在梯度敏感磁场下，体素内水分子自由扩散和微循环血流灌注同时存在，使得自旋回波信号衰减，为同时显示出这两种不同的运动，Le等^[1]于1986年提出体素不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)理论。Le等^[2]又通过树脂球实验演示了IVIM能够同时反映水分子扩散和血流灌注信息，并详细地阐述IVIM理论模型及其成像方法。

1　IVIM成像原理

       IVIM是扩散加权成像的延伸，在扩散加权成像(diffusional weight imaging，DWI)的基础之上，IVIM的各参数符合双指数模型，其公式为：Sb/S0=(1-f)•EXP (-b•D)+f•EXP (-b (D+D^*)。

       Sb是不同b值的信号强度；S0是b值等于0 s/mm²时的信号强度；f值为灌注分数；D值为真性扩散系数，代表单纯水分子的扩散；D^*值为假性扩散系数，代表微循环血流灌注，是扩散加权信号衰减的快速组成部分^[2]。

       IVIM是多b值序列，能够同时反映组织微循环灌注和水分子扩散信息，b值的变化会改变参数的敏感度，较高的b值使得灌注效应对磁共振信号的影响减低^[2]，但由此拟合的数据重复性和稳定性较好，若要获得敏感的微循环灌注信息，Koh等^[3]建议选用较多的低b值(<200 s/mm²)进行扫描。

       IVIM技术可获得3个主要参数：D值、D^*值、f值。D值：真性扩散系数，又称缓慢扩散系数，以热扩散为特征，反映水分子扩散信息；D^*值：假性扩散系数，又称灌注相关快速扩散系数，为灌注效应所致的假性扩散，以微循环的流动为特征，反映微循环灌注信息；f值：灌注分数，反映体素内灌注效应占总体扩散效应的容积百分数。

2　IVIM在肿瘤方面的应用

       IVIM通过双指数模型得到相关参数，避免了单指数模型中微循环中灌注相关扩散与单纯水分子扩散的混淆，使数据更加可信；同时由于其不需要对比剂，临床意义不言而喻。

       文献报道，IVIM模型已应用于大脑、肝脏、肾脏、前列腺、乳腺、子宫及直肠等研究，证明IVIM相关参数能够解决诊断困扰、评估肿瘤临床分期及病理分级，能够评估治疗效果及预后，对肿瘤是否存在侵袭性提供更多的信息，还可以协助治疗计划的制订，具有良好的应用前景。

2.1　脑肿瘤

       水分子扩散和微血管血流量是脑生理和病理生理学至关重要的组成部分，而IVIM能同时反映扩散系数及脑灌注，从而将脑肿瘤从瘤周水肿及正常脑组织中区分开，有助于脑肿瘤的诊断^[4]。Yamashita等^[5]通过对50例患者(包括17例中枢神经系统淋巴瘤和33例多形性成胶质细胞瘤)的研究表明IVIM对中枢神经系统淋巴瘤与多形性成胶质细胞瘤的区分有着重要作用，中枢神经系统淋巴瘤是多血管、多细胞性且肿瘤细胞易侵入脑实质，使得细胞聚集成团或者广泛浸润，故其D值的最小值及f值的最大值总是低于多形性成胶质细胞瘤。神经胶质瘤是最常见的颅内原发肿瘤^[6]，由于组织学差异，世界卫生组织将其分为高级别神经胶质瘤(G3、G4)和低级别神经胶质瘤(G2)，不同级别的神经胶质瘤，治疗方案及预后明显不同，因此二者的鉴别尤为重要；IVIM能同时测得灌注与扩散参数，对于区分低分化与中分化神经胶质瘤有重要作用。Togao等^[7]通过对45例神经胶质瘤患者的研究，发现高、低级别神经胶质瘤D值分别为(0.94±0.19)×10^-3 mm²/s、(1.26±0.37)×10^-3 mm²/s，P<0.01；高、低级别神经胶质瘤f值分别为(0.94±0.19)%、(1.26±0.37)%，P<0.01，即高级别神经胶质瘤D值及f值低于低级别神经胶质瘤，具有统计学意义；而D^*值无统计学意义。

2.2　肺癌

       肺癌是全球最常见的恶性肿瘤^[8]，通常肺癌病灶难以与肺部炎性假瘤、结核等病灶区别，易造成漏诊、误诊，故在术前明确良恶性非常重要。Yuan等^[9]通过对包含48个良性结节及52个肺癌病灶的29例患者进行检查发现IVIM相关参数在区分肺部良恶性结节方面具有良好的应用前景，该研究表明细胞增殖活跃的肺癌D值明显低于良性病灶且有统计学意义，D^*值及f值未见明显价值。Deng等^[10]通过对30例肺癌及8例局部肺炎患者的IVIM相关参数分析，发现D值及D^*值没有统计学意义，D值不能区分肺癌及局部肺炎的原因可能是炎症组织内白细胞聚集及渗出导致单纯水分子扩散受到抑制，而肺癌组织细胞排列紧密同样会导致水分子扩散受限；而肺癌组f值显著小于炎症组并有统计学意义，其有助于提高肺癌的检出率并优于DWI。陈媛媛等^[11]的研究也证实了这一结论。

