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【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2014）11-0357-02
核磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging. DWI）是目前能在活体进行水分子扩散测量与成像的唯一方法。能够反映人体组织的微观几何结构。细胞内外水分子的转移与跨膜运动、温度等变化。通过检测生物体内水分子运动状态的改变而间接的反映组织结构和细胞密度等信息[1]，，随着不断的深入研究，DWI能对肿瘤从分子水平进行评估，进而对脑占位病变尤其是脑胶质瘤进行更加明确的诊断和分级，监测和评估疗效及预后。
1 DWI的基本原理
扩散加权成像主要依赖水分子的布朗运动，通过氢质子的磁化来标记水分子，而不干扰它的弥散过程。因此能够较为真实的反映生物体内水分子的弥散情况。影响DWI信号的因素有扩散敏感系数b值、T2透射效应及ADC等。b值由梯度脉冲的强度和持续时间决定，主要反映DWI水分子扩散的敏感程度，随着梯度强度的增加对扩散会更加敏感，b值越高对水分子扩散越敏感，组织信号衰减越明显，但同时也降低了图像的信噪比。水分子在细胞外间隙的移动受诸多因素的影响，如：液压、浓度、渗透压、温度及细胞外间隙的空间几何形状等。因此用表观扩散系ADC来反映整体组织结构特征，并代替真正扩散系数D公式如下：ADC=㏑（S2/S1）（b1-b2） 通常b值范围在0-1000s/mm2之间，我们按照经典的单指数模型进行运算获得ADC值和DWI图。如果超过这个范围，则需要应用其他模型计算如：双指数模型和拉伸指数模型。随着磁共振设备及软件不断的发展b值范围最大可达到10000s/mm2 。现阶段我们常用的DWI扩散加权衰减方式有以下三种。
1.1单指数模型：单指数模型DWI在临床研究已经很成熟，应用也十分广泛，其中主要的测量参数是标准ADC值，来反映整体组织结构特征，这里就不再做详细赘述。
1.2双指数模型：我们可以通过双指数模型来获得组织细胞内和细胞外的扩散信息情况，因此把组织扩散分为快速质子池和慢速扩散质子池，分别对应细胞外扩散和细胞内扩散，其中主要的测量参数为ADCfast和ADCslow。
1.3拉伸指数模型：通过Bennett et al[2]研究认为活体组织结构及水分子运动非常复杂，双指数模型不能更准确的反映生物水分子的扩散状况。因此一种新的指数模型被提出，即基于拉伸指数函数理论的拉伸指数模型。其涉及的测量参数分别有DDC（分布扩散系数）和α值两个。其中DDC是由多指数衰减成分组成的一个ADC值分布的加权和，代表体素内平均扩散率，可以看作是不同体积分数的每个部分连续分布的个性化ADC值，单位是mm2/s。α代表体素内的异质性，与体素内水分子扩散的不均质性相关，在0-1之间变化，当α=1时DDC实际上等于ADC值，代表体素内扩散均匀，不均质性低，相反当α趋于0时代表复杂的多指数信号衰减，故α越小越能反映出扩散的差异性。
2 不同指数模型DWI在颅脑胶质瘤中的应用
胶质瘤是颅脑常见的原发肿瘤，根据2007年WHO中枢神经系统肿瘤分级标准分为4级[5]肿瘤的预后与肿瘤的级别有着密切的关系，通过肿瘤的级别来指导肿瘤治疗方案的设计。国内外大量研究显示，通过DWI成像测量ADC值可以区分高级别胶质瘤（Ⅲ、Ⅳ级）和低级别胶质瘤（Ⅰ、Ⅱ级）。但是由于使用的MR设备软件后处理及计算程序有区别，以及测量肿瘤实体感兴趣区Rol的位置及范围不同，测得ADC值无统一的标准阈值[6.7]。黄旭东[8]等人实验发现，当b值取0和1000s/mm?时，不论高低级别胶质瘤瘤实体区的ADC值比正常对照区ADC值高。但两组肿瘤间比较，高级别胶质瘤瘤体实质ADC值明显低于低级别胶质瘤，其主要是由于肿瘤恶性程度越高，细胞数目越多，细胞异型性增高，核浆比加大而导致水分扩散受限显著。
