磁共振扩散加权成像——b值选择与相关效应

扩散加权成像过程中b值的选择与影响因素：前文我们说过扩散加权成像其实就是在磁共振成像过程中通过施加一对强大的扩散加权梯度而实现的。通过这对扩散加权梯度我们可以让具有不同扩散行为的水分子产生足够的信号差别并形成对比。虽然在解释扩散成像机制时，我们通常会用静止和运动的模型加以说明，但事实上水分子的扩散运动是绝对的，这里我们能够看到的静止只是那些扩散受限后的相对静止。在扩散成像过程中我们的扩散加权梯度会对多大的扩散程度差别产生足够的对比？换个角度，我们的扩散加权成像对扩散行为差距有多大的敏感性？这就是我们所要讨论的b值问题。为了能够更清晰表明b值选择的原则，我们先了解一下扩散加权成像过程中b值的计算公式：b=γ²G²δ²(△-δ/3)，这里δ指的是单个扩散梯度叶的持续时间，△指的是扩散加权梯度两个叶之间间隔的时间。通过这个公式我们得出这样的结论：要想获得更高的b值我们通过以下几种途径实现：其一，采用更高的梯度场强，其二，每个梯度叶持续更长的作用时间，其三，延长两个梯度叶之间的间隔时间。显然，后面两种方式都会延长回波时间，这显然会导致信噪比降低等问题。在扩散加权成像过程中为了保持更短的TE时间通常系统会采用最大的允许梯度场强，但当达到极限梯度值之后，更高的b值则必须通过延长梯度作用时间和延长两个梯度脉冲的间隔时间来实现。在临床实际工作中，选择b值时我们需要了解以下几个重要的影响因素：

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b值会直接影响扩散加权成像的扩散敏感程度：高b值对于反映水分子扩散差别更敏感，也就是说相对而言高b值对于检出病变更敏感。尤其在检出脑内转移性病变时高b值较低b值更敏感。但是高b值会导致图像信噪比降低，在客观上需要更长的扫描时间以获得足够的信噪比。同时，当b值过高时还会加重图像的几何畸变，这些都使得高b值的临床应用在一定程度上受到限制。

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低b值与T2透射效应：这是选择b值时需要充分考虑的一个问题。在扩散加权图像中有两种对比机制共同决定图像的对比度：一种是由b值决定的扩散对比；一种是由组织的T2弛豫属性所决定的T2对比。也就是说在我们扩散成像过程中所得到的扩散加权图像是这两种对比的混合体。在这两种对比中哪种对比的权重更重呢？这取决于b值的高低，b值越高，扩散对比所起的作用越大；而b值越低，T2对比所起的作用更大。组织的T2弛豫属性对扩散加权成像的这种影响被称为扩散加权成像过程中的T2透射效应。当b值比较低的时候，不仅组织的T2对比会对图像产生影响，组织中微循环灌注也会对扩散加权图像产生较明显的影响，这也是为什么在多b值扩散加权成像时采集低b值信息并用此拟合灌注信息的原因。T2透射效应通常会导致水分增多的病灶在扩散加权图像上表现为高信号，所以当我们发现扩散加权图像上一个高信号病灶时不要盲目的判读为扩散受限，要充分考虑到T2透射效应的影响。T2透射效应在诊断中也具有一定的积极意义，如对于囊性转移病灶，低b值扩散加权成像更敏感，另外就是对于蠕动的肠道类病变，低b值扩散对于显示肠道病变也相对比较敏感。

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中等b值与冲蚀效应：前面我们说T2透射效应可以导致水分增多但原本扩散不受限的组织或病变显示为高信号。但在实际工作中有时也存在这样的情况：有些病变它们不是导致水分子扩散受限，相反是导致水分子扩散变得更加自由。与此同时，这些病变也会导致病变内水分增多。这两种对比对图像信号的影响刚好是相反的：扩散对比导致病变在图像中表现为低信号，而水分增多导致病变呈高信号改变，但这二者的叠加有可能导致病变刚好因为两种信号相互抵消而无法显示。这种现象被称为扩散加权成像中的T2冲蚀效应。这种现象常见于多发性硬化和脑内转移瘤病人，此时采用更高b值的成像可以更加清晰显示扩散行为所导致的信号改变。

图片说明：不同b值扩散加权成像时T₂透射效应。小脑蚓部占位病变，呈长T₂、长T₁信号改变。在常规DWI成像病变显示不清。后处理显示病变ADC升高、eADC降低，提示病变区扩散更自由。不同b值扩散加权成像时发现在低b值（小于500时）病变呈高信号，此时体现的是扩散成像中的T₂透射效应；而在中等b值1000病变显示不清，此时体现的是扩散成像中的冲蚀效应；高b值时病变呈低信号，和实际扩散改变相符。

图片说明：T₂透射效应导致的冲蚀效应，多发硬化导致的脱髓鞘改变在T₂及T₂ Flair可见多发高信号病灶，在常规DWI未见明显病灶,在ADC表现为高信号，提示扩散自由改变，eADC表现为低信号，这是扩散图像上由扩散产生的对比。因为病变在T₂加权像表现为高信号_，最后的扩散图像两种效应相互抵消而导致病灶显示不清。

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扩散加权成像中的黑蒙效应：在扩散加权成像过程中，如果因某种原因导致组织的本底信号减低，这将会影响到最终的扩散加权图像的信号改变，而且也表现为低信号。譬如钙化、出血等会导致本底信号减低，而这两者同样也会影响最终DWI图像的信号。另外一种情况是在腹部扩散加权成像如肝脏扩散加权成像，如果肝脏本身含有明显的脂肪变性，那么在扩散加权成像中因为采用选频激发或脂肪抑制，都会导致肝脏背景信号的减低。

图片说明：扩散加权成像中的黑蒙效应。在肝脏FSE T₂脂肪抑制图像可见肝脏左叶及右叶片状低信号，同反相位图像显示相应区域同反相位对比反相位信号明显衰减，提示有不均匀的脂肪变性；在肝脏扩散加权图像提示相应区域信号明显减低，这种减低如果不结合前面图像容易被解读为存在扩散更自由的病变，但ADC图显示相应层面信号均匀。该病例就是由于存在不均匀肝脏脂肪变性，而扩散加权成像本身是脂肪抑制图像，在脂肪沉积区域脂肪抑制后信号下降更明显。

图片说明：这是一个肝硬化肝脏内一定铁沉积的病例。T2加权像显示肝实质信号偏低，DWI图像背景信号比较低。观察同反相位可见肝内占位病变在反相位上显示为等、低信号改变，而在同相位图像上表现为高信号。这是因为肝内铁沉积导致肝实质T2^*更快，而同相位回波时间较反相位回波时间更长，肝实质背景在同相位上有较明显的信号衰减，肝内占位病变内因为缺乏枯否氏细胞，因此从反相位到同相位其信号衰减较临近肝实质不明显。从而，才在同相位上呈高信号改变。这里可以看到，因为肝实质内的铁沉积也导致DWI成像信号变低，这是黑蒙效应的一个表现。