肾脏体素内不相干运动扩散加权成像相关技术研究进展

张 鹏，廖良忠，赵英杰

（福建中医药大学附属厦门中医院影像科 福建 厦门 361009）

磁共振扩散加权成像（diffusion weighted imaging,DWI）是利用水分子的弥散运动特性进行成像，在常规序列的基础上，施加扩散敏感梯度，以显示水分子的布朗运动，该序列成像速度快，目前已经广泛应用于临床[1-2]，但是单指数模型的DWI由于表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）值综合了水分子的运动和血流灌注信息，获得的参数标准ADC值往往偏高，在1986年Le Bihan等[3]首次提出一种双指数模型的成像方法—体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging, IVIMDWI），可获得定量指标来区分出水分子弥散及血流灌注信息，更加全面地分析组织扩散成像参数，揭示疾病病理生理学变化，目前在临床已经得到了广泛的应用。本文在阐述IVIM-DWI原理的基础上，对其相关技术进行总结，以提高对肾脏IVIM-DWI的认识。

1 IVIM-DWI基本原理

IVIM理论采用双指数模型可以将水分子的扩散与毛细血管微循环灌注分离，从而获得扩散运动及血流灌注的信息，得到相关参数。组织内DWI局部信号衰减程度与b间的关系：Sb/S0=(1-f)×Exp(-bD)+f×Exp[-b(D+D*)]，其中f表示灌注分数，其意义是目标区域内局部微循环的灌注效应与总体的扩散效应的容积比率，值在0～1之间；D*为假性扩散系数，亦称为灌注相关扩散，其意义是目标区域内微循环的灌注所致扩散效应；D为真性扩散系数，其意义在于目标区域内纯的水分子扩散效应；S为体素内信号强度。b值称为扩散敏感梯度因子，其单位为s/mm2，通过b值的变化，水分子在扩散运动时的自由度会相应变化。在实际应用中，通过多个b值的拟合计算，可以得到感兴趣区的D值、D*及f值[4]。

2 IVIM-DWI相关技术

2.1 扫描前准备

所有受试者检查前均告知检查目的，检查前晚20点后禁食禁水，检查前排便。患者换病号服装，应用呼吸腹带，与患者充分沟通呼吸指令，叮嘱扫描过程中肢体运动最小化。由于呼吸运动可能影响图像质量，所以应用腹带呼吸触发技术来进行扫描，并行呼吸训练，憋气时间最好在20 s以上。

由于肠道蠕动及肠道内容物会对图像产生影响，特别是肠道内容物的磁敏感伪影影响较明显，因此如何减少影响成为关注热点。钟志伟等[5]报道，为了有效减少肾脏DWI磁敏感伪影可以提前进行肠道准备工作，将30只已行左侧输尿管不全梗阻积水肾模型制作的新西兰大白兔随机分组进行实验后证实，利用等渗甘露醇盐水或硫酸钡混悬液进行肠道准备可有效地改善大白兔双肾IVIM的DWI图像磁敏感伪影，方法简单易行，效果显著，值得推广。

2.2 扫描序列的选择

常规扫描轴位及冠状位肾脏的T1WI和T2WI成像序列，以及IVIM-DWI功能成像序列，常规的轴位及冠状位图像的目的主要是为了获得更好的图像对比度，以便分清肾脏皮质、髓质，避开肾窦、血管、病变内囊变坏死区等，尽量保证测量数值的准确性。

2.3 层厚与层距及扫描野（field of view, FOV）的选择

为了尽可能地避免胃肠道中气体伪影和不同层面可能导致的参数差异，肾脏的轴位、冠状位是两个常用体位，对于正常肾脏评估时，通常以肾门为中心，层厚3～5 mm，层距0.5～1 mm。

为了保证图像的质量，尽量小FOV扫描，图像清晰度更高，更有利于分清肾皮质和髓质。

2.4 b值选择

Lemke等[6]研究表明，对于肾脏等高灌注组织，应该多选择0～50 s/mm的低b值。Koh等[7]通过研究提出，IVIM扫描时选取6～8个b值即可保证灌注参数的准确度，设置低b值时至少需要4个b值。较高的b值使得灌注效应对磁共振信号的影响减低，拟合的数据重复性和稳定性较好，对扩散运动探测敏感，但不足之处在于图像的信噪比差，小b值（＜200 s/mm2）范围内扩散加权信号的快速衰减主要是微血管灌注效应引起，反映微循环灌注信息，b值越小，对扩散运动探测越不敏感，图像的信噪比越好，因此b值的选择至关重要。从文献报道来看，通常选择0～2 000 s/mm2之间6～10个b值[8-10]，但目前尚未见系统的研究成果证实b值设定对IVIM-DWI参数大小的具体影响。

2.5 感兴趣区（region of interest, ROI）的选择

受人为因素影响较大，通常选取一层近肾门中心平面的图像，因肾髓质相关参数测量值的可重复性较肾皮质差[11]，所以测量时应当注意避开肾窦边缘区的伪影和模糊影，同时，利用横断或冠状位的常规T2WI序列来确定好肾脏皮髓质区域，运用手动画出ROI，ROI面积约为8～20 mm2，根据不同的研究需要尽量多选择ROI，然后读取数值，并需要多次测量计算平均值，以保证数据的准确性。

3 IVIM-DWI的不足之处

IVIM-DWI在肾功能评价及多种肾脏疾病的诊断及鉴别诊断方面都具有重要的价值，临床应用广泛，但仍有不足之处：①检查过程中受到呼吸、胃肠蠕动等多因素的影响，尽管运用了很多方法来减少影响，但图像质量波动仍较大；②b值具体数值的选择目前仍缺乏统一的标准，不同b值所测得参数间是否具有可比性及其一致性问题，需要进一步的探索及完善；③肾脏的皮髓质分界不清，人为画出ROI并不能非常准确反映皮髓质IVIM参数值的变化，导致数据存在偏差。

4 总结

综上所述，IVIM-DWI可以通过多b值弥散加权成像生成双指数拟合曲线，计算出定量多参数值，较传统单指数模型DWI更真实地反映出水分子的扩散情况及微循环的灌注信息，同时，不需要使用对比剂，适合于肾功能不全及对比剂过敏的人群，相信随着相关技术的不断完善及疾病研究的不断深入，在临床工作中会得到更广泛的应用。