如何做好弥散(DWI)序列及

为了做好DWI序列，我们要考虑降低EPI factor，还要防止DWI序列相关的伪影。
另外，DWI序列一般都要做脂肪抑制。因为脂肪和水有化学位移，弥散序列 又容易变形。如果不抑制脂肪组织，则DWI序列的化学位移伪影和图像变形会更严重，影响图像诊断。
四、DWI序列相关的伪影
DWI序列由于其序列特点及原理，容易产生很多伪影。首先是图像变形，如上面我们说的。另外还有一些 弥散序列特有的伪影。 N/2 ghost伪影：这种伪影目前在新型机器上很少出现了。原因是由于采用不足造成的，DWI-EPI序列中， 双极梯度快速切换，采集信号，导致相位信息不能精准。
一、弥散的概述
弥散，英文Diffusion，可以翻译为：弥散、扩散。弥散、扩散运动是指分子（磁共振中主 要是指水分子）在温度的驱使下无规则、随机的、相互碰撞的过程，即布朗运动。
磁共振中水分子的弥散运动遵循什么规律（规则）呢？爱因斯坦提出了一个方程： <X>2=2DTd。方程中，分子弥散或者叫扩散位移的距离（大小）与弥散的时间（测量 时间）和组织弥散系数成正相关。D大约为10-3mm2/s，Td为50ms，x=10μ m，即自由水的弥散 距离大约为10μ m，这与人体的很多结构是同一个数量级的。当然，弥散还会受到温度大小 的影响。但是在活体磁共振检查中，这个因素可以相对不考虑。 弥散技术可以检测活体水分子的弥散情况，来评估组织情况和推测反映微观形态及结 构特点。
前列腺DWI，三个B值，分别为：700,1000,2000。可以发现，B值2000的时候， 前列腺正常腺体的信号均被压下去，对小病灶的检测敏感度增加。
另外，也有医院常规做脊柱DWI扫描的，采用矢状位。推荐B值为500-800这个范围，这样能够权衡 信噪比和敏感度。
腰椎DWI，从左到右，B值分别为0,800。矢状位采集，图像变形小。
如何做好弥散（DWI）序列及DWI扫描参数技巧
磁共振弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI），是唯一能够活体检测水分子扩散 情况的无创影像检查技术，而且也是临床应用最多的一个磁共振功能监测技术。 弥散序列（技术）不仅在磁共振的临床诊断中应用广泛，在科研论文中也是相当普遍， 每年的各种影像大会，弥散相关的论文也是最多的。
由于采用了TSE读出，所以图像变形非常小，而且对磁化率伪影不敏感。 这样的最大优势是用在磁化率敏感区，比如：桥小脑三角区，颈部等部位。 传统上，由于这些部位含有大量气体，导致磁敏感加剧，普通弥散序列变形大， 伪影大，根本无法满足临床诊断；而使用飞利浦的DWI-TSE则可以轻松搞定这些部位。
DWI-TSE序列减少弥散图像变形，消除磁敏感伪影，对桥小脑三角区和颈部弥散有非常实 用的临床意义
1.采用BH，分段屏气扫描的方法来做腹部弥散，这种方法在GE的用户使用较多。优点是：扫描快；缺点是： 图像质量不稳定，有时候比较差。 2.采用RT，呼吸触发的方式来做腹部DWI。将DWI序列结合RT技术，采用呼吸触发，在呼气末平台期采集信号。 这种方法优点是：如果病人呼吸均匀，图像质量好；图像变形少；分辨率高；缺失是：扫描时间长；如果病人呼 吸不均匀，有时候效果也不好。一般很多飞利浦的用户推荐用这种。 3.完全自由呼吸扫描。DWI序列，由于采用EPI序列来做，采集时间非常快，对大体运动伪影不敏感。在有时候， 腹部DWI中，可以完全采用自由呼吸（什么呼吸补偿技术都不用）的情况下扫描DWI。优点是：扫描速度比呼吸 触发快；图像质量比屏气扫描好。缺点是：分辨率不会太高；有时候也会有较明显的伪影。这种情况下，一般飞 利浦，西门子的1.5T用户使用这种方法比较多。 另外，为什么自由呼吸扫描腹部DWI也不会引起太大的运动伪影呢？目前有观点认为是，总体的呼吸运动主要 影响一个体素内的不相干运动（IVIM），而不会影响氢质子弥散运动所致的失相位。
，为什么B值越大，图像的SNR（信噪比）越低了
