作者：郭獻忠，許方洪，黎金林，李建策

【摘要】 目的 ：探討正常成人擴散加權成像(DWI)時，不同b值對腦組織灰白質對比、信號強度和表觀擴散系數(ADC)值的影響。方法：隨即選擇20例正常成人作為研究對象進行DWI技術檢查。DWI掃描序列依次為：①TR/TE/激勵次數為8 284 ms/106.0 ms/1次，擴散敏感系數(b值)為500 s/mm2，一次掃描時間相應為40 s;②TR/TE/激勵次數為8 284 ms/112.8 ms/1次， b值為800 s/mm2，一次掃描時間為49 s;③TR/TE/激勵次數為6 817 ms/116.5 ms/1次，b值為1 000 s/mm2，一次掃描時間為40 s;④TR/TE/激勵次數為7 647 ms/133.1 ms/2次，b值為2 000 s/mm2，一次掃描時間為1 min 8 s;⑤TR/TE/激勵次數為8 284 ms/145.8 ms/4次，b值為3 000 s/mm2，一次掃描時間為2 min 4 s。結果：ADC值隨b值升高而降低。當b值小于1 000 s/mm2時，DWI上灰白質信號的對比與T2WI上相似，灰質信號高于白質;b值為1 000～2 000 s/mm2時，灰白質信號對比大致相等;b值為3 000 s/mm2時，灰白質信號對比倒置，圖像信噪比下降。結論 ：b值對擴散加權成像技術有重要影響，不同b值時正常成人腦組織信號強度和ADC值不同。

【關鍵詞】 大腦;磁共振成像;擴散加權成像

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值稱為擴散敏感系數，是擴散加權成像時的重要參數。臨床上b值一般采用1 000 s/mm2[1-2]，而對于b值小于或大于1 000 s/mm2時的鮮見系統報道。本研究旨在比較不同b值時正常成人腦組織信號強度和ADC值的變化特點，為擴散加權成像時選擇合適的b值提供理論依據。

1 資料和方法

1.1 一般資料 隨即選擇2003年8月至2003年12月20例正常成人作為研究對象，其中男13例，女7例。年齡28～52歲，平均39歲。

1.2 MRI檢查技術 采用Marconi1.5T MRI機，梯度場強為27 mT·m-1，梯度場的變換率為72 mT·m-1·ms-1。DWI采用單次激勵平面回波成像(echo pla-nar imaging，EPI)，分別在層面選擇、相位編碼和頻率編碼三個方向施加擴散敏感梯度。掃描參數分別為：①TR/TE/激勵次數為8 284 ms/106.0 ms/1次， b值為500 s/mm2，一次掃描時間相應為40 s;②TR/TE/激勵次數為8 284 ms/112.8 ms/1次，b值為800 s/mm2，一次掃描時間為49 s;③TR/TE/激勵次數為6 817 ms/116.5 ms/1次，b值為1 000 s/mm2，一次掃描時間為40 s;④TR/TE/激勵次數為7 647 ms/133.1ms/2次，b值為2 000 s/mm2，一次掃描時間為1 min 8 s;⑤TR/TE/激勵次數為8 284 ms/145.8 ms/4次，b值為3 000 s/mm2，一次掃描時間為2 min 4 s。其他參數為：層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣128×128，掃描野(FOV)24 cm。

1.3 結果處理及圖像分析 在工作站上用VIA 3.0軟件進行圖像后處理。在頻率編碼、相位編碼和層面選擇(X、Y、Z)三個相互垂直方向所得的“平均圖(trace image)”上選擇左側內囊后肢、左側半卵圓中心、左側殼核、右側尾狀核頭、右側丘腦和右側腦室體計算ADC值，其計算公式為：ADC=In(S0/Sx)/(bx-b0)，單位mm2/s，S0、Sx分別為b=0和bx=500 s/mm2、800 s/mm2、1 000 s/mm2、2 000 s/mm2和3 000 s/mm2時的擴散加權信號強度，每一個興趣區(ROI)的ADC值為三個相互垂直方向上的平均ADC值，用公式表示為：ADC值=(ADCxx+ADCyy+ADCzz)/3。為保證實驗結果的準確性，測量ADC值時ROI不能小于15 mm2。

