 DWI影像的對(duì)比構(gòu)成

在判讀DWI影像結(jié)果時(shí)，首先需要理解DWI的對(duì)比組成。在DWI序列中當(dāng)使用的b值較低時(shí)則擴(kuò)散所導(dǎo)致的信號(hào)強(qiáng)度（S）變化遵循指數(shù)式衰減：S=S0e-bD，S0為當(dāng)b=0或較低時(shí)采集的圖像信號(hào)強(qiáng)度；b為DWI中擴(kuò)散加權(quán)梯度大小，數(shù)值越高表明對(duì)水分子擴(kuò)散行為敏感度越高；D表示水分子的擴(kuò)散系數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散的面積[1]。通常DWI影像采用基于平面回波成像（echo planar imaging，EPI）信號(hào)讀取的自旋回波序列，具有較長(zhǎng)的重復(fù)時(shí)間和回波時(shí)間，因此當(dāng)b=0所獲得的圖像可以理解為用EPI信號(hào)讀取而獲得的具有T2WI對(duì)比的圖像。在進(jìn)行DWI時(shí)，當(dāng)施加一定b值的擴(kuò)散梯度后，組織中可以自由擴(kuò)散的水分子就會(huì)存在一定程度的信號(hào)衰減，而那些相對(duì)靜止的水分子（如梗死病變中的水分子）則信號(hào)不發(fā)生明顯變化。當(dāng)b=0時(shí)，S=S0，而當(dāng)使用擴(kuò)散加權(quán)梯度時(shí)，水分子的擴(kuò)散程度越大，其信號(hào)衰減表現(xiàn)則越明顯。如果擴(kuò)散系數(shù)為0則提示水分子是靜止不擴(kuò)散的，那么無(wú)論使用多大的擴(kuò)散梯度其信號(hào)也不會(huì)發(fā)生衰減。缺血性卒中發(fā)生時(shí)因細(xì)胞毒性水腫導(dǎo)致細(xì)胞體積腫大，從而使得其內(nèi)的水分子擴(kuò)散受限，在卒中發(fā)病早期因?yàn)椴∽冎兴趾吭龆嗖幻黠@，此時(shí)在常規(guī)的T1、T2及T2FLAIR序列只見(jiàn)散在小片狀陳舊病灶，而在DWI上則可見(jiàn)大片狀呈高信號(hào)改變的病變（圖1）。在進(jìn)行DWI過(guò)程中，需要了解當(dāng)使用一定強(qiáng)度（用b值表示）的擴(kuò)散梯度后所獲得的信號(hào)實(shí)際存在兩種對(duì)比來(lái)源：一種是T2WI對(duì)比，這取決于成像組織中水分子的含量及T2弛豫屬性；另一種對(duì)比則來(lái)源于擴(kuò)散加權(quán)梯度（由b值大小決定）和水分子本身擴(kuò)散行為的擴(kuò)散加權(quán)對(duì)比。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)病變?cè)贒WI影像上呈現(xiàn)高信號(hào)改變時(shí)，需要從病變本身的T2弛豫屬性和擴(kuò)散屬性兩個(gè)維度解讀相應(yīng)的信號(hào)變化。這其實(shí)就是通常所說(shuō)的DWI中的T2透射效應(yīng)。DWI影像的對(duì)比構(gòu)成可以作以下理解：DWI影像所表現(xiàn)的信號(hào)是在T2WI對(duì)比所形成的本底信號(hào)上添加了擴(kuò)散加權(quán)梯度所帶來(lái)的擴(kuò)散加權(quán)對(duì)比，最后的信號(hào)表達(dá)是這兩種對(duì)比的綜合反映。

圖1 腦梗死急性期的DWI影像結(jié)果

2 DWI影像中的幾種特殊效應(yīng)

由于DWI影像的信號(hào)由兩類不同的對(duì)比構(gòu)成，故最終DWI影像的信號(hào)是兩種對(duì)比的綜合結(jié)果，這在一定程度上使得DWI影像的信號(hào)表現(xiàn)更復(fù)雜[2]。另外，因?yàn)镈WI必須使用脂肪抑制技術(shù)，這就決定了DWI的本底信號(hào)是一個(gè)脂肪抑制的T2加權(quán)對(duì)比圖像。在DWI所獲得的最后影像中由于存在兩種不同的對(duì)比機(jī)制相互作用，導(dǎo)致DWI的影像信號(hào)將產(chǎn)生以下特殊的情形，具體如下。

2.1 T2透射效應(yīng) T2透射效應(yīng)（T2shinethrough）指由于病變本身水分含量高且同時(shí)具有長(zhǎng)T2屬性，從而導(dǎo)致該病變具有較高的T2對(duì)比本底信號(hào)，雖然該病變中水分子擴(kuò)散可能不受限甚至擴(kuò)散是更自由的，但在最終的DWI影像上表現(xiàn)為高信號(hào)，這就是DWI中的T2透射效應(yīng)（圖2）。

圖2 DWI中的T2透射效應(yīng)

