磁共振弥散加权成像不同 b 值选择对腹部扫描图像信噪比的影响及操作规范探讨

前言

磁共振弥散加权成像（DWI）作为一种功能成像技术，能够反映组织内水分子的微观运动情况，为疾病的诊断和鉴别诊断提供重要信息。在腹部疾病的诊断中，DWI 具有独特的优势，可用于检测腹部器官的病变，如肝脏、胰腺、肾脏等部位的肿瘤、炎症等[1]。b 值是DWI 中的一个关键参数，其大小反映了施加的扩散敏感梯度场的强度和持续时间。不同的 b 值对水分子扩散运动的检测敏感性不同，进而影响图像的对比度和信噪比 [2]。较高的b 值对水分子的扩散运动更为敏感，能够更显著地反映组织中水分子扩散受限的情况，有助于发现早期和微小的病变。然而，随着b 值的升高，图像的信噪比会降低，图像质量可能受到影响，容易出现噪声和伪影。相反，较低的b 值对水分子扩散运动的检测敏感性相对较低，但图像的信噪比高，图像质量较好，有利于显示较大的病变，但可能会遗漏一些早期或微小的病变 [3]。目前，关于腹部 DWI 扫描中 b 值的最佳选择尚无统一标准，临床实践中需要在图像信噪比和病变显示敏感性之间进行权衡。因此，深入研究不同b 值选择对腹部扫描图像信噪比的影响，并制定合理的操作规范，对于提高腹部DWI 检查的质量和诊断准确性具有重要意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取 2023 年 1 月至 2024 年 12 月期间在我院行腹部磁共振检查的患者 50 例，其中男性 28 例，女性 22 例，年龄范围为 25-68 岁，平均年龄（ 45.6±10.2 ）岁。纳入标准：临床怀疑存在腹部病变，需行磁共振检查明确诊断；患者能够配合完成磁共振检查，无明显运动伪影。排除标准：体内有金属植入物，无法进行磁共振检查；存在严重的肝肾功能不全、心肺功能障碍等影响检查的全身性疾病；孕妇及哺乳期妇女。

1.2 检查方法

采用西门子 3.0T 超导型磁共振扫描仪，并配备腹部相控阵线圈。该设备具有高磁场强度和出色的信号采集能力，能够为腹部 DWI 扫描提供清晰、准确的图像数据。在检查前，要求患者禁食4-6 小时，以减少胃肠道气体和蠕动对图像的干扰。患者取仰卧位，头先进，将腹部相控阵线圈紧密贴合患者腹部，确保线圈能够均匀接收腹部各部位的信号。扫描范围自膈顶至耻骨联合上缘，全面覆盖腹部主要器官。在其他扫描参数保持一致的情况下，分别采用 b 值为 0、200、400、600、800、1000s/mm² 进行腹部 DWI 扫描。扫描序列选用单次激发平面回波成像（SE-EPI），该序列具有快速采集信号的特点，能够有效减少因患者呼吸运动和器官蠕动造成的伪影。具体扫描参数设置如下：重复时间（TR）=5000ms，此参数决定了两次射频脉冲激发之间的时间间隔，足够长的 TR 可保证组织的纵向磁化矢量充分恢复，从而获得稳定的信号；回波时间（TE）=80ms，TE 的长短直接影响图像的对比度和信号强度，在本研究中根据设备性能和既往经验选择该值以优化图像质量；层厚 =6mm，层间距 =1mm ，这样的层厚和层间距设置既能保证对腹部器官的连续覆盖，又能在一定程度上避免层间干扰；矩阵 =128×128 ，矩阵大小决定了图像的空间分辨率，此矩阵设置在保证图像细节显示的同时，兼顾了扫描时间和信噪比；视野（FOV）=380mm×380mm ，确保能够完整涵盖腹部扫描区域；激励次数（NEX）=4，适当增加激励次数可提高信号的平均性，增强图像信噪比。扫描过程中，安排专业医护人员指导患者保持平静呼吸，避免剧烈运动和吞咽动作，以减少运动伪影对图像质量的影响。

1.3 图像分析

由两名具有丰富磁共振诊断经验的医师采用双盲法对图像进行分析。在图像后处理工作站上，测量不同b 值下图像的信噪比（SNR）。选取腹主动脉作为感兴趣区（ROI），测量其信号强度（SI），并在同一层面的图像背景区域选取相同大小的ROI，测量其噪声强度（SD）。SNR 计算公式为： SNR=SI/SD_⨀ 。同时，观察不同b 值图像的病变显示情况、图像伪影情况，并对图像质量进行主观评价。图像质量评价标准分为优、良、中、差四个等级：优，图像清晰，无明显伪影，病变显示清晰；良，图像较清晰，存在少量伪影，但不影响病变观察；中，图像有一定伪影，对病变观察有一定影响；差，图像伪影严重，无法清晰显示病变。

1.4 统计学方法

采用 SPSS22.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以均数 ± 标准差 表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t 检验。以 P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同b 值下图像信噪音比比较

随着b 值的增大，图像SNR 逐渐降低。b 值 0s/mm² 时 SNR 最高，为（150.26±20.35）；b值 1000s/mm² 时SNR最低，为（35.68±8.42）。各b值间SNR差异有统计学意义（ F=125.684 ，P^<0.001 ）。进一步两两比较结果显示，除 b 值 200s/mm² 与 400s/mm² 间 SNR 差异无统计学意义（ P>0.05 ）外，其余各b 值间SNR 差异均有统计学意义 _（P<0.05） ），见表 1

表 1：不同 b 值下图像信噪比比较

2.2 不同 b 值下图像质量主观评价

低 b 值图像（b 值 0-400s/mm² ）伪影相对较少，图像质量较好，其中 b 值 0s/mm²和 200s/mm² 时图像质量以优、良为主；高 b 值图像（b 值 600-1000s/mm² ）对病变显示更敏感，但伪影增多，图像质量以中、差为主。不同 b 值下图像质量主观评价结果见表 2

