本文作者：云南
一、扩散原理及常规扩散加权序列
核心概念：什么是“扩散”？
1.在DWI中，“扩散”（也称布朗运动）指的是水分子在体内随机、无规则的热运动。
2. 在自由环境中（如脑脊液），水分子可以自由地向各个方向移动，我们称之为自由扩散。
3.在人体组织中，水分子的扩散会受到细胞膜、细胞器、纤维束等结构的阻碍和限制。例如，在密集的神经纤维束中，水分子更容易沿着纤维方向扩散，而很难垂直于纤维方向扩散。这被称为限制性扩散或各向异性扩散。
4.DWI的基本思想就是：通过测量水分子扩散的受限程度，来反映组织的微观结构变化。
5.DWI的实现依赖于一个关键的脉冲序列设计，它是在常规T2加权序列基础上增加了一对强大的扩散敏感梯度（也称为运动 probing 梯度）。
这对梯度是理解DWI的核心。其工作流程如下：
1.第一个扩散梯度：施加一个射频脉冲使质子共振后，首先施加一个扩散梯度。这个梯度场会使空间不同位置的质子产生不同的相位散开（失去相位一致性）。
2. 等待期：等待一个很短的时间（∆， Delta），在这期间，水分子会进行随机的布朗运动。
· 如果没有运动：所有质子都待在原地。
· 如果有运动：水分子从初始位置移动到了一个新位置。
3.第二个扩散梯度：施加一个与第一个梯度大小相同、但方向相反的扩散梯度。
· 对于静止不动的质子：第二个梯度会完美地逆转第一个梯度造成的相位变化，使质子的相位重新聚合（回波信号不会衰减）。
· 对于发生了移动的质子：因为它现在处于磁场强度的不同位置，第二个梯度无法完全逆转其相位变化，导致相位残留和信号丢失。
简单比喻：赛跑比赛
1.吹哨（第一个梯度）后，所有运动员从起跑线开始跑。
2.一段时间后，反向吹哨（第二个梯度），要求运动员返回起点。
3.如果所有运动员都乖乖站在原地没动（模拟扩散受限），他们能轻松返回起点，队伍整齐（信号强）。
4.如果运动员们在这段时间内到处乱跑（模拟自由扩散），听到反向哨声后，他们无法很快返回原始起点，队伍会非常混乱（信号减弱）。
因此：
1.自由扩散的组织（如脑脊液、囊肿）：水分子移动距离大 -> 相位无法重聚 -> 信号显著降低（在DWI图像上呈黑色）。
2.扩散受限的组织（如急性梗塞细胞）：细胞毒性水肿导致细胞肿胀，细胞外间隙变小，水分子移动严重受限 -> 相位基本重聚 -> 信号降低不明显，相对较高（在DWI图像上呈亮白色）。
关键参数：b值（扩散敏感因子）
1. b值是控制扩散加权程度的参数，单位是s/mm²。
· b值越高，对水分子的扩散运动越敏感，但图像信噪比会下降。
· b值越低，对扩散越不敏感，图像更接近T2加权像。
2.临床上常用的b值一般在800-1000 s/mm²之间（颅脑）。b=0的图像（即没有施加扩散梯度）本质上是一个T2加权像。
3. b值的选择：头一般选1000，转移瘤会提高b值来提高检出率，前列腺因分泌前列腺液b值在1400以上。
获得高b值则需：
1.采用更高的梯度场强。
2.梯度持续更长时间。
3. 延长梯度间隔。
注意：
1.低b值T2透射效应
T2透射效应即T2弛豫对加权成像的影响，DWI图像本身是T2加权和扩散加权的混合体。有时在T2加权上本身就很亮的组织（如血管、囊肿），在DWI上也会显得很亮，这被称为T2透射效应（T2 Shine-Through）。
2.T2的冲蚀效应
即DWI中没有受限呈低信号，而水增多使其呈高信号，两者互抵则无显示。
为了排除这种假象，我们需要计算ADC图。
ADC图（表观扩散系数图）