2.2 T2沖蝕效應(yīng) T2沖蝕效應(yīng)（T2washout）與T2暗化效應(yīng)相似，均為DWI中T2加權(quán)對(duì)比對(duì)最后圖像的影響所致，最終使DWI影像上病變表現(xiàn)出不同的信號(hào)改變。當(dāng)一個(gè)病變含水量比較多而同時(shí)又具有長(zhǎng)T2弛豫屬性時(shí)，該病變?cè)贒WI影像的T2對(duì)比中呈高信號(hào)；但如果該病變中水分子呈擴(kuò)散更自由的改變，如病變中伴有髓鞘破壞（腫瘤病變、脫髓鞘病變）或伴有髓鞘間隙增寬（轉(zhuǎn)移瘤、炎性病變等所導(dǎo)致的血管源性水腫）時(shí)其內(nèi)的水分子擴(kuò)散更自由，這樣在施加了擴(kuò)散加權(quán)梯度后，病變就表現(xiàn)出更明顯的信號(hào)衰減。病變的水分增多導(dǎo)致病變呈高信號(hào)改變，而擴(kuò)散更自由導(dǎo)致病變呈低信號(hào)改變，在最后的DWI影像表現(xiàn)上兩者綜合的信號(hào)改變就可能因?yàn)楦咝盘?hào)和低信號(hào)相互抵消而呈現(xiàn)等信號(hào)。這時(shí)在常規(guī)T2WI及DWI上低b值圖像中呈高信號(hào)改變的病變?cè)诔Ｒ?guī)b值（如b=1000）的DWI圖像中病變可能“消失”，這種現(xiàn)象即為DWI中的T2沖蝕效應(yīng)（圖3）。

圖3 DWI中的T2沖蝕效應(yīng)

2.3 T2暗化效應(yīng) T2暗化效應(yīng)（T2blackout）指當(dāng)病變內(nèi)存在出血、鈣化或明顯的脂肪變性時(shí)會(huì)導(dǎo)致DWI中病變的T2WI對(duì)比，即本底信號(hào)呈低信號(hào)改變。出血、鈣化會(huì)導(dǎo)致更明顯的磁敏感效應(yīng)，而DWI通常是基于EPI信號(hào)讀取的自旋回波序列，EPI信號(hào)讀取對(duì)于磁敏感效應(yīng)更敏感，出血或鈣化等病變會(huì)導(dǎo)致明顯低信號(hào)改變。這種本底信號(hào)和擴(kuò)散對(duì)比相互重疊最后使DWI圖像上病變呈低信號(hào)改變，但這種低信號(hào)改變不是由于病變內(nèi)水分子擴(kuò)散行為導(dǎo)致的。我們把擴(kuò)散成像中這種特殊的現(xiàn)象稱為T(mén)2暗化效應(yīng)[3]?；颊哂翌~頂部硬膜外血腫中因存在亞鐵血紅蛋白和高鐵血紅蛋白等具有強(qiáng)順磁性的物質(zhì)導(dǎo)致病變?cè)赥2WI上呈低信號(hào)改變，在DWI（b=0）圖像中病變呈低信號(hào)改變，在DWI（b=1000）圖像中病變呈低信號(hào)改變（圖4）。該表現(xiàn)是由于出血成分中的順磁性物質(zhì)引起的T2縮短所致，這就是DWI中的T2暗化效應(yīng)。

圖4 出血導(dǎo)致DWI影像中的T2暗化效應(yīng)

3 DWI影像中的ADC與eADC序列

DWI也被稱為是一種半定量成像解決方案[4]，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上不同b值成像還可以根據(jù)擴(kuò)散成像的信號(hào)模型擬合計(jì)算出反映組織擴(kuò)散行為的擴(kuò)散系數(shù)，這個(gè)擴(kuò)散系數(shù)即為ADC。同時(shí)，在一些廠商設(shè)備的擴(kuò)散成像后處理中還能提供eADC的后處理分析圖。eADC反映了不同b值之間的信號(hào)比值和ADC比較，但eADC不能用于定量評(píng)估。了解ADC和eADC的影像原理在臨床工作中具有重要意義。

ADC和eADC是MRI-DWI序列中的重要概念，但很多使用者在評(píng)判DWI過(guò)程中僅關(guān)注DWI圖像本身，而忽略了對(duì)于ADC和eADC的進(jìn)一步判讀。事實(shí)上關(guān)于DWI的幾種特殊效應(yīng)給影像結(jié)果判讀分析所帶來(lái)的困擾，經(jīng)過(guò)后處理在ADC和eADC圖像上均能得到合理的解釋。另外，通過(guò)ADC和eADC圖像也能準(zhǔn)確判定腦梗死病變的疾病分期。通過(guò)圖5所示病例的影像表現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于常規(guī)DWI進(jìn)一步的后處理分析獲得ADC是深度解讀DWI的基礎(chǔ)。

