磁共振弥散张量成像共86页
弥散张量成像
弥散张量成像弥散张量成像开放分类：HOT医学术语目录•1 基本简介•2 弥散成像•3 特征值•4 数据参数•5 数据采集•6 追踪技术•展开全部摘要纠错编辑摘要弥散张量成像(DTI)，是一种描述大脑结构的新方法，是核磁共振成像(MRI)的特殊形式。
举例来说，如果说核磁共振成像是追踪水分子中的氢原子，那么弥散张量成像便是依据水分子移动方向制图。
弥散张量成像图(呈现方式与以前的图像不同)可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接，引导医疗人员进行大脑手术。
它还可以揭示同中风、多发性硬化症、精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化。
弥散张量成像-基本简介这张图便是医疗人员在研究精神分裂症患者时，利用弥散张量成像技术制作出来的。
弥散（diffusion）是指分子的随机不规则运动，是人体重要的生理活动，是体内的物质转运方式之一，又称布朗运动（brownian motion）。
弥散是一物理过程，其原始动力为分子所具有的热能。
在溶液中，影响分子弥散的因素有：分子的重量、分子之间的相互作用（即粘滞性）和温度。
弥散是一个三维过程，分子沿空间某一方向弥散的距离相等或不相等，可以将弥散的方式分为两种：一种是指在完全均匀的介质中，分子的运动由于没有障碍，向各个方向运动的距离是相等的，此种弥散方式称为各向同性（isotropic）弥散，例如在纯水中水分子的弥散即为各向同性弥散，在人脑组织中，脑脊液及大脑灰质中水分子的弥散近似各向同性弥散。
另一种弥散具有方向依赖性，在按一定方向排列的组织中，分子向各个方向弥散的距离不相等，则称为各向异性（anisotropic）弥散。
弥散张量成像-弥散成像弥散过程可以用弥散敏感梯度磁场来测量在磁共振成像中．组织的对比度不仅与每个像素内组织的T1、T2 弛豫时间和质子密度有关，还与受检组织每个像素内水分子的弥散有关。
Hahn于1956 年首次提出水分子弥散时对磁共振信号的影响。
弥散过程可以用弥散敏感梯度磁场来测量，在施加梯度磁场时水分子的随机运动可获得随机位移，导致重聚失相位，自旋回波信号衰减。
磁共振和弥散张量成像课件
03 DTI在临床诊断中 的应用
脑部疾病的DTI表现
脑部肿瘤
DTI可以检测肿瘤对周围白 质纤维束的浸润和破坏， 有助于肿瘤的早期诊断和 分级。
脑卒中
DTI可以显示脑卒中后白质 纤维束的损伤程度，有助 于判断预后和制定康复计 划。
癫痫
DTI可以检测癫痫病灶对周 围白质纤维束的改变，有 助于癫痫灶的定位和手术 治疗。
DTI可以检测肌腱损伤后纤维排列和走向的变化， 有助于肌腱损伤的诊断和康复。
关节软骨损伤
DTI可以显示关节软骨损伤后纤维排列和走向的变 化，有助于关节软骨损伤的诊断和手术治疗。
肌肉萎缩
DTI可以检测肌肉萎缩后纤维排列和走向的变化， 有助于肌肉萎缩的诊断和治疗。
04 DTI与功能连接研 究
功能连接的概念与测量方法
脊髓疾病的DTI表现
脊髓肿瘤
DTI可以检测肿瘤对脊髓白质纤 维束的浸润和破坏，有助于肿瘤
的早期诊断和手术治疗。
脊髓损伤
DTI可以显示脊髓损伤后白质纤 维束的损伤程度，有助于判断预
后和制定康复计划。
脊髓炎
DTI可以检测炎症对脊髓白质纤 维束的改变，有助于炎症的诊断
和治疗。
肌肉骨骼疾病的DTI表现
肌腱损伤
02 弥散张量成像（ DTI）基础
DTI的概念与原理
DTI（弥散张量成像）是一种基 于磁共振的成像技术，用于研究 活体组织中水分子的扩散运动。
它通过测量多个方向的扩散敏锐 梯度，获取水分子的扩散系数和 方向性，从而反应组织的微观结
构和纤维排列。
DTI原理基于分子扩散的随机性 ，通过测量扩散系数和方向性， 可以反应组织的微观结构和纤维
通过DTI技术，可以研究白质纤维束的完整性、方向性以及各向异性扩散系数等参数 ，从而评估大脑功能连接的强度和方向性。
磁共振弥散张量成像（DTI）
磁共振弥散张量成像（DTI）弥散张量成像(DTI)，是一种描述大脑结构的新方法，是磁共振成像(MRI)的特殊形式。