扩散加权成像的体素通常相对较大，既存在水分子扩散，也存在毛细血管假性随机运动的血流运动。所以反应扩散行为的定量参数被称为ADC（Apparent Diffusion Coefficient），即表观扩散系数。而不是DC。
为了纯量化地评估水分子的扩散能力，我们需要计算ADC图。
1.计算方法：通过采集至少两个不同b值（通常包括b=0和一个高b值，如b=1000）的图像，根据信号衰减公式计算出每个像素点的ADC值。
2.物理意义：ADC值代表了水分子扩散的速率和范围。ADC值越高，表示扩散能力越强；ADC值越低，表示扩散越受限。
3.与DWI的关系：
· 真正扩散受限：在DWI上呈高信号，在ADC图上呈低信号（深色）。
· T2透射效应：在DWI上呈高信号，但在ADC图上不呈低信号（等或稍高信号）。
因此，诊断时必须结合DWI和ADC图一起看，以确保高信号是真正的扩散受限所致。
eADC核心定义
1.是指数表观扩散系数（exponential Apparent Diffusion Coefficient）的缩写。
它是一种经过数学处理的DWI图像，在实践中，eADC图是通过将高b值的DWI图像除以低b值的DWI图像（通常是b=0 s/mm²图像） 而生成的。这个过程会抑制T2驰豫效应，因此eADC图也被称为 “T2穿透效应校正图”。
2. 与ADC图的区别和联系
· ADC值低 = 图像暗 = 扩散受限（如急性梗塞、细胞密集的肿瘤）
· ADC值高 = 图像亮 = 扩散自由（如水肿、囊肿）
· eADC值高 = 图像亮 = 扩散受限
· eADC值低 = 图像暗 = 扩散自由
3.与T2效应关系
· eADC：完全消除T2穿透效应。
· ADC：是一个纯扩散的定量指标。 大幅抑制T2穿透效应，但并非完全消除。其信号仍受微弱的T2影响。
简单类比：
1.原始高b值DWI图： 像一杯混合了“T2信号”和“扩散信号”的鸡尾酒。
2.ADC图： 像把这杯鸡尾酒进行化学分析，只测量出“扩散”这个成分的精确浓度（数值）。
3. eADC图： 像用滤网过滤掉这杯鸡尾酒里大部分的“T2信号”，让你能更清楚地看到“扩散”这个成分的颜色和样子，但不知道它的精确浓度。
二、DWI-TSE序列与常规DWI-EPI序列
常规的DWI序列大部分情况是采用SE-EPI，也就是一个普通的SE序列，180°重聚脉冲两侧加上运动敏感梯度MPG，再采用EPI进行快速采集。常规的DWI-EPI大部分情况是采用的单激发来成像，这样做的好处是扫描速度快，对宏观运动不敏感（即使在腹部也可以自由呼吸扫描）。但是缺点就是形变大，磁敏感伪影大。
而DWI-TSE则不同于常规扩散序列的采集部分。它采用的不是EPI来采集信号，而是TSE（快速自旋回波序列）。
DWI-TSE就把采集部分从EPI序列（技术）换成了TSE序列。我们都知道TSE序列由于有多个重聚脉冲进行信号的重建，具有一个很明显的优势：对主磁场不均匀性不敏感，图像变形少。
传统的DWI-EPI和DWI-TSE图像
上图，比较一下传统的DWI-EPI和DWI-TSE的图像。传统的DWI-EPI由于采用EPI读取信号，相位错误会不断的累积，在磁场不均匀的地方（比如，鼻窦区，桥小脑三角）则会出现比较明显的磁敏感伪影及图像形变。而采用DWI-TSE，则由于采用的是TSE序列采集，消除了在这些区域的变形。
DWI-TSE由于采用的是TSE来进行信号采集，扫描时间相对要长一些。举个例子：临床上常用的头颅DWI序列，如果扫描24层，5mm层厚，B值1000，采用DWI-EPI则扫描时间可能只需要30秒；换成DWI-TSE，可能需要180秒，也就是3分钟。另一个特点就是，DWI-TSE的信噪比要相对DWI-EPI低一点，所以为了提高信噪比，一般DWI-TSE会增加NSA，时间会成倍增加。
