體素內不相干運動成像的原理及前景展望

顧立萍，賀光軍*，馬軍

體素內不相干運動成像的原理及前景展望

顧立萍1，賀光軍1*，馬軍2*

作者單位：
1.《磁共振成像》雜志社有限公司，北京 100190
2. 首都醫科大學附屬北京天壇醫院放射科，北京 100050

體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)成像是指體素內信號衰減的同時包括真性水分子彌散和毛細血管網中隨機血流微循環灌注，它可以更加全面地分析組織擴散成像數據，揭示疾病的病理生理學改變。近年來，IVIM逐漸被應用于臨床研究中，在各個器官及系統的疾病診斷中發揮重要作用。

體素內不相干運動；擴散加權成像；磁共振成像

1 引言

擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)是一種無創的、探測水分子運動的磁共振成像技術，已廣泛應用于臨床及醫學研究中。然而，每個體素內水分子擴散并非唯一的運動形式，還包括血流等運動。為了將不同運動的效應區分開，研究人員提出了不同的模型和計算方法，體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion imaging，IVIM)雙指數模型是目前比較流行的一種模型。

本期集中刊發5篇IVIM專題稿件，對IVIM這一技術原理和計算方法的描述非常詳盡，而對其臨床應用現狀和前景也做了歸納。有關IVIM的研究文章的涌現提示有必要再次對IVIM做深入探討，以強化這一成像方法在臨床“新”與“舊”問題上研究的必要性，這勢必會對影像診斷與臨床決策起到重要作用。

2 IVIM原理

IVIM是1986年Bihan等人[1-2]最初引入和開發的一種概念和方法，用來定量評估組織擴散成像數據。生物體組織中的微觀運動基本上是毛細管網絡中水分子的擴散運動和血液的微循環。IVIM是用于描述體素微觀運動的一種成像方法，其技術前提是假設血液的微循環和灌注是非一致性、無條理的隨機運動。IVIM不僅能夠提供體內水分子運動的定量參數，還可以反映組織擴散的情況，其雙指數模型公式為：Sb/S0=(1-f)×exp(-b×D)+f×exp[-b×(D*+D)]，其中Sb、S0分別代表b取某個b值(b≠0)及b＝0時的信號強度；b值為依賴于掃描序列的擴散敏感因子，單位為s/mm2；D為純擴散系數，代表體素內單純水分子擴散，單位為mm2/s；D*為偽擴散系數，代表體素內由微循環引起的擴散，單位為mm2/s；f為灌注分數，代表體素內快速擴散占總體擴散的百分率[3-4]。為了得到這些參數值，至少應用4個不同加權的b值(包括b＝0 s/mm2)來獲得信號。當b值在0～200 s/mm2的范圍內變化時，通過雙指數模型擬合算法即可得到灌注相關信息。

本期羅馬等將對IVIM雙指數模型的掃描方式及其影響因素、b值選取、參數重復性及其意義、灌注參數的準確性等成像技術方面的研究現況和進展予以綜述。

3 前景展望

近年來研究者[5]引入IVIM MRI來評估灌注并產生腦灌注圖，腦激活研究和臨床應用(中風、腦腫瘤)的工作已經證明了來自fMRI的IVIM技術的有效性，腦激活區域中IVIM灌注參數的增加可以幫助我們理解不同血管對fMRI信號的貢獻[6]。本期曲源等通過3D ASL (arterial spin labeling)及IVIM多參數聯合分析，進一步提高了術前腫瘤分級評估的敏感性和特異性，為臨床提供了一種更準確的無創的膠質瘤分級方法。

隨著磁共振技術的不斷發展，IVIM-MRI在對全身疾病的診斷中也取得了革命性的進展。早期應用于腎臟[7]甚至心臟取得了令人鼓舞的成果后，IVIM MRI開始運用到肝臟疾病的診斷和研究中。例如，Luciani等[8]發現肝硬化患者的D*值明顯降低，根據IVIM模型，可得出血液速度(和流量)降低。 在IVIM模型中與血容量相關的灌注部分f保持正常，這證實了Yamada等人[9]早期的結果。雖然肝硬化預計血容量會下降，但必須牢記的是，根據所使用的運動敏化范圍(b值)不同，IVIM成像對血管類型具有差異敏感性來自于快速流動的大血管的信號以非常低的b值快速消失，而流速較小的血管可能仍然有助于獲取b值大于200 s/mm2的IVIM信號。本期馬霄虹等運用IVIM-DWI的檢查方法，測得腫瘤最大層面的IVIM-DWI定量指標：D值、D*值及f值，分析了腫瘤微觀病理生理狀態，對肝細胞肝癌經導管肝動脈化療栓塞治療的短期療效預測及評估具有一定價值[10]。本期郭婷婷等利用IVIM-MRI監測鼻咽癌在放化療過程中的動態變化，陳晨等將IVIM技術應用到舌癌的T分期中，都獲得了很好的效果。

總之，IVIM技術優勢逐漸顯現，應用范圍越來越廣泛，特別是對于懷疑患有癌癥的患者(前列腺、肝臟、腎臟、胰腺等)[11]和人胎盤的成像[12]。雖然IVIM技術在疾病的診斷和鑒別診斷以及療效評估中體現了重要價值，但是仍需進行多中心、大樣本的臨床研究，優化參數設置、掃描方式，盡快形成專家共識。

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The principle and prospect of intravoxel incoherent motion imaging

GU Li-ping1, HE Guang-jun1*, MA Jun2*

1Publishing House of Chinese Journal of Magnetic Resonance Imaging, Beijing 100190, China
2Department of Radiology, Beijing Tiantan Hospital of Capital Medicial University,Beijing 100050, China
*Correspondence to: He GJ, E-mail: guangjunhe@126.com; Ma J, E-mail: dr_ma@sina.com

The concept of intravoxel incoherent motion (IVIM) imaging has demonstrated that the diffusion-weighted signal can be influenced not only by molecular diffusion but also by microcirculation. It allows a more comprehensive analysis of datas of diffusion-weighted imaging (DWI). In recent years, IVIM has been used in clinical research. It will play an important role in the diagnosis of diseases in various organs and systems.

Intravoxel incoherent motion imaging; Diffusion-weighted imaging;Magnetic resonance imaging

31 Mar 2017, Accepted 09 Apr 2017

賀光軍，E-mail: guangjunhe@126.com；馬軍，E-mail: dr_ma@sina.com

2017-03-31接受日期：2017-04-09

R445.2

A

10.12015/issn.1674-8034.2017.04.001

顧立萍, 賀光軍, 馬軍. 體素內不相干運動成像的原理及前景展望. 磁共振成像, 2017, 8(4): 241-242.