举例来说，如果说磁共振成像是追踪水分子中的氢原子，那么弥散张量成像便是依据水分子移动方向制图。
弥散张量成像图（呈现方式与以前的图像不同）可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接，引导进行大脑手术。
它还可以揭示同中风、多发性硬化症、精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化。
扩散( diffusion)是指热能激发使分子发生的一种微观、随机运动，又称布朗运动。
人体组织结构不同会导致水分子扩散运动在各方向上所受限制的差异，如果水分子在各方向上的限制性扩散对称，就称之为各向同性扩散( isotropic diffusion)；若水分子在各方向上的限制性扩散不对称，则称之为各向异性扩散( anisotropic diffusion)。
各向异性扩散在人体组织中普遍存在，以脑白质神经纤维束最为典型，表现为沿神经纤维长轴方向的水分子扩散较自由，而在与神经纤维长轴垂直方向上的水分子的扩散则受细胞膜和髓鞘的限制。
如果在6个以上方向施加扩散敏感梯度场，则可检测每个体素水分子扩散的各向异性，该技术称扩散张量成像( diffusion tensor imaging，DTI)，可以反映白质纤维束走向在神经科学研究中发挥着重要的作用。
通过DTI分析，可以推断出每个体素的分子的平均扩散率（MD）或表观扩散系数（ADC）、分数各向异性（FA）、轴向扩散率（沿扩散主轴的扩散速率AD）和径向扩散率（RD）。
相关概念1、扩散系数（diffusion coefficient, DC）：表示单位时间内分子自由扩散的范围。
2、扩散敏感因子b值（b value）：是反映MRI各成像序列（如SE、FSE、EPI）对扩散运动表现的敏感程度，体现成像序列检测扩散的能力。
3、表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）:描述磁共振扩散加权成像中不同方面水分子扩散运动的速度和范围。
弥散张量成像（diffusion
弥散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）技术综述（转）磁共振弥散成像技术是⽬前在活体上测量⽔分⼦弥散运动与成像的唯⼀⽅法，最常⽤的主要包括弥散加权成橡(diffusion weighted imaging，DWI)和弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)。
DTI在中枢神经系统尤其对⽩质和灰质的区别以及⽩质纤维的⾛⾏有很好的成像效果，可了解病变造成的⽩质纤维束受压移位、浸润与破坏，为病变的诊断与鉴别诊断提供更多信息，为⼿术⽅案的制定，术后随访提供依据。
DTI对于神经科学是⼀个新的突破，使得研究者得以了解活体的神经纤维⾛⾏，这不仅有助于深⼊了解⼈脑纤维的结构，⽽且在临床上有很⼤的价值，成为近期脑功能成像技术研究的最新热点之⼀。
⼀、概念 1. Diffusion 是指分⼦的随机移动，即布朗运动。
2. DWI 利⽤组织中⽔分⼦弥散运动的特性进⾏成像。
通过对成像脉冲序列的设计，将弥散对MRI信号的作⽤放⼤化的⼀种新型功能性磁共振成像序列。
DWI使MRI对⼈体的研究深⼊到细胞⽔平的微观世界。
特点：是⼀种对急性组织变化⽐较敏感的磁成像模式；图像的信号强度随着组织的病理变化⽽变化；但它只是⼀种⽤来观察组织情况的定性⼯具。
3. DTI 利⽤组织中⽔分⼦弥散的各向异性(anisotropy)来探测组织微观结构的成像⽅法。
脑⽩质的各向异性是由于平⾏⾛⾏的髓鞘轴索纤维所致，脑⽩质的弥散在平⾏神经纤维⽅向最⼤，即弥散各向异性FA最⼤，接近于1。
这⼀特性⽤彩⾊标记可反映出脑⽩质的空间⽅向性，即弥散最快的⽅向指⽰纤维⾛⾏的⽅向。
DTI是⼀种⽤于研究中枢神经系统解剖神经束弥散各向异性和显⽰⽩质纤维解剖的磁共振技术。
表观弥散系数(Apparent Diffusion Coefficient，ADC) 反映体内⽔分⼦向各个⽅向弥散的平均值，⽔分⼦弥散运动越明显，ADC值增⾼。
磁共振弥散张量成像.