由于弥散梯度场的大小是有限制的（最大值），所以，当B值不断提高的时候，一般是通过增大弥散梯度 的持续时间或者两个梯度的时间间隔来实现的。
这样，为了增大弥散梯度持续时间或者两个梯度间时间间隔，我们的TE采集时间就得延长。 当其他因素不变的情况下，TE延长，信噪比当然下降，这也是为什么B值越大，SNR越低的物理原因解释了。 另一个重要的参数叫做EPI factor。翻译过来可以叫做EPI因子。什么意思呢？由于临床中大部分使用的DWI序 列是单激发的，也就是在一次采集就要完成整个K空间的填充，所以理论上TR值不变。完成一幅图的时间不会变 化。 如果我们做的分辨率越高，采集的点和相位编码步级越多的话，一次激发要采集的回波个数就越多，这个EPI 因子肯定就越大。 前面我们说了，如果EPI因子过大的话，会导致相位累积错误的加重，造成图像的变形。 所以，在DWI序列中，要改善图像质量，一个很重要的因素就是要尽最大可能的降低EPI factor。 那么，如何降低EPI factor呢？ 1.可以降低分辨率（矩阵），这样的话相位编码步级少，EPI factor就低（这也是为什么DWI序列分辨率不高的 原因）； 2.使用并行采集技术，SENSE技术，这样可以减少相位编码线采集； 3.使用半扫描技术，Halfscan技术，这样可以减少相位编码线采集。
五、DWI的临床应用
目前DWI序列应用在全身各个部位，使用最多的是头颅、腹部，盆腔。 在头颅中的应用比较简单，采用传统的SE-EPI序列，15-40秒可以完成头颅的2D全脑扫描，然后生成ADC图， 根据DWI图和ADC图判断有无弥散受限和信号异常。 在腹部的应用中，由于肝脏会上下移动，前后翻滚。所以，做腹部DWI的时候，我们会考虑如何冻结呼吸运动。 磁共振扫描如何冻结呼吸运动 腹部DWI序列，根据不同厂家，不同医院的习惯，有几种方法：
为了提高DWI序列的分辨率，在小视野DWI上做文章。小视野不是目的，目的是为了减少体素。 提高分辨率。 GE的小视野DWI技术叫做FOCUS。 可以保证在使用很小的视野做DWI序列的时候，不用加过采样，不会导致图像卷则。由于视野小了， 又没有加过采样，相对的，如果矩阵不变的话，等于体素缩小，分辨率做高，提高了DWI的分辨率。
二、DWI序列原理
和常规的加权序列相比，弥散序列由于要检测水分子的弥散情况，所以在传统序列 的基础上，施加了一个弥散梯度场。 这个弥散梯度又叫双极梯度。什么意思呢？就是这个梯度的相关是相反的，通过这 个双极梯度，可以检测水分子弥散情况。
正常情况下，静止的组织（质子）在经过两叶双极梯度的影响后，质子间的失相位 刚好抵消，在TE时刻采集信号，达到同相位，信号最大，不会下降。 而运动的组织（质子），由于在经历了两次双极梯度的时间中，本身也在运动， 质子的失相位不能完全补偿，信号降低。而且运动速度越快，质子的失相位越不能 得到补偿，信号降低得越明显。 通过双极梯度，可以很容易的检测出静止组织和运动组织。 双极梯度可以和自旋回波序列结合使用，也可以和梯度回波序列结合使用。 弥散序列一般是采用EPI方式读出的，这样扫描时间快。
六、DWI序列如何选择B值
不同部位，使用的B值不同。 头颅扫描，我们一般使用的B值是1000。当然，B值越高，对弥散运动越敏感，但是SNR下降。 所以，在头颅中，高于1000的B值，虽然可能能够再对更不敏感的病变提高检出率，但是相对于信 噪比的下降，提供的效能已经不明显了，所以，目前国内，大部分医院统一的标准是头颅DWI使用 1000的B值。
DWI采用EPI方式读出，最大优点是速度快，对大体运动伪影不敏感。当然，EPI方式读出也会产生 很多特有的缺陷和伪影。 首先是，EPI通过正反梯度切换快速的读出信号，容易积累相位差，导致图像的变形（distortion）； 而EPI序列，如果回波链多了EPI factor也会导致EPI伪影和变形加大；另外，EPI序列没有采用多个180° 重聚脉冲聚集信号，对磁化率敏感，容易产生磁化率伪影。