       以上研究可以帮助鉴别肺癌与局灶性肺炎及良性结节，提高肺癌诊断准确率，但没有展现出病理诊断效能，故在不同病理阶段的IVIM参数表现还有待进一步研究。

2.3　肝癌

       肝癌是全球第五常见的恶性肿瘤，也是肝脏最常见的恶性肿瘤^[12]。Klauss等^[13]通过对72例(包括29例肝癌和43例肝局灶性结节增生)患者进行IVIM检查，发现肝癌患者D值[(0.98±0.18)×10^-3 mm²/s]明显小于肝局灶性结节性增生患者D值[(1.11±0.14)×10^-3 mm²/s]，而D^*值及f值在二者之间无统计学意义。Watanabe等^[14]对74例患者120个肝组织病灶(包括34例肝转移，32例肝癌，33例肝血管瘤和21例肝囊肿)行IVIM检查，发现肝血管瘤及肝囊肿中的D值普遍高于肝转移瘤及肝癌病灶且具有统计学意义，D^*值及f值则没有统计学意义，具体原因不清楚，可能由于肝脏病变组织血流量、血流速度及有关分泌物对微循环灌注的影响。Wang等^[15]通过对89例肝肿瘤患者123个病灶(包括40例良性肿瘤57个病灶和49例恶性肿瘤66个病灶)的研究发现，恶性病灶中的D值[(1.04±0.34)×10^-3 mm²/s]、D^*值[(16.5±7.7)×10^-3 mm²/s]明显低于良性组D值[(1.70±0.55)×10^-3 mm²/s]、D^*值[(21.7±9.9)×10^-3 mm²/s]，f值没有统计学意义，以上研究表明D值、D^*值及f值可以促进肝癌的定性及定量诊断，在肝肿瘤良恶性病灶鉴别中D值较D^*值更为可信。

2.4　胰腺癌

       胰头部的炎性及纤维变与胰头癌表现相似难以区分，为临床研究热点，Klauss等^[16]通过对46例(包括11名例健康志愿者、15例急性胰腺炎、20例胰腺癌患者)的研究发现，急性胰腺炎患者的f值明显低于健康志愿者，而胰腺癌患者的f值低于急性胰腺炎患者，且都具有统计学意义。Klauss等^[17]通过对胰腺癌及慢性胰腺炎的研究发现胰腺癌患者的f值低于慢性胰腺炎患者，这可能是由于胰腺炎尤其是早期胰腺炎血管聚集的缘故，而D值没有统计学意义。

2.5　宫颈癌

       宫颈癌是全球第三常见的癌症且在女性癌症死亡中占第4位^[12]。目前，日本、意大利等国新辅助化疗被广泛用于宫颈癌的治疗^[18]，然而只有65%~87.5%的宫颈癌对新辅助化疗有效果^[19]，对新辅助化疗没效果的肿瘤则增加了肿瘤进展和手术困难的风险，新辅助化疗本身可以被认为是一个独立的预后因子^[20]。Wang等^[21]通过对42例宫颈癌患者新辅助化疗前后IVIM检查，发现对新辅助化疗有效果的病灶D值明显高于对新辅助化疗没有效果的病灶，D^*值及f值则未见明显差异。李靖等^[22]通过对62例宫颈癌患者，在放化疗前、放化疗1个月后进行IVIM扫描，发现化疗后肿瘤稳定组、肿瘤缓解组及肿瘤消失组其D值均较化疗前增高；肿瘤缓解组及肿瘤消失组D^*值均低于治疗前。IVIM参数D值改变对评价化疗及新辅助化疗治疗效果具有重要作用，D^*值在这方面的价值有待于进一步的研究。为探索IVIM在宫颈良恶性病灶的鉴别方面的应用，Lee等^[23]通过对宫颈癌患者、子宫肌瘤患者及正常人进行MRI IVIM扫描发现，宫颈癌患者D值低于正常组织，f值明显低于正常宫颈组织、子宫肌层及子宫肌瘤。f值减低是由于宫颈癌过分增长导致供血微血管密度相对减低，即灌注分数下降，这与MRI增强扫描中显示的肿瘤内血流量增多似乎矛盾，其实f值反映的是肿瘤的血流灌注分数，与MRI增强显示血流信号不同，二者没有可比性。