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
如果分子扩散取决于方 向，方向不一致，称为 各向异性的扩散 （anisotropic diffusion）,可用扩散 椭圆体表示。
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散敏感性用b表示， b值是由持续时间 （δ）、敏感脉冲梯度强度（G）和两个脉梯 度之间的间隔时间（Δ）决定。用公式表示为： b value=γ2 G2 δ2（ Δ –δ/3）， 是一个旋磁定量，所以， b值随梯度强度（G） 和长的梯度脉冲（Δ）或增加脉冲间隔时间 （δ）而升高。
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散成像是目前最理想的测量扩散的方法。 是目前唯一一种追踪脑白质纤维并反映其解 剖连通性的方向。
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
解剖成像组织的形态学研究 分子水平
(细胞内外水分子跨膜运动)
目前已应用于脑、心脏、脊髓微细结构的研究
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
水分子的自由运动 称为弥散，在脑脊 液和脑灰质中的水 分子的弥撒运动基 本上是各项同性的。
水分子在自由状态下的弥散是各向同性的
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
弥散张量成像
（ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
白质纤维内的ADC值
磁共振扩散张量成像概述
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
Diagonal 成分
D xx D xy D xz D D yx D yy D yz D zx D zy D zz
Dt
Diagonal成分是计算FA值的基础
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
Off-diagonal 成分
D xx Dt D yx D zx
D xy D yy D zy
D xz D yz D zz
Off-diagonal成分是精确计算FA值的补充
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
弥散梯度的数量
（ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
白质纤维内的ADC值
ADCII = 1.2 x 10-5 cm2/s ADC = 0.3 x 10-5 cm2/s
II
白质纤维束的形态类似于一个长椭圆形
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散张量成像 MR图像的每一个体素内提供水分子扩散 3＊3扩散张量D分布，用高斯（Gaussian） 分布表示6个方向标量： 3个正交方向（X、Y，Z） 沿四面体3个方向（XY，XZ，YZ） 多个参数（FA、RA、RI等） 能在活体上观察脑白质复杂结构及病理变化
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散张量成像 外加磁场内沿着强梯度磁场方向自由运动水 分子自旋去相位 扩散系数定量可用自旋回波相位重聚前后信 号的丢失，与未加扩散编码时的参考信号强 度对比而得出
弥散张量成像（DTI）
弥散张量成像（DTI）弥散张量成像（DTI）2010-06-17 02:11 P.M.弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging）是磁共振（MRI）领域发展最迅速的技术之一1，不同于其他磁共振技术，它计量的是组织内水分子的随机运动方向的特性，并以此作为判断组织结构和功能部分特性的依据。
DTI也是第一种有提取软纤维组织中纤维轨迹潜力的活体、非侵入式的成像方法。
已经证明，该技术在中风后早期变化方面比常规MRI的T1和T2影像更加的敏感。
由于弥散张量成像的特性，该技术通常应用在脑皮层中水分子各向异性比较明显的区域——脑白质结构的检查中。
第一张DTI影像出现在上世纪90年代早期，自此该技术在科研和临床应用上都迅速的发展起来。
在早期的研究工作中，Basser等人对DTI影像的原理，特征提取和纤维素追踪的理论作出了突出的贡献，由此建立了DTI研究的理论体系。
Basser因而在2008年被授予国际磁共振医学协会（International Society for Magnetic Resