在临床上，扩散加权成像在脑梗死检测中具有重要临床价值，脑组织在急性或超急性梗死期，首先出现细胞毒性水肿，使局部梗死区脑组织的自由水减少，扩散系数显著下降，在扩散加权像上表现为高信号区，而T1、T2加权成像变化不明显。在脑白质区由于白质束的影响，水分子的扩散系数在空间各个方向是不相同的，可以反过来在不同方向上施加扩散敏感梯度，通过水分子在不同方向的扩散系数，观察白质束改变，还可用于肿瘤的评价。这些都是扩散加权成像的主要用途。