表 2：不同 b 值下图像质量主观评价（例）

2.3 不同 b 值下病变显示情况

低 b 值图像对较大病变显示较好，但对于一些早期或微小病变，由于其信号变化不明显，容易漏诊。高b 值图像能够更敏感地显示病变，尤其是对于水分子扩散受限的病变，如肿瘤组织，在高b 值图像上常表现为高信号，有助于早期发现和诊断。然而，高b 值图像的低信噪比和较多伪影可能会掩盖一些细微病变的细节，影响对病变的准确判断。

3、讨论

本研究结果表明，磁共振DWI 腹部扫描中，b 值的选择对图像信噪比有显著影响。随着 b 值的增大，图像的信噪比逐渐降低。这是因为 b 值的增加主要通过延长梯度脉冲持续时间和间隔时间来实现，这使得回波时间（TE）增加，而长 TE 会导致信号衰减，从而降低图像的信噪比。在低b 值（ 0-400s/mm² ）时，图像的信噪比相对较高，伪影较少，图像质量较好，能够清晰显示腹部器官的解剖结构和较大的病变。但低b 值对水分子扩散运动的检测敏感性较低，对于一些早期或微小的病变，可能由于病变组织与正常组织之间的信号差异不明显，而导致漏诊[4]。

高 b 值（600-1000s/mm²）对水分子的扩散运动更为敏感，能够更显著地反映组织中水分子扩散受限的情况，对于发现早期和微小的病变具有优势。例如，在腹部肿瘤的诊断中，恶性肿瘤细胞通常增殖旺盛、细胞密度高，水分子扩散受限明显，在高 b 值 DWI图像上常表现为高信号，有助于提高肿瘤的检出率。然而，高b 值图像的信噪比降低，伪影增多，图像质量下降，可能会掩盖一些细微病变的细节，影响对病变的准确诊断 [5]。因此，在临床应用中，需要根据检查目的和患者的具体情况，合理选择b 值。

如果检查目的是为了观察腹部器官的整体形态和结构，发现较大的病变，可选择较低的b 值，以获得较高的信噪比和较好的图像质量。而如果是为了筛查早期病变或对已知病变进行进一步的定性诊断，需要更敏感地检测水分子扩散受限的情况，则可适当提高 b值，但要注意权衡图像质量的下降[6]。同时，为了减少高b 值图像的伪影，可采取一些措施，如增加激励次数、优化扫描序列参数、采用并行采集技术等。

此外，在进行腹部 DWI 扫描时，还需要严格遵循操作规范，以确保图像质量。扫描前应详细询问患者病史，排除体内有金属植入物等禁忌证。指导患者做好检查前准备，如禁食、保持平静呼吸等，减少运动伪影的产生。在扫描过程中，要根据患者的体型和腹部大小，合理调整线圈位置和参数，确保图像的覆盖范围和信号均匀性。图像后处理时，要准确测量ROI，以获得可靠的SNR 等数据。

本研究存在一定的局限性。首先，样本量相对较小，可能存在一定的抽样误差，未来需要进一步扩大样本量进行研究。其次，本研究仅分析了不同b 值对图像信噪比和质量的影响，未对病变的诊断准确性进行深入探讨，后续研究可结合病理结果，进一步评估不同b 值在腹部病变诊断中的价值。

综上所述，磁共振 DWI 腹部扫描中，b 值选择对图像信噪比有显著影响，低 b 值图像信噪比高，伪影少，高b 值图像对病变显示敏感但信噪比低且伪影多。临床应根据检查目的及患者情况合理选择b 值，并严格遵循操作规范，如扫描前做好患者准备、扫描中优化参数、图像后处理时准确测量等，以获取高质量图像，为腹部疾病的诊断提供可靠依据。同时，未来需要进一步深入研究，以确定不同腹部疾病的最佳b 值选择，提高磁共振DWI 在腹部疾病诊断中的应用价值。

参考文献

[1] 周慧赟 ， 李纪强 ， 董海鹏 ， 等 . 高低 b 值不同信号激励次数对直肠癌弥散加权成像图像质量的影响 [J]. 中国医学计算机成像杂志 ， 2024， 30（6）：693-697.

[2] 李玮 ， 全硕 ， 刘婧 ， 等 . 探讨单层动态匀场弥散加权成像在提高直肠癌图像质量的应用 [J]. 中国医学计算机成像杂志 ， 2024， 30（4）：485-489.

[3] 王晓青 ， 曹梦秋 ， 程佳慧 ， 等 . 计算弥散加权成像联合瘤周 DWI 高信号征象评估胶质瘤 IDH-1 基因分型的临床应用 [J]. 中国医学计算机成像杂志 ， 2023， 29（2）：111-116.

[4]Wang K， Wu G. Monoexponential， biexponential， stretched exponential and diffusion kurtosis models of diffusion-weighted imaging： a quantitative differentiation of solitary pulmonary lesion. BMC Med Imaging. 2024 Dec 20;24（1）：346.

[5] 王晓青 ， 曹梦秋 ， 程佳慧 ， 等 . 计算弥散加权成像联合瘤周 DWI 高信号征象评估胶质瘤 IDH-1 基因分型的临床应用 [J]. 中国医学计算机成像杂志 ， 2023， 29（2）：111-116.

[6] 林会娟 ， 刘海燕 ， 李绍东 ， 等 . 磁共振成像增强扫描联合不同 b 值弥散加权成像在宫颈癌术前分期的诊断价值研究 [J]. 中国临床医生杂志 ， 2023， 51（12）：1480-1484.