作者：郭献忠，许方洪，黎金林，李建策
【摘要】 目的 ：探讨正常成人扩散加权成像(DWI)时，不同b值对脑组织灰白质对比、信号强度和表观扩散系数(ADC)值的影响。方法：随即选择20例正常成人作为研究对象进行DWI技术检查。DWI扫描序列依次为：①TR/TE/激励次数为8 284 ms/106.0 ms/1次，扩散敏感系数(b值)为500 s/mm2，一次扫描时间相应为40 s;②TR/TE/激励次数为8 284 ms/112.8 ms/1次， b值为800 s/mm2，一次扫描时间为49 s;③TR/TE/激励次数为6 817 ms/116.5 ms/1次，b值为1 000 s/mm2，一次扫描时间为40 s;④TR/TE/激励次数为7 647 ms/133.1 ms/2次，b值为2 000 s/mm2，一次扫描时间为1 min 8 s;⑤TR/TE/激励次数为8 284 ms/145.8 ms/4次，b值为3 000 s/mm2，一次扫描时间为2 min 4 s。结果：ADC值随b值升高而降低。当b值小于1 000 s/mm2时，DWI上灰白质信号的对比与T2WI上相似，灰质信号高于白质;b值为1 000～2 000 s/mm2时，灰白质信号对比大致相等;b值为3 000 s/mm2时，灰白质信号对比倒置，图像信噪比下降。结论 ：b值对扩散加权成像技术有重要影响，不同b值时正常成人脑组织信号强度和ADC值不同。
【关键词】 大脑;磁共振成像;扩散加权成像
Abstract: Objective: To expore features of gray-white contrast， signal intensity and apparent diffusion coefficient (ADC) value of normal adult brain on diffusion weighted imaging (DWI) with different high b values. Methods: Twenty normal adult persons were randomized to undergo DWI examination. Imaging parameters included: ①8 284 ms/106.0 ms/1 (TR/TE/excitations)， b=500/40 s. ②8 284 ms/106.0 ms/1，b=800/40 s. ③6 817 ms/116.5 ms/1， b=1 000/40 s. ④7 647 ms/133.1 ms/2， b=2 000/1 min 8 s. and⑤8 284 ms/145.8 ms/4，b=3 000/2 min 4 s. Results: ADC value decreased with b value increased. The contrast ratio of gray and white matter on DWI was similar to that on T2WI when b value was smaller than 1000s/mm2， and the signal intensity of gray matter was higher than that of white matter. When b value lied between 1 000 s/mm2 and 2 000 s/mm2， the contrast ratio of gray and white matter was nearly similar. The gray and white contrast reversed when b value was 3 000 s/mm2， but the signal-to-noise (SNR) of DWI decreased. Conclusion: b value may have great influence on DWI. The signal intensity and ADC value of normal adult brain are different on DWI with different high b value.
Key words: cerebrum;magnetic resonance imaging;diffusion weighted imaging
b值称为扩散敏感系数，是扩散加权成像时的重要参数。临床上b值一般采用1 000 s/mm2[1-2]，而对于b值小于或大于1 000 s/mm2时的鲜见系统报道。本研究旨在比较不同b值时正常成人脑组织信号强度和ADC值的变化特点，为扩散加权成像时选择合适的b值提供理论依据。
1 资料和方法
1.1 一般资料 随即选择2003年8月至2003年12月20例正常成人作为研究对象，其中男13例，女7例。年龄28～52岁，平均39岁。
1.2 MRI检查技术 采用Marconi1.5T MRI机，梯度场强为27 mT·m-1，梯度场的变换率为72 mT·m-1·ms-1。DWI采用单次激励平面回波成像(echo pla-nar imaging，EPI)，分别在层面选择、相位编码和频率编码三个方向施加扩散敏感梯度。扫描参数分别为：①TR/TE/激励次数为8 284 ms/106.0 ms/1次， b值为500 s/mm2，一次扫描时间相应为40 s;②TR/TE/激励次数为8 284 ms/112.8 ms/1次，b值为800 s/mm2，一次扫描时间为49 s;③TR/TE/激励次数为6 817 ms/116.5 ms/1次，b值为1 000 s/mm2，一次扫描时间为40 s;④TR/TE/激励次数为7 647 ms/133.1ms/2次，b值为2 000 s/mm2，一次扫描时间为1 min 8 s;⑤TR/TE/激励次数为8 284 ms/145.8 ms/4次，b值为3 000 s/mm2，一次扫描时间为2 min 4 s。其他参数为：层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵128×128，扫描野(FOV)24 cm。