1.4 統計學處理方法 多組計量資料比較用單因素方差分析。

2 結果

2.1 不同b值DWI上腦實質信號變化 當b值為500 s/mm2和800 s/mm2時，DWI上灰白質信號的對比與T2WI上相似，灰質信號高于白質;當b值在1 000～2 000 s/mm2時，灰白質信號對比大致相等;b值為3 000 s/mm2時，灰白質信號對比倒置，圖像信噪比明顯下降。當b值在1 000 s/mm2時，額葉內側皮質信號最高，隨著b值升高，其逐漸變為等信號。皮層下白質在b值大于2 000 s/mm2時一般呈高信號，且在半卵圓中心、內囊后肢處更加明顯。

2.2 不同b值ADC值改變 人腦不同解剖部位ADC值均隨b值升高而降低，其標準差隨激勵次數減少而減小(見表1)。ADC圖上灰白質分界隨b值升高而更趨明顯。

3 討論

3.1 b值在磁共振擴散加權成像中的作用 b值是關于外加梯度場的參數，公式表示為：b=γ2δ2G2(△-δ/3)，γ為氫質子旋磁比，△為兩個梯度場的間隔時間，G為梯度場強，δ是梯度場的持續時間。增大b值可通過增大擴散敏感梯度上的G值，也可通過延長△值來獲得，多數臨床所使用的MRI機都是通過增加G值而使b值增大。標準成像系統的G值一般為10 mT/m-1，此時得到的最大b值只有幾百秒/mm2[3]。本組研究MRI機的G值為27 mT/m-1，可使b值達到3 000 s/mm2。b值大于1 000 s/mm2時稱為高b值擴散加權成像。

DWI與分子所處的空間幾何結構有關，其不但對擴散敏感，也對沿著施加在擴散梯度方向上所有組織生理活動(如心臟、脈搏搏動、腦脊液流動等)中的微小運動均敏感[2]。為了盡可能去除因上述生理活動所造成的影響，常用表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)來表示組織內水分子的擴散能力。DWI上信號強度的變化與ADC值的關系可用下面公式表示：ADC=In(S0/S1)(b1-b0)，S0、S1分別是擴散敏感系數b0、b1值的擴散加權信號強度。但有學者[4]將ADC圖與DWI進行比較后發現，DWI診斷早期腦梗死的敏感性、準確性和特異性更高。因此，他們認為在進行高b值成像時，由于DWI的敏感性增高和T2效應的降低，可少用甚至不必采用ADC圖進行診斷。同時，DWI的程度受b值的數目與強度的影響，b值的數目越多，則所擬合出的ADC值越準確，但成像時間也越長[5-6]。但Buidette等[7]分別用2個和6個b值對ADC值進行比較研究后發現，兩者的差別僅為0.84%。由于增加b值的數目使掃描時間相應延長，因此采用2個b值進行臨床病人的檢查更具有實用性。

表1顯示人腦不同解剖部位ADC值均隨b值升高而降低，但ADC值并不呈線形衰減，這可能與b值在1 000～3 000 s/mm2變化時腦實質內擴散成分不同有關[8]。在鄰近腦脊液如尾狀核頭處以及激勵次數較少時，ADC值的標準差較大，這時可影響常規檢查ADC值的定量測量。因此適當增加激勵次數可使信號平均，SD減小，同時多次仔細測量也是減小SD的重要方法之一。

3.2 不同b值磁共振擴散加權成像的臨床應用 不同b值DWI的定性定量研究可更好地幫助我們理解腦組織不同部位的病理基礎。b值為500～1 000 s/mm2時，DWI上灰白質信號的對比與T2WI上相似，這與T2權重較大有關。腦缺血時水分子擴散運動受限而在DWI上呈高信號，但其受到了T2效應的影響。高b值時DWI上T2權重相對較小，因此有助于區別缺血病灶和T2效應所致的高信號偽影。b值大于2 000 s/mm2時灰白質信號對比倒置，這可導致病變塵靶藕哦員認嚶Ω謀洹@紓抑侍乇鶚嵌鉅賭誆嗥ぶ誓詰娜毖≡鈐赽值較高時較為明顯;而白質內的缺血病灶則相反，其在b值較低時更加清楚。常見的缺血病灶高發部位如半卵圓中心、內囊后肢等處在高b值DWI上各向異性明顯增強，因此在確定這些部位的病變時，b值不能過高。

另外，應用高b值DWI時對硬件有較高的要求，尤其是梯度場強;同時掃描時需要梯度場的持續時間和間隔時間較長，這樣導致成像時間相應延長，圖像質量下降。