圖5 急性腦梗死擴(kuò)散受限改變的DWI后處理ADC影像結(jié)果

ADC代表的意義為能夠測(cè)量出來(lái)的“表現(xiàn)出來(lái)的擴(kuò)散系數(shù)”。在DWI成像過(guò)程中因受成像分辨率的限制在一個(gè)體素中既有擴(kuò)散的水分子運(yùn)動(dòng)，也有體素中毛細(xì)血管血流的假性隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，故通過(guò)擴(kuò)散成像測(cè)得的ADC不僅受相應(yīng)水分子擴(kuò)散的影響，也受相應(yīng)區(qū)域血流灌注的影響?；谶@個(gè)原因，早期將擴(kuò)散成像也稱為體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)。由于通過(guò)DWI所測(cè)量的ADC中包含微循環(huán)等影響，故其不能真正代表水分子的擴(kuò)散系數(shù)，因此通過(guò)DWI所測(cè)量的擴(kuò)散系數(shù)被稱為ADC。此外，ADC的測(cè)量還會(huì)受溫度、MRI成像系統(tǒng)性能等諸多因素影響，綜合各種因素，ADC從定量維度分析屬于半定量范疇，不是絕對(duì)定量；從臨床應(yīng)用維度分析，ADC能夠定量評(píng)估病變中水分子的擴(kuò)散行為，這對(duì)于明確病變性質(zhì)及梗死分期非常有價(jià)值，同時(shí)對(duì)診斷及鑒別診斷也具有重要意義。

eADC即指數(shù)化ADC，如前所述，DWI的信號(hào)強(qiáng)度公式為：S=S0e-bADC（ADC為水分子的表觀彌散系數(shù)）。該公式經(jīng)轉(zhuǎn)化可得到：e-bADC=S/S0，S/S0則指eADC。其中，S代表施加了擴(kuò)散梯度（其強(qiáng)度用b值代表）后獲得圖像的信號(hào)強(qiáng)度，S0指未施加擴(kuò)散梯度或擴(kuò)散梯度很弱時(shí)（b=0或b=50）獲得圖像的信號(hào)強(qiáng)度。

通過(guò)圖3所示病例對(duì)比圖對(duì)ADC和eADC的臨床意義進(jìn)行具體解讀，分析如下。在b=0和b=1000的圖像上能夠顯示內(nèi)囊前肢、后肢及大腦皮層結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樵谶@些圖像中具有一定程度的T2對(duì)比屬性。這種T2對(duì)比屬性疊加到b=1000擴(kuò)散圖像上可能會(huì)產(chǎn)生沖蝕效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致病灶被掩蓋[5]。當(dāng)b=0時(shí)獲得的本底圖像可以理解為用EPI信號(hào)讀取方式獲得的T2對(duì)比圖像，脫髓鞘病變因?yàn)楹慷喽憩F(xiàn)為高信號(hào)，在ADC圖像上顯示相應(yīng)區(qū)域擴(kuò)散系數(shù)升高，提示擴(kuò)散更自由的改變；而在eADC圖像上可真實(shí)反映擴(kuò)散本身所導(dǎo)致的對(duì)比改變，脫髓鞘區(qū)域表現(xiàn)為低信號(hào)，因此在施加了一對(duì)擴(kuò)散梯度后信號(hào)衰減更明顯。結(jié)合以上病例影像結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：eADC圖像的重要意義在于明確病變本身是由于擴(kuò)散行為所導(dǎo)致的信號(hào)改變，而且剔除了T2透射效應(yīng)，故能夠真實(shí)地顯示擴(kuò)散受限和擴(kuò)散自由的不同信號(hào)改變。在表現(xiàn)為擴(kuò)散受限的病例中，ADC圖像上表現(xiàn)為低信號(hào)，而在eADC圖像上表現(xiàn)為高信號(hào)，這個(gè)更有利于病變的檢出，醫(yī)師對(duì)于從低到高的信號(hào)改變相對(duì)更敏感（圖6）。

圖6 急性期梗死擴(kuò)散受限病例的ADC和eADC影像結(jié)果

正確理解DWI中ADC和eADC兩個(gè)序列的后處理圖像在臨床工作中具有重要意義。有些廠商可能不提供eADC這個(gè)參數(shù)圖，這時(shí)就需要通過(guò)對(duì)ADC圖的觀察明確病變擴(kuò)散性質(zhì)，同時(shí)也為了剔除T2WI對(duì)比所帶來(lái)的各種困擾。

DWI在缺血性卒中臨床中具有重要的應(yīng)用價(jià)值[6]。無(wú)論在明確急性期或超急性期腦梗死，還是在腦梗死的臨床分期中，DWI均可以提供重要的影像學(xué)依據(jù)。但在具體解讀DWI圖像中可能存在很多困惑或誤讀，究其根源是很多判讀醫(yī)師對(duì)DWI的對(duì)比度形成機(jī)制、DWI中存在的幾種特殊效應(yīng)及DWI后處理圖像ADC、eADC的基本概念等缺乏足夠的認(rèn)知及理解。本文圍繞這些問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的探討，旨在幫助更多臨床醫(yī)師更好地理解DWI使用過(guò)程中的各種困惑，從而更好地發(fā)揮DWI的臨床價(jià)值。