1.3 结果处理及图像分析 在工作站上用VIA 3.0软件进行图像后处理。在频率编码、相位编码和层面选择(X、Y、Z)三个相互垂直方向所得的“平均图(trace image)”上选择左侧内囊后肢、左侧半卵圆中心、左侧壳核、右侧尾状核头、右侧丘脑和右侧脑室体计算ADC值，其计算公式为：ADC=In(S0/Sx)/(bx-b0)，单位mm2/s，S0、Sx分别为b=0和bx=500 s/mm2、800 s/mm2、1 000 s/mm2、2 000 s/mm2和3 000 s/mm2时的扩散加权信号强度，每一个兴趣区(ROI)的ADC值为三个相互垂直方向上的平均ADC值，用公式表示为：ADC值=(ADCxx+ADCyy+ADCzz)/3。为保证实验结果的准确性，测量ADC值时ROI不能小于15 mm2。
1.4 统计学处理方法 多组计量资料比较用单因素方差分析。
2 结果
2.1 不同b值DWI上脑实质信号变化 当b值为500 s/mm2和800 s/mm2时，DWI上灰白质信号的对比与T2WI上相似，灰质信号高于白质;当b值在1 000～2 000 s/mm2时，灰白质信号对比大致相等;b值为3 000 s/mm2时，灰白质信号对比倒置，图像信噪比明显下降。当b值在1 000 s/mm2时，额叶内侧皮质信号最高，随着b值升高，其逐渐变为等信号。皮层下白质在b值大于2 000 s/mm2时一般呈高信号，且在半卵圆中心、内囊后肢处更加明显。
2.2 不同b值ADC值改变 人脑不同解剖部位ADC值均随b值升高而降低，其标准差随激励次数减少而减小(见表1)。ADC图上灰白质分界随b值升高而更趋明显。
3 讨论
3.1 b值在磁共振扩散加权成像中的作用 b值是关于外加梯度场的参数，公式表示为：b=γ2δ2G2(△-δ/3)，γ为氢质子旋磁比，△为两个梯度场的间隔时间，G为梯度场强，δ是梯度场的持续时间。增大b值可通过增大扩散敏感梯度上的G值，也可通过延长△值来获得，多数临床所使用的MRI机都是通过增加G值而使b值增大。标准成像系统的G值一般为10 mT/m-1，此时得到的最大b值只有几百秒/mm2[3]。本组研究MRI机的G值为27 mT/m-1，可使b值达到3 000 s/mm2。b值大于1 000 s/mm2时称为高b值扩散加权成像。
DWI与分子所处的空间几何结构有关，其不但对扩散敏感，也对沿着施加在扩散梯度方向上所有组织生理活动(如心脏、脉搏搏动、脑脊液流动等)中的微小运动均敏感[2]。为了尽可能去除因上述生理活动所造成的影响，常用表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)来表示组织内水分子的扩散能力。DWI上信号强度的变化与ADC值的关系可用下面公式表示：ADC=In(S0/S1)(b1-b0)，S0、S1分别是扩散敏感系数b0、b1值的扩散加权信号强度。但有学者[4]将ADC图与DWI进行比较后发现，DWI诊断早期脑梗死的敏感性、准确性和特异性更高。因此，他们认为在进行高b值成像时，由于DWI的敏感性增高和T2效应的降低，可少用甚至不必采用ADC图进行诊断。同时，DWI的程度受b值的数目与强度的影响，b值的数目越多，则所拟合出的ADC值越准确，但成像时间也越长[5-6]。但Buidette等[7]分别用2个和6个b值对ADC值进行比较研究后发现，两者的差别仅为0.84%。由于增加b值的数目使扫描时间相应延长，因此采用2个b值进行临床病人的检查更具有实用性。
表1显示人脑不同解剖部位ADC值均随b值升高而降低，但ADC值并不呈线形衰减，这可能与b值在1 000～3 000 s/mm2变化时脑实质内扩散成分不同有关[8]。在邻近脑脊液如尾状核头处以及激励次数较少时，ADC值的标准差较大，这时可影响常规检查ADC值的定量测量。因此适当增加激励次数可使信号平均，SD减小，同时多次仔细测量也是减小SD的重要方法之一。
3.2 不同b值磁共振扩散加权成像的临床应用 不同b值DWI的定性定量研究可更好地帮助我们理解脑组织不同部位的病理基础。b值为500～1 000 s/mm2时，DWI上灰白质信号的对比与T2WI上相似，这与T2权重较大有关。脑缺血时水分子扩散运动受限而在DWI上呈高信号，但其受到了T2效应的影响。高b值时DWI上T2权重相对较小，因此有助于区别缺血病灶和T2效应所致的高信号伪影。b值大于2 000 s/mm2时灰白质信号对比倒置，这可导致病变尘靶藕哦员认嘤Ω谋洹@纾抑侍乇鹗嵌钜赌诓嗥ぶ誓诘娜毖≡钤赽值较高时较为明显;而白质内的缺血病灶则相反，其在b值较低时更加清楚。常见的缺血病灶高发部位如半卵圆中心、内囊后肢等处在高b值DWI上各向异性明显增强，因此在确定这些部位的病变时，b值不能过高。
另外，应用高b值DWI时对硬件有较高的要求，尤其是梯度场强;同时扫描时需要梯度场的持续时间和间隔时间较长，这样导致成像时间相应延长，图像质量下降。
参考文献
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