综 述
磁共振新技术 IVIM 和 DKI 在腹部应用研究现状在磁共振成像过程中,感兴趣区内组织的对比度不仅与组织的质子密度、T1 和 T2 弛豫时间有关，还与感兴趣区每个像素内部水分子的弥散情况有关。扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是通过采用梯度磁场自旋回波技术成像反映人体组织内水分子的随机布朗运动特点，测量水分子扩散运动过程中局部受限的程度和方向，进而间接反映感兴趣区组织内微观结构的变化及特点，在临床工作中有着日益广泛的应用。然而，在活体组织中，不仅有组织内水分子的扩散，还有微循环毛细血管灌注的影响。Le Bihan[1]等在上世纪80 年代，提出了体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）的概念。DWI 和 IVIM 技术的理论基础是水分子活体扩散规律呈现正态分布,而在实际情况中由于受到局部组织结构和病变区域特殊细胞形态的影响，真正的水分子弥散呈非正态分布即扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)，成为临床上非常有前景的新技术[2]。笔者旨在简要综述 IVIM 和 DKI 的原理及腹部应用现状。
1 IVIM 和 DKI 基本原理：
1.1 IVIM 基本原理：
双指数模型可以精确描述 DWI 组织信号衰减与 b 值间的关系，分别获取反映组织扩散和微循环毛细血管灌注效应的参数。组织内局部信号衰减程度与 b 值之间的关系可以用以下公式来表示：Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)] ， 其 中 f 被 称 为 灌 注 分 数（perfusion fraction），它的意义在于表示感兴趣区内局部微循环的所致灌注效应占总体的扩散效应的容积比率；D*被称为假性扩散系数（pseudodiffusion coefficient），它的意义在于局部感兴趣区内由于微循环的灌注所致扩散效应，因此又被称为灌注相关扩散；D 被称为扩散系数，它的意义在于表示感兴趣区内纯的水分子扩散效应；S 被称为体素内信号强度。建立 IVIM 模型采用多个 b 值的 DWI 进行图像采集和数据分析，就可以获得 D，f，D*。b 值被称为扩散敏感梯度因子(Gradient Factor)，其单位为 s/mm2，通过 b 值的变化，水分子在扩散运动时的自由度会相应变化。目前普遍认为，采用低 b 值(0-200s/mm2）时，DWI 的信号包含了感兴趣区内水分子的扩散运动而且包含局部微循环毛细血管内水分子的的灌注效应，且对灌注效应更为敏感；采用较高 b 值（200-1000s/mm2）时，由于灌注效应所致信号衰减甚微，DWI 的信号基本反映的是纯水分子的扩散运动[3]，这也是传统 DWI 应用较高 b 值的原因之一。所以，在 IVIM 模型中，一般采用 10 个左右 b 值，例如 Markus Graf[4]等，对于胰腺的研究，选取{25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600,800}这样的 b 值，取得了良好的效果。
1.2 DKI 基本原理：
DKI 技术最早于 2005 年由纽约大学 Jensen[2]教授提出，理论基础是在活体状态下，感兴趣区局部组织结构及形态的复杂性(例如不同组织类型的细胞以及组织内部固有的生化特性等)导致局部水分子的扩散运动实际上偏离高斯分布，呈非高斯分布状态，较正态分布有更高的峰值、更长的尾巴。体素内信号衰减与 b 值间的关系：S=S0·exp(-bD+b2·D2·K/6)]，其中，K 被称为平均峰度（mean kurtosis，MK），无单位，大小是 0-1，MK 值是一个复杂的微观指标，MK 越大代表感兴趣区内组织结构的组成越复杂，呈现非正态分布的水分子扩散运动受限越明显，因此 MK 值也越高。D 值（也记作 MD）是指经这种非高斯分布矫正过的 ADC 值，因此超值峰度可被视为衡量组织结构复杂性的一种“度”，能够量化这一偏离［5］。DKI 要求较高的 b值,Rosenkrantz[6]等对前列腺癌的研究，采用{0,500,1000,1500,2000}这样的 b 值，得到了有价值的结果。
2 腹部应用研究现状
2.1 IVIM 在腹部应用研究现状：
Luciani[7]等展开了一项关于 IVIM 和 DWI 对早期肝纤维化的研究，这项研究中包括 12 名肝纤维化病人和 25 名正常志愿者，研究结果显示，肝纤维化组 ADC 值和 D*均显着低于正常人群组，但在 D或 f 上两者间无统计学差异，该结果显示肝纤维化的患者 ADC 值下降的原因可能与病变区域局部血流量下降相关。Patel[8]等人的研究结果显示，在肝纤维化患者中 f、D*、D 及 ADC 值均较正常人组下降，但 ADC 值在诊断肝纤维化方面效能最高。在应用 IVIM 对结肠癌肝转移的研究结果显示，肝转移瘤病灶的 f 值明显低于周围正常肝脏，从而间接反映了结肠癌肝转移病灶低血供的病理特点[9]。胰腺肿瘤的诊断和鉴别诊断一直是影像医生面对的难题，采用 IVIM 对 23 名胰腺癌和 14 名正常人的研究显示,胰腺癌的 f 和 ADC 值均明显低于正常胰腺部分，但两者之间 D 值没有显着差异，f 在鉴别胰腺癌和正常胰腺组织方面效果最好[10]。Klauss[11]等对 9 例肿块型胰腺炎和 20 例胰腺癌的研究结果显示，胰腺癌病变区的f值明显低于肿块型胰腺炎，但 D 和 ADC 值在两者之间差异无统计学意义。以上这些研究结果均表明 f 值的大小可能成为胰腺病变诊断和鉴别诊断的有效指标之一。
Tomoaki[12]等在对 365 名肾脏患者应用 IVIM 的研究结果显示，在肾功能不全患者的肾皮质中，灌注降低比分子扩散下降发生的早，而且影响比后者大。
2.2 DKI 在腹部应用研究现状
近年来，DKI 已被初步应用于临床研究,以在中枢神经系统和呼吸系统的应用为着，比如鉴别低级别和高级别胶质瘤，早期阿尔茨海默病和小气道疾病诊断等方面。Rosenkrantz［6］等应用 DKI 技术对 58例前列腺外周带癌（前列腺癌 6 针穿刺法，70 处 Gleason 评分 6，51处 Gleason 评分>6）的研究发现：外周带癌灶组织与外周带正常组织相比、癌灶中 Gleason 评分高的与 Gleason 评分低的相比，癌灶组织及 Gleason 评分高的癌灶其标准扩散峰度（K）均明显高于对照组，与 ADC 值及校正 D 值相比，在对外周带良恶性病变的鉴别方面，以及肿瘤分化程度的评价方面，K 显示了很高的敏感性，但其特异性低于二者。在癌组织与外周带良性组织的相对对比度方面，D 值及 K值明显高于 ADC 值。该项研究表明，在前列腺癌病变诊断及病情评估方面，扩散峰度成像较传统 DWI 和 IVIM 具有更高的应用前景及诊断价值。