磁化率伪影：由于DWI序列采用EPI读出，180°重聚脉冲很少（或没有），导致对磁敏感非常敏感，在组织 交界区，磁敏感变化区形成很重的磁敏感伪影。 化学位移伪影：普通序列中，如果是非压脂序列会有化学位移伪影，但是一般比较轻，而且是出现在频率 编码方向；但是在弥散序列中，由于分辨率低，又采用EPI读出。化学位移伪影发生在相位编码方向，会导致 体素的移位，影响图像的观察和ADC值的精准测量。
那么我们知道B值越大，反映的应该是弥散梯度越猛。B值和G，δ 及Δ 成正相关。 那么我们可以通过上面方法增大B值呢？ 首先是增大G，即增大弥散梯度的梯度场（幅度），当然这个方法不能无限制的增大B值，因为受制于物理因素， 弥散梯度场不可能无限制的增大，当梯度场达到一个最大值的时候，这个时候就不能通过G来增大B值了； 其次，通过δ 来增大B值。这种方法是可行的。当弥散梯度场达到最大值的时候，可以通过持续时间的增大，来达 到增大弥散梯度效能的作用；
腹部DWI，B值800，扫描时间2分10秒，呼吸触发，图像清晰。
体部中，在腹部中，目前，国内大部分医院，达成的共识是： 1.5T中，腹部使用两个或3个B值，最高B值为600，中间可以设置一个20或50的B值 。即3个B值：0,20（50），600； 3.0T中，腹部常规使用两个或三个B值，最高B值800，中间可以设置一个20或50的B值。 即3个B值：0,20（50），800。 有人可能会问，一个20或者50的低B值意义何在。
除了这个，还有一个特殊的应用，全身弥散成像，全身背景抑制的弥散DWIBS，可以 用来做全身弥散扫描，筛查肿瘤及有无全身转移灶。
针对DWI序列特点，有哪些技术创新的改进
前面讲了，常规的DWI序列，由于大部分是单 激发的 EPI采集，会导致图像变形，分辨率低，对磁敏感 伪影敏感。那么如何通过技术来改进弥散序列 呢？ 创新的DWI-TSE序列是一个突破性的改进。我们 知道 DWI序列一般是采用EPI采集的，结合了EPI采集。而 使用TSE（快0°脉冲重聚，所以图像 变形小， 对磁敏感伪影不敏感。 由于采用了TSE读出，所以图像变形非常小，而且 对磁化 率伪影不敏感。
除了这些，弥散序列最重要的一个参数，大家都听过，叫做弥散敏感度，又叫B值。
B值的公式，如上图所示。B值 反映了施加的弥散梯度的大小 （效能）。公式中，G代表弥 散梯度的幅度，δ 代表了一个 梯度施加的持续时间，Δ 代表 两个弥散梯度之间的时间。
B值的公式，如上图所示。B值反映了施加的弥散梯度的大小（效能）。公式中，G代表弥散梯度的幅度，δ 代表 了一个梯度施加的持续时间，Δ 代表两个弥散梯度之间的时间。
三、DWI序列特点及参数
DWI序列，临床常用的是SE-EPI，即有一个自旋回波，然后后面采用EPI方式去快 速读出信号，而且多以single-shot单激发为主。 什么叫单激发，就是一次射频脉冲激发，就要采集完一幅图像，TR时间理论上为 无限大。 由于基本上是采用单激发做的，就不能要求分辨率过高（矩阵过大），因为不能 在一个TR内采集完所有的相位编码线（如果分辨率过高的话）。 这样导致，临床DWI序列及图像有以下特点： 1.分辨率受限； 2.图像有变形（而且变形发生在相位编码方向）； 3.化学位移也发生在相位编码方向（传统序列化学位移发生在频率编码方向）； 4.对磁化率敏感，易产生磁敏感伪影； 5.序列扫描过程中，梯度震荡，频率高，噪音大。
小B值，由于B值小，SNR高，基本上含有很重的T2权重。而又由于有弥散梯度的作用（即使B值很小），可以 导致肝内的小血管信号流空，被散掉了，这样可以判断一些微小的病灶，突出肝内的对比度。
盆腔中，目前临床比较推荐高B值的DWI作用。特别是前列腺。笔者做了很多前列腺弥散，发现在3.0T中， 如果B值小于1500，很多时候膀胱的信号都不能完全下去，这样比较影响观察。所以，部分医院，前列腺 DWI采用三个B值：0,1000,2000。当然，我们前面讲了，B值越大，SNR越低。2000的B值，信噪比不够， 只能提高NSA激励次数，去拉信噪比了。另外，如果考虑综合信噪比，扫描时间和弥散敏感度，可以考虑 使用1200-1500的高B值。