2.6　前列腺癌

       前列腺癌是男性第二常见的肿瘤，其发病率在亚洲及东欧呈上升趋势^[24]。张杨贵等^[25]通过对36例前列腺病变患者(包括20例前列腺癌、16例良性病变)行IVIM检查，发现前列腺癌组D值[(0.75±0.16)×10^-3 mm²/s]明显小于良性组D值[(1.27±0.26)×10^-3 mm²/s]，前列腺癌组的D^*值与f值与良性组的差异没有统计学意义。Valerio等^[26]通过对前列腺癌及正常前列腺组织IVIM研究表明，癌组织中D值明显低于正常组织，而D^*值刚好相反。前列腺癌格利森评分表对术前疾病的评估和诊断起着重要作用，但是格利森评分中的穿刺活检对身体有伤害，Yang等^[27]研究发现前列腺癌格利森评分升高与D值呈明显负相关，这是由于前列腺癌侵袭程度与肿瘤细胞的密度有关，肿瘤细胞的密度越高，格利森分数越高^[28]，而肿瘤内单纯水分子扩散越慢，即D值越小。格利森评分≥7的前列腺癌D值明显低于格利森评分<6，D值以高敏感性和特异性将低度恶性前列腺癌与中高度前列腺癌区分开，这与Valerio等^[26]的报道相一致；格利森评分与f值和D^*值的关系不大，这可能与微循环血流灌注效应有关。

       IVIM提高了前列腺癌评估的敏感度和特异度，达到了更高的诊断准确度，其中f值没有统计学意义，其他相关报道对于癌变区f值的变化持有不同观点，故其在前列腺癌中的应用还需要进一步的研究。

2.7　乳腺癌

       乳腺癌是全世界最常见的导致女性死亡的癌症之一，早期发现、早期诊断及早期治疗对乳腺癌患者的预后至关重要。最近的研究发现IVIM可能成为乳腺癌诊断的重要辅助工具^[29]，Ma等^[30]通过对117例患者共128个病灶(包括47个良性病变和81个恶性病变)的研究发现恶性病灶测得的D值[(0.99±0.22)×10^-3 mm²/s]明显低于良性组织D值[(1.34±0.17)×10^-3 mm²/s]，而f值[(8.53±2.14)%]和D^*值[7.64±2.07)×10^-3 mm²/s]明显高于良性组织f值[(7.68±1.97)%]及D^*值[(6.83±2.13)×10^-3 mm²/s]，这与Bokacheva等^[31]的研究结果一致；D值主要反映水分子的扩散，乳腺恶性组织由于细胞的快速增殖导致单位体积内细胞密度增大和细胞外空间变小，水分子的自由扩散受到抑制，故D值减低；f值和D^*值主要反映灌注情况，很多良性病变(比如纤维腺瘤、炎症等)也有较高的血流灌注，这与恶性病变有重叠，再者D^*值还受到所选b值的数目及大小范围的影响，故其在乳腺癌诊断方面的价值还需进一步的研究探索^[30]。在探索IVIM与乳腺癌病理分级的相关关系方面，车树楠等^[32]通过对110例乳腺癌患者的研究表明高侵袭性病灶D值低于低侵袭性者，f值高于低侵袭者，即D值与乳腺癌病理分级表达呈负相关；f值与乳腺癌病理分级表达呈正相关。本研究结果亦显示有淋巴结转移者与无转移者病灶IVIM参数差异无统计学意义，可见通过病灶的IVIM参数判断腋窝淋巴结转移状况仍有待进一步研究。

2.8　肾癌

       肾癌分为透明细胞癌、乳头状细胞癌、嫌色细胞癌等，透明细胞癌与乏脂性血管平滑肌脂肪瘤鉴别较为困难。Ding等^[33]通过对透明细胞癌、非透明细胞癌以及乏脂性血管平滑肌脂肪瘤共83例患者研究发现，相比于血管平滑肌脂肪瘤，透明细胞癌组织中有着高D值和低D^*值，且有统计学意义。Li等^[34]通过研究发现，相比于良性肿瘤，恶性肿瘤有着较高的D值及较低的D^*值，f值在二者鉴别中没有统计学意义。

3　结论与展望

       综上所述，IVIM能无创地同时反映病变组织中水分子自由扩散及微循环血流灌注信息，在肿瘤良恶性鉴别、肿瘤放化疗疗效评估等方面有着重要价值，但其研究仍在初期阶段，很多病变尚未涉及，其相关价值尚待进一步证实；在扫描技术方面IVIM多b值数目及大小范围的选择仍没有具体的标准，如何选取合适的b值区间以获得最佳图像仍需摸索。