IVIM、DKI两种磁共振新技术虽然对疾病的诊断具有一定价值，但是在b值的选择，数据测量的准确性以及扫描方式及模型拟合数学方法的选择等方面还需要进一步统一和完善。但是IVIM、DKI与传统的DWI技术相比，能够更加准确、真实地显示水分子的扩散运动，并且可以量化这一过程，所以其研究与应用前景将会更加广阔。
参考文献
[1] Aso T, Urayama S, Poupon C,et al. An intrinsic diffusion responsefunction for analyzing diffusion functional MRI time series.Neuroimage. 2009;47:1487–1495.
[2] Steinmann C, Bl?del KL, Christensen AS,et al.PLoS One. 2013 Jul2;8(7): 677.
[3] Luciani A,Vignaud A,Cavet M,et al.Liver cirrhosis:intravoxelincoherent motion MR imaging-pilot study. Radiology, 2008; 249(3):891-899.
[4] Markus Grafa,, Dirk Simona, Andreas Lemkeb, et al. Phys. 23 (2013)46–55
[5] Poot DHJ，den Dekker AJ，Achten E，et al．Optimal experimentaldesign for Diffusion Kurtosis Imaging ． IEEE Transactions onMedical Imaging，2010，29: 819
[6] RosenkrantzA B,SigmundEE,JohnsonG,et al.Prostatecancer:feasibilityand preliminary experience of a diffusional kurtosis model fordetection and assessment of aggressiveness of peripheral zone cancer[J].Radiology,2012,264(1):126-135.
[7] Luciani A, Vignaud A, Cavet M,et al. Liver cirrhosis:intravoxelincoherent motion MR imaging-pilot study. Radiology, 2008; 249(3):891-899.
[8] Patel J,Sigmund EE,Rusinek H,et al.Diagnosis of cirrhosis withintravoxel incoherent motion diffusion MRI and dynamiccontrast-enhanced MRI alone and in combination:preliminaryexperience.J Magn Reson Imaging,2010;31(3):589-600.
[9]KohDM,ScurrE,CollinsDJ,etal.Colorectalhepaticmetastases:quantitative measurements using single-shot echo-planar diffusion-weightedMR imaging.Eur Radiol,2006;16(9):1898-1905.
[10]Lemke A,Laun FB,Klau M,et al.Differentiation of pancreascarcinoma from healthy pancreatic tissue using multipleb-values:comparison of apparent diffusion coefficient and intravoxelincoherent motion derived parameters.Invest Radiol, 2009; 44(12):769-775.
[11]Klauss M,Lemke A,Grunberg K,et al.Intravoxel incoherent motionMRI for the differentiation between mass forming chronicpancreatitis and pancreatic carcinoma.Invest Radiol,2011; 46(1):57-63.
[12] Ichikawa S, Motosugi U, Ichikawa T,et al.Intravoxel incoherentmotion imaging of the kidney: alterations in diffusion and perfusionin patients with renal dysfunction.Magn Reson Imaging. 2013 Apr;31(3): 414-7.
致 谢
转眼间，三年的研究生学习生活即将结束。首先，我要向我的导师杨海山及张惠茅教授表示由衷的谢意。感谢您们三年来对我无微不至的照顾。您不仅非常耐心的传授我专业知识和专业技能，使我能够胜任科室工作，并且无数次指导我的论文写作，使我的写作水平有了长足的进展。在生活中，您将我当成您的孩子一样呵护，让我感觉特别温暖。您不仅医术精湛、科研成果卓着，而且为人正直善良，做您的学生，我不仅收获了丰富的医学知识，而且学会了做人、做事的道理。
在这三年的学习过程中，感谢影像科全体老师、同学们对我无私的关心和支持，使我顺利完成学业。在此请接受我诚挚的感谢。
在论文撰写期间，张惠茅老师孜孜不倦的给我指导，为我修改，诸多师兄、师姐们也给与我无私的帮助，在此我要说一声谢谢。
最后我要感谢我的家人，感谢他们一直养育我以及给予我的支持与关爱，谢谢您们。
