在生理状态下，人体内的水分子处于不停的微观运动中，即随机热运动或布朗运动，这种现象就称为弥散现象。DWI就是通过成像脉冲序列的设计，将弥散对 MRI信号的影响放大，从而达到诊断和鉴别诊断目的的一种功能性MRI序列。其重点考虑的是分子扩散运动所引起的质子间微观距离的变化对MRI信号的影响。
在大多数生物体内，弥散过程受到许多天然屏障的阻碍，如各种膜成分、大分子蛋白、多糖等，这种弥散称为受限弥散。利用这种原理可以测得分子扩散受限的定量指标，从而评价机体的微观构造和环境。MRI弥散加权成像鉴别蛛网膜囊肿和胆脂瘤、脑脓肿和囊变坏死的肿瘤的的作用已经得到肯定。另外还用于胶质瘤的分级、肿瘤治疗效果的监测和评价、选择肿瘤活检的穿刺点、恶性肿瘤周围浸润的显示等方面。
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