人体MRI的核心在于对水分子变化的捕捉，而人体组织中80%的水都以自由态存在细胞内，15%存在于细胞外间隙，仅5%在血浆中。MRI技术对组织内水的变化极为敏感，因此深入探究水的MRI信号特征至关重要。在人体组织中，水分子可分为自由水和结合水。自由水，即那些游离于其他组织分子之外的水分子，其自然运动频率极高，远超质子的进动频率。另一方面，大分子蛋白质周围会吸附一些水分子，形成水化层，这些被吸附的水分子被称为结合水。由于结合水与大分子紧密相连，其运动频率显著降低，更接近质子的进动频率。因此，自由水的T1值相对较长，而结合水的存在则会使组织的T1值缩短。在MRI中，当组织中自由水的比例增加时，其在T1WI上的信号强度会相应降低，这通常与某些病理情况如脑水肿相关。相反，若结合水的比例上升，T1WI上的信号强度则可能增加，甚至出现高信号，这在含粘液成分的囊肿或脓肿中的粘稠脓液中尤为明显。值得注意的是，脓肿或某些肿瘤如星形细胞瘤，其囊液或脓液中不仅包含自由水，还混合有结合水。因此，在T1WI上，这些病变的信号强度往往高于主要由自由水构成的脑脊液。脑水肿及其MRI表现
脑部疾病在临床MRI检查中占据核心地位，而脑水肿作为这类疾病的常见病理基础，其MRI表现的理解对于准确诊断至关重要。脑水肿在医学上可分为血管源性、细胞毒性和间质性三种类型，每种类型在MRI上都有其独特的表现。这些表现不仅有助于我们区分不同类型的脑水肿，还能为脑部疾病的早期发现和治疗提供关键信息。一、血管源性脑水肿
血管源性水肿，作为最常见的脑水肿类型，其发病机制主要与血脑屏障的破坏有关，导致血浆从血管内渗出至细胞外间隙。这种水肿在多种脑部疾病中可见，如脑肿瘤、血肿、炎症、脑梗塞和外伤等。在肿瘤或血肿周围，血管源性水肿通常出现在脑白质区域，而脑灰质由于结构紧密，相对较少发生间质性水肿。然而，由炎症、脑梗塞或外伤引起的间质性水肿在脑灰质和脑白质中均可出现。
在MRI上，血管源性水肿主要表现为自由水的增加。因此，在T1WI序列上，它呈现低信号，而在T2WI序列上则表现为高信号。值得注意的是，T2WI对于检测间质性水肿的敏感性高于T1WI。此外，由于细胞外间隙的水分子扩散相对自由，因此在DWI上，血管源性脑水肿并不表现为高信号，所测得的ADC值通常高于正常脑组织。
有时，在T1WI和T2WI上，肿瘤与周围的血管源性水肿可能难以完全区分。为了更清晰地显示病变，可以进行Gd-DTPA增强扫描。由于肿瘤和血肿周围的血管源性水肿血脑屏障破坏较轻，Gd-DTPA通常难以透过，因此在增强扫描上往往无强化表现。相比之下，炎症和脑梗塞引起的较严重的血脑屏障破坏则可能导致Gd-DTPA透过，从而出现强化现象，且这种情况在脑灰质区域更为常见。二、细胞毒性脑水肿
细胞毒性水肿，主要由于脑缺血缺氧所致，其特点是神经细胞无法进行无氧酵解，对缺氧环境极为敏感。缺血发生后数分钟内，神经细胞内的ATP生成显著减少，导致依赖ATP的钠钾泵功能失常。这使得钠离子在细胞内积聚，引发细胞内渗透压上升，进而吸引细胞外间隙的水分子进入细胞内，造成细胞肿胀和间隙狭窄，即细胞毒性水肿的形成。
这一病理过程常出现在超急性脑梗死或急性、亚急性脑梗死病灶周边。值得注意的是，在脑梗死的发展过程中，细胞毒性水肿与血管源性水肿往往并存，但会因病变阶段的不同而有所侧重。初期，细胞毒性水肿占据主导，随后血管源性水肿逐渐显现。当细胞崩解和血脑屏障遭受严重破坏时，血管源性水肿则成为主要表现，最终导致脑软化灶的出现。
在MRI检测中，细胞毒性水肿早期的脑组织水分轻微升高可能不会在T1WI和T2WI上引起明显的信号强度变化。然而，这两种序列在病灶发现上仍有一定帮助。T1WI虽不如T2WI敏感，但能更好地展示结构变化，如急性梗死时脑沟变窄、脑回肿胀模糊等形态改变。T2WI对水肿引起的信号变化更为敏感，但早期梗死时脑灰质信号的轻微增高可能被高信号的脑脊液所掩盖。此时，采用FLAIR序列抑制脑脊液信号可增强皮质异常信号的显示。
此外，近年来引入的水分子扩散加权成像（DWI）技术已成为检出细胞毒性水肿的最敏感方法。由于细胞外水进入细胞内而细胞内水分子扩散受限，以及细胞外间隙变窄，DWI显示细胞毒性水肿区域的信号衰减明显少于正常脑组织，呈现高信号，同时ADC值显著降低。目前，DWI技术已成为急性脑缺血早期诊断的重要手段。值得注意的是，其他某些病变，如部分肿瘤、血肿、活动期多发硬化灶和部分脓肿等，在DWI上也可能呈现出高信号的特点。因此，在诊断过程中，需要综合考虑患者的病史、常规MRI检查结果以及增强扫描等信息，以准确鉴别不同类型的病变。三、间质性脑水肿间质性脑水肿多由脑积水引发，源于脑室内压力的升高，导致脑脊液通过室管膜渗入脑室周边的白质区域。这种水肿主要分布在侧脑室周围的脑白质内，其中自由水和结合水含量均有所增加。在磁共振成像上，T1WI显示其信号低于正常脑白质，但略高于脑脊液；而T2WI上的信号则明显高于正常脑白质，但略低于脑脊液。值得注意的是，间质性脑水肿在DWI上并不呈现高信号特征，相反，其病变区域的ADC值常出现轻至中度的升高。