国内外大量文献报道都是采用b=1000s/mm2DWI对脑肿瘤进行研究，但是应用高b值及多b值序列采集出来的参数，在脑肿瘤方面的应用国内外很少报道。朱莉[9]等人的研究发现用b=1000 s/mm?DWI高级别和低级别胶质瘤平均ADC值均高于正常脑白质的平均ADC值与Castillo，lam [10，11]研究一致，应用b=3000 s/mm?DWI，高级别胶质瘤、低级别胶质瘤和正常脑白质ADC值均降低，但减低的幅度不全相同。高级别胶质瘤的平均ADC值略低于正常脑白质，而低级别胶质瘤平均ADC值仍然明显高于正常脑白质，因此高b值ADC值的差异更加有助于肿瘤良恶性的鉴别。李玉华、陆建平等人[12]通过双指数模型研究认为在高级别脑胶质瘤ADC fast ，ADC slow 显著低于低级别胶质瘤。ADC slow在高低级别脑胶质瘤间差异最显著，而低级别胶质瘤ADC fast ，所占比例高于高级别胶质瘤。熊伟[13]通过拉伸指数模型多b值DWI研究认为DDC在胶质瘤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级三组中任何两组均有显著差异（P<0.05）且以1.033×10-3mm?/s，0.743×10-3mm?/s为诊断阈值;能很好的区分胶质瘤的Ⅱ与Ⅲ 级、Ⅲ与Ⅳ级。当DDC值等于1.085×10-3mm?/s为阈值时能更好的区分高低级别胶质瘤。α在胶质瘤Ⅱ级分别与Ⅲ级、Ⅳ级间有显著差异。因此DDC与α作为一种全新的影像学标记物在区分胶质瘤级别、明确肿瘤侵润范围、检测和评估治疗效果上为临床提供一定帮助。
3 展望
综上所述DWI对于脑胶质瘤的分级及治疗效果的评价监测有很大的临床应用价值，但是目前国内外仅对于单指数模型DWI临床应用的研究比较成熟，而多b值DWI中双指数模型和拉伸指数模型DWI是近两年研究提出，是一种全新的理论，并且在很大的程度上受到MR设备后处理软件的限制，还没有完全广泛的应用于临床的研究。但是随着医疗水平不断发展，各大医院对影像设备的重视程度的加大和MR设备软硬件不断的更新发展，双指数模型DWI和拉伸指数模型DWI在脑占位病变中的应用与研究将会有十分广阔的前景。 参考文献：
[1] 张劲松， 宦怡 脑与脊髓核磁共振扩散成像[M].北京：人民军医出版社，2007.1-2.
[2] Bennett K M， Hyde J S， Schmainda K M. Water diffusion heterogeneity index in the human brain is insensitive to the orientation of applied magnetic field gradients[J]. Magn Reson Med. 2006，56（2）： 235-239.
[3] Louis DN，Ohgaki H，Wiestler，etal.The 2007 WHO Classification of tumours of the central nerrous system[J].Acta Neuropathol.2007，114（2）：97-109.
[4] Kono K， Inoue Y， Nakayama K， et al. The role of diffusion- weighted imaging in patients with brain tumors[J]. AJNR Am J Neuroradiol， 2001，22（ 6） ： 1081- 1088.
[5] Guo AC， Cummings TJ， Dash RC， et al. Lymphomas and high- grade as-trocytomas： comparison of water diffusibility and histologic characteris-tics[J]. Radiology， 2002， 224（ 1） ： 177- 183.
[6] 黄旭东，林翠君，肖俊强，卢光明.磁共振扩散加权成像在胶质瘤术前分期中的应用研究[J].中国现代医生.2008.5.46（15）：34-36.
[7] 朱莉. 高b值磁共振弥散加权成像在胶质瘤中的应用研究[D]. 复旦大学，2011.
[8] Castillo M，SmithJK，KwoekL，etal.Apparent diffusion coeffieients in the evaluation of high gradeeerebralgliomas [J].AJNRAmJNeuroradiol，2001，22（1）：60一64.
[9] Lam WW，Poon WS，Metreweli C.Diffusion MR imaging in glioma：does it have any role in the Pre一OPeration determination of grading of glioma [J] .ClinRadiol，2002，57 （3）：219一225
[10] 李玉华，陆建平，段秀杰，张忠阳. 多b值DWI在儿童脑肿瘤中的初步研究[J]. 放射学实践，2012，（2）.
[11] 熊伟. 拉伸指数模型多b值扩散加权成像在脑胶质瘤分级诊断中的应用价值[D].华中科技大学，2012.
核磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging. DWI）是目前能在活体进行水分子扩散测量与成像的唯一方法。能够反映人体组织的微观几何结构。细胞内外水分子的转移与跨膜运动、温度等变化。通过检测生物体内水分子运动状态的改变而间接的反映组织结构和细胞密度等信息[1]，，随着不断的深入研究，DWI能对肿瘤从分子水平进行评估，进而对脑占位病变尤其是脑胶质瘤进行更加明确的诊断和分级，监测和评估疗效及预后。
1 DWI的基本原理
扩散加权成像主要依赖水分子的布朗运动，通过氢质子的磁化来标记水分子，而不干扰它的弥散过程。因此能够较为真实的反映生物体内水分子的弥散情况。影响DWI信号的因素有扩散敏感系数b值、T2透射效应及ADC等。b值由梯度脉冲的强度和持续时间决定，主要反映DWI水分子扩散的敏感程度，随着梯度强度的增加对扩散会更加敏感，b值越高对水分子扩散越敏感，组织信号衰减越明显，但同时也降低了图像的信噪比。水分子在细胞外间隙的移动受诸多因素的影响，如：液压、浓度、渗透压、温度及细胞外间隙的空间几何形状等。因此用表观扩散系ADC来反映整体组织结构特征，并代替真正扩散系数D公式如下：ADC=㏑（S2/S1）（b1-b2） 通常b值范围在0-1000s/mm2之间，我们按照经典的单指数模型进行运算获得ADC值和DWI图。如果超过这个范围，则需要应用其他模型计算如：双指数模型和拉伸指数模型。随着磁共振设备及软件不断的发展b值范围最大可达到10000s/mm2 。现阶段我们常用的DWI扩散加权衰减方式有以下三种。
1.1单指数模型：单指数模型DWI在临床研究已经很成熟，应用也十分广泛，其中主要的测量参数是标准ADC值，来反映整体组织结构特征，这里就不再做详细赘述。
1.2双指数模型：我们可以通过双指数模型来获得组织细胞内和细胞外的扩散信息情况，因此把组织扩散分为快速质子池和慢速扩散质子池，分别对应细胞外扩散和细胞内扩散，其中主要的测量参数为ADCfast和ADCslow。
1.3拉伸指数模型：通过Bennett et al[2]研究认为活体组织结构及水分子运动非常复杂，双指数模型不能更准确的反映生物水分子的扩散状况。因此一种新的指数模型被提出，即基于拉伸指数函数理论的拉伸指数模型。其涉及的测量参数分别有DDC（分布扩散系数）和α值两个。其中DDC是由多指数衰减成分组成的一个ADC值分布的加权和，代表体素内平均扩散率，可以看作是不同体积分数的每个部分连续分布的个性化ADC值，单位是mm2/s。α代表体素内的异质性，与体素内水分子扩散的不均质性相关，在0-1之间变化，当α=1时DDC实际上等于ADC值，代表体素内扩散均匀，不均质性低，相反当α趋于0时代表复杂的多指数信号衰减，故α越小越能反映出扩散的差异性。
2 不同指数模型DWI在颅脑胶质瘤中的应用
胶质瘤是颅脑常见的原发肿瘤，根据2007年WHO中枢神经系统肿瘤分级标准分为4级[5]肿瘤的预后与肿瘤的级别有着密切的关系，通过肿瘤的级别来指导肿瘤治疗方案的设计。国内外大量研究显示，通过DWI成像测量ADC值可以区分高级别胶质瘤（Ⅲ、Ⅳ级）和低级别胶质瘤（Ⅰ、Ⅱ级）。但是由于使用的MR设备软件后处理及计算程序有区别，以及测量肿瘤实体感兴趣区Rol的位置及范围不同，测得ADC值无统一的标准阈值[6.7]。黄旭东[8]等人实验发现，当b值取0和1000s/mm?时，不论高低级别胶质瘤瘤实体区的ADC值比正常对照区ADC值高。但两组肿瘤间比较，高级别胶质瘤瘤体实质ADC值明显低于低级别胶质瘤，其主要是由于肿瘤恶性程度越高，细胞数目越多，细胞异型性增高，核浆比加大而导致水分扩散受限显著。
国内外大量文献报道都是采用b=1000s/mm2DWI对脑肿瘤进行研究，但是应用高b值及多b值序列采集出来的参数，在脑肿瘤方面的应用国内外很少报道。朱莉[9]等人的研究发现用b=1000 s/mm?DWI高级别和低级别胶质瘤平均ADC值均高于正常脑白质的平均ADC值与Castillo，lam [10，11]研究一致，应用b=3000 s/mm?DWI，高级别胶质瘤、低级别胶质瘤和正常脑白质ADC值均降低，但减低的幅度不全相同。高级别胶质瘤的平均ADC值略低于正常脑白质，而低级别胶质瘤平均ADC值仍然明显高于正常脑白质，因此高b值ADC值的差异更加有助于肿瘤良恶性的鉴别。李玉华、陆建平等人[12]通过双指数模型研究认为在高级别脑胶质瘤ADC fast ，ADC slow 显著低于低级别胶质瘤。ADC slow在高低级别脑胶质瘤间差异最显著，而低级别胶质瘤ADC fast ，所占比例高于高级别胶质瘤。熊伟[13]通过拉伸指数模型多b值DWI研究认为DDC在胶质瘤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级三组中任何两组均有显著差异（P<0.05）且以1.033×10-3mm?/s，0.743×10-3mm?/s为诊断阈值;能很好的区分胶质瘤的Ⅱ与Ⅲ 级、Ⅲ与Ⅳ级。当DDC值等于1.085×10-3mm?/s为阈值时能更好的区分高低级别胶质瘤。α在胶质瘤Ⅱ级分别与Ⅲ级、Ⅳ级间有显著差异。因此DDC与α作为一种全新的影像学标记物在区分胶质瘤级别、明确肿瘤侵润范围、检测和评估治疗效果上为临床提供一定帮助。
3 展望
综上所述DWI对于脑胶质瘤的分级及治疗效果的评价监测有很大的临床应用价值，但是目前国内外仅对于单指数模型DWI临床应用的研究比较成熟，而多b值DWI中双指数模型和拉伸指数模型DWI是近两年研究提出，是一种全新的理论，并且在很大的程度上受到MR设备后处理软件的限制，还没有完全广泛的应用于临床的研究。但是随着医疗水平不断发展，各大医院对影像设备的重视程度的加大和MR设备软硬件不断的更新发展，双指数模型DWI和拉伸指数模型DWI在脑占位病变中的应用与研究将会有十分广阔的前景。 参考文献：
[1] 张劲松， 宦怡 脑与脊髓核磁共振扩散成像[M].北京：人民军医出版社，2007.1-2.
[2] Bennett K M， Hyde J S， Schmainda K M. Water diffusion heterogeneity index in the human brain is insensitive to the orientation of applied magnetic field gradients[J]. Magn Reson Med. 2006，56（2）： 235-239.
[3] Louis DN，Ohgaki H，Wiestler，etal.The 2007 WHO Classification of tumours of the central nerrous system[J].Acta Neuropathol.2007，114（2）：97-109.
[4] Kono K， Inoue Y， Nakayama K， et al. The role of diffusion- weighted imaging in patients with brain tumors[J]. AJNR Am J Neuroradiol， 2001，22（ 6） ： 1081- 1088.
[5] Guo AC， Cummings TJ， Dash RC， et al. Lymphomas and high- grade as-trocytomas： comparison of water diffusibility and histologic characteris-tics[J]. Radiology， 2002， 224（ 1） ： 177- 183.
[6] 黄旭东，林翠君，肖俊强，卢光明.磁共振扩散加权成像在胶质瘤术前分期中的应用研究[J].中国现代医生.2008.5.46（15）：34-36.
[7] 朱莉. 高b值磁共振弥散加权成像在胶质瘤中的应用研究[D]. 复旦大学，2011.
[8] Castillo M，SmithJK，KwoekL，etal.Apparent diffusion coeffieients in the evaluation of high gradeeerebralgliomas [J].AJNRAmJNeuroradiol，2001，22（1）：60一64.
[9] Lam WW，Poon WS，Metreweli C.Diffusion MR imaging in glioma：does it have any role in the Pre一OPeration determination of grading of glioma [J] .ClinRadiol，2002，57 （3）：219一225
[10] 李玉华，陆建平，段秀杰，张忠阳. 多b值DWI在儿童脑肿瘤中的初步研究[J]. 放射学实践，2012，（2）.
[11] 熊伟. 拉伸指数模型多b值扩散加权成像在脑胶质瘤分级诊断中的应用价值[D].华中科技大学，2012.