自由水与结合水的MRI特征
水的分布与分类
人体MRI的关键在于捕捉水的信号变化，因为人体组织中高达80%的水分都存在于细胞内，另有15%分布在组织细胞外间隙，而仅5%的水分存在于血浆中。这种广泛的水分分布使得MRI对组织中水的微小变化都极为敏感。因此，深入探究水的MRI信号特征显得尤为重要。
在人体组织中，这些水分并非孤立存在，而是分为自由水和结合水两种形态。自由水，顾名思义，是指那些游离状态的水分子，它们不与其它组织成分结合，具有较高的自然运动频率，通常远高于质子的进动频率。另一方面，结合水则与大分子蛋白质紧密相连，形成一层水化层。这些结合水的自然运动频率相对较低，更接近质子的进动频率。
MRI信号特征
因此，自由水的T1值相对较长，而结合水的存在则能缩短组织的T1值。在MRI中，当组织内自由水成分增多时，其T1WI信号强度会相应降低，例如在脑水肿等情况下。相反，若结合水比例增加，T1WI上的信号强度则会相对提高，甚至出现高信号，如含粘液成分的囊肿和脓肿中的粘稠脓液等。值得注意的是，脓肿或某些肿瘤，如星形细胞瘤，其囊液或脓液中同时含有自由水和结合水，这使得它们在T1WI上的信号强度高于主要由自由水组成的脑脊液。
脑水肿的MRI表现
血管源性脑水肿
脑部疾病在临床MRI检查中占据核心地位，而脑水肿作为这些疾病中的常见病理现象，其MRI表现的理解显得尤为关键。脑水肿可由多种脑组织疾病引发，因此，深入探讨其MRI特征对于提升脑部疾病的诊断水平至关重要。从病理学角度，脑水肿可分为血管源性水肿、细胞毒性水肿以及间质性水肿三种类型。
细胞毒性脑水肿
细胞毒性水肿，通常由脑缺血缺氧引发，其机制在于神经细胞无法进行无氧酵解，从而对缺氧状态极为敏感。当缺血状况发生后，神经细胞的ATP生成会显著减少，进而导致依赖ATP的钠钾泵功能失常。这一系列反应将造成钠在细胞内潴留，从而引发细胞内渗透压升高。为维持渗透压平衡，细胞外间隙的水分子会进入细胞内，最终导致细胞肿胀和细胞外间隙变狭窄，即细胞毒性水肿的形成。这种状况常见于超急性脑梗死或急性、亚急性脑梗死病灶的周边区域。当细胞毒性水肿发生时，主要通过DWI技术早期识别，其呈现高信号特征。
间质性脑水肿
间质性脑水肿，主要源于各类脑积水病因，因脑室内压力升高，导致脑脊液穿透室管膜，侵入脑室周边的白质区域。此类水肿多见于侧脑室周边的脑白质内，同时伴有自由水和结合水的含量上升。在磁共振成像上，T1WI序列显示其信号低于正常脑白质，但略高于脑脊液；而T2WI序列则揭示其信号显著高于正常脑白质，但稍低于脑脊液。值得注意的是，间质性脑水肿在DWI上并不呈现高信号特征，其病变区域的ADC值通常呈现轻至中度的升高。
