腎臟體素內不相干運動擴散加權成像相關技術研究進展

張 鵬，廖良忠，趙英杰

（福建中醫(yī)藥大學附屬廈門中醫(yī)院影像科 福建 廈門 361009）

磁共振擴散加權成像（diffusion weighted imaging,DWI）是利用水分子的彌散運動特性進行成像，在常規(guī)序列的基礎上，施加擴散敏感梯度，以顯示水分子的布朗運動，該序列成像速度快，目前已經廣泛應用于臨床[1-2]，但是單指數模型的DWI由于表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient, ADC）值綜合了水分子的運動和血流灌注信息，獲得的參數標準ADC值往往偏高，在1986年Le Bihan等[3]首次提出一種雙指數模型的成像方法—體素內不相干運動擴散加權成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging, IVIMDWI），可獲得定量指標來區(qū)分出水分子彌散及血流灌注信息，更加全面地分析組織擴散成像參數，揭示疾病病理生理學變化，目前在臨床已經得到了廣泛的應用。本文在闡述IVIM-DWI原理的基礎上，對其相關技術進行總結，以提高對腎臟IVIM-DWI的認識。

1 IVIM-DWI基本原理

IVIM理論采用雙指數模型可以將水分子的擴散與毛細血管微循環(huán)灌注分離，從而獲得擴散運動及血流灌注的信息，得到相關參數。組織內DWI局部信號衰減程度與b間的關系：Sb/S0=(1-f)×Exp(-bD)+f×Exp[-b(D+D*)]，其中f表示灌注分數，其意義是目標區(qū)域內局部微循環(huán)的灌注效應與總體的擴散效應的容積比率，值在0～1之間；D*為假性擴散系數，亦稱為灌注相關擴散，其意義是目標區(qū)域內微循環(huán)的灌注所致擴散效應；D為真性擴散系數，其意義在于目標區(qū)域內純的水分子擴散效應；S為體素內信號強度。b值稱為擴散敏感梯度因子，其單位為s/mm2，通過b值的變化，水分子在擴散運動時的自由度會相應變化。在實際應用中，通過多個b值的擬合計算，可以得到感興趣區(qū)的D值、D*及f值[4]。

2 IVIM-DWI相關技術

2.1 掃描前準備

所有受試者檢查前均告知檢查目的，檢查前晚20點后禁食禁水，檢查前排便?；颊邠Q病號服裝，應用呼吸腹帶，與患者充分溝通呼吸指令，叮囑掃描過程中肢體運動最小化。由于呼吸運動可能影響圖像質量，所以應用腹帶呼吸觸發(fā)技術來進行掃描，并行呼吸訓練，憋氣時間最好在20 s以上。

由于腸道蠕動及腸道內容物會對圖像產生影響，特別是腸道內容物的磁敏感偽影影響較明顯，因此如何減少影響成為關注熱點。鐘志偉等[5]報道，為了有效減少腎臟DWI磁敏感偽影可以提前進行腸道準備工作，將30只已行左側輸尿管不全梗阻積水腎模型制作的新西蘭大白兔隨機分組進行實驗后證實，利用等滲甘露醇鹽水或硫酸鋇混懸液進行腸道準備可有效地改善大白兔雙腎IVIM的DWI圖像磁敏感偽影，方法簡單易行，效果顯著，值得推廣。

2.2 掃描序列的選擇

常規(guī)掃描軸位及冠狀位腎臟的T1WI和T2WI成像序列，以及IVIM-DWI功能成像序列，常規(guī)的軸位及冠狀位圖像的目的主要是為了獲得更好的圖像對比度，以便分清腎臟皮質、髓質，避開腎竇、血管、病變內囊變壞死區(qū)等，盡量保證測量數值的準確性。

2.3 層厚與層距及掃描野（field of view, FOV）的選擇

為了盡可能地避免胃腸道中氣體偽影和不同層面可能導致的參數差異，腎臟的軸位、冠狀位是兩個常用體位，對于正常腎臟評估時，通常以腎門為中心，層厚3～5 mm，層距0.5～1 mm。

為了保證圖像的質量，盡量小FOV掃描，圖像清晰度更高，更有利于分清腎皮質和髓質。

2.4 b值選擇

Lemke等[6]研究表明，對于腎臟等高灌注組織，應該多選擇0～50 s/mm的低b值。Koh等[7]通過研究提出，IVIM掃描時選取6～8個b值即可保證灌注參數的準確度，設置低b值時至少需要4個b值。較高的b值使得灌注效應對磁共振信號的影響減低，擬合的數據重復性和穩(wěn)定性較好，對擴散運動探測敏感，但不足之處在于圖像的信噪比差，小b值（＜200 s/mm2）范圍內擴散加權信號的快速衰減主要是微血管灌注效應引起，反映微循環(huán)灌注信息，b值越小，對擴散運動探測越不敏感，圖像的信噪比越好，因此b值的選擇至關重要。從文獻報道來看，通常選擇0～2 000 s/mm2之間6～10個b值[8-10]，但目前尚未見系統(tǒng)的研究成果證實b值設定對IVIM-DWI參數大小的具體影響。

2.5 感興趣區(qū)（region of interest, ROI）的選擇

受人為因素影響較大，通常選取一層近腎門中心平面的圖像，因腎髓質相關參數測量值的可重復性較腎皮質差[11]，所以測量時應當注意避開腎竇邊緣區(qū)的偽影和模糊影，同時，利用橫斷或冠狀位的常規(guī)T2WI序列來確定好腎臟皮髓質區(qū)域，運用手動畫出ROI，ROI面積約為8～20 mm2，根據不同的研究需要盡量多選擇ROI，然后讀取數值，并需要多次測量計算平均值，以保證數據的準確性。

3 IVIM-DWI的不足之處

IVIM-DWI在腎功能評價及多種腎臟疾病的診斷及鑒別診斷方面都具有重要的價值，臨床應用廣泛，但仍有不足之處：①檢查過程中受到呼吸、胃腸蠕動等多因素的影響，盡管運用了很多方法來減少影響，但圖像質量波動仍較大；②b值具體數值的選擇目前仍缺乏統(tǒng)一的標準，不同b值所測得參數間是否具有可比性及其一致性問題，需要進一步的探索及完善；③腎臟的皮髓質分界不清，人為畫出ROI并不能非常準確反映皮髓質IVIM參數值的變化，導致數據存在偏差。

4 總結

綜上所述，IVIM-DWI可以通過多b值彌散加權成像生成雙指數擬合曲線，計算出定量多參數值，較傳統(tǒng)單指數模型DWI更真實地反映出水分子的擴散情況及微循環(huán)的灌注信息，同時，不需要使用對比劑，適合于腎功能不全及對比劑過敏的人群，相信隨著相關技術的不斷完善及疾病研究的不斷深入，在臨床工作中會得到更廣泛的應用。