三、DWI-TSE的临床应用
了解了DWI-TSE和常规DWI-EPI的异同，并且知道了各自的特点之后，我们就知道怎么应用DWI-TSE。
· DWI-TSE的优点是：图像无变形，没有传统DWI图像的磁化率伪影及形变。
· DWI-TSE的缺点是：扫描时间长。
所以，在临床使用中，并不是所有的扩散加权序列我们都要换成DWI-TSE的。常规的头颅DWI，还是以DWI-EPI为主，这样扫描快，便于应用。而如果我们需要观察的区域是磁敏感变化大的区域，比如鼻咽部、桥小脑三角，这个区域采用常规的DWI-EPI做则由于磁化率伪影及变形，会影响我们对图像的判读。所以这种区域，一般采用DWI-TSE。
桥小脑三角区域的病变观察，DWI-TSE有很好的优势。
海马等部位同样由于磁敏感变化大，特别是做冠状位的扩散，伪影重。所以适合采用DWI-TSE。
另外，在放疗磁共振扫描中，对于图像的几何精准度，形变控制要求较高。采用DWI-TSE则能够减少形变，为靶区的勾画提供更多信息。
海马的DWI-TSE
DWI-TSE应用于鼻咽癌的靶区勾画
另外，如果患者有假牙并且拿不下来，那么传统的DWI-EPI则伪影非常重。这个时候就需要换成DWI-TSE了。
对于磁场不均匀，变化大的部位，采用DWI-TSE是一种很好的选择。
颈部、胸部、椎体的扩散都可以用它来做。
特别是椎体的矢状位扩散成像，由于脊髓变形太大，一直以来都应用得不是太理想。采用DWI-TSE则能够最大程度减少变形。
DWI-TSE和DWI-EPI比较，应用于颈椎的DWI
四、DWI-TSE序列参数
我们科室GE SIGNA Pioneer-3.0T设备配置了Ax DWI PROPELLER序列。该序列在机器原始序列包里可以找到。
GE系统默认的头颅DWI-TSE
当然也可以通过参数调节直接把它调出来。
上面说的是GE默认的头颅DWI-TSE序列。这里大家需要注意平衡扫描时间和图像质量。
前面讲过DWI-TSE一个缺点就是信噪比相对低一点，所以得增加NSA提升信噪比。实际扫描中，我们根据需要，调整空间分辨率（体素大小）、NSA，使得扫描时间控制在一个比较合理的范围。
小结
简单介绍了DWI的原理和一种特殊的扩散加权序列DWI-TSE。和传统的DWI-EPI不同的是，该序列采用TSE来采集信号，这样能够消除扩散图像特有的形变和磁敏感伪影，应用在磁场不均匀及磁敏感变化大的部位，是非常理想的。
放射学工作的最终目标是:
1.使患者在花费最小的代价及接受合理而且尽量低的辐射剂量(或无辐射)下，获得能够充分显示患者病情的优质的医学影像。
2.这也是想方设法以期达到的工作目标!而技术标准与技术规范则是为达到这个最终目标而制定的方法和工具。
3.在一些特殊检查时，可能会出现影像技术的最终目标与技术标准发生冲突或不能兼容的情况。这时，应当视患者实际情况向标准靠近，但是却不能掩盖患者的伤情、病情和畸形状态，不能违背影像检查的最终目标。
4.对一些特殊病人、特殊体位处理的基本理念，在实际工作中应酌情考量而为……
感谢作者云南的供稿！
参考文献：
全身MRI扫描技术彩色图解/钟镜联，胡辉军，曾伟科主编。长沙：湖南科学技术出版社，2020.11 ISBN 978-7-5710-0771-3
中枢神经系统CT和MR鉴别诊断/鱼博浪主编。3版。一西安：陕西科学技术出版社，2014.4(2017.1重印)ISBN 978-7-5369-5317-8
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