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Hahn在1950年首次注意到水分子弥散对磁共振信号的影响，之后Stejskal and Tanner将之发展为一种可测量的磁共振技术，并认为这项技术可用于测量水分子的运动。1986年Lebihan等将磁共振弥散成像首次应用于临床研究，这项技术最早是用于缺血缺氧性脑损伤的研究。近10余年，磁共振弥散成像被应用于肿瘤，包括对肿瘤的诊断、鉴别诊断、肿瘤疗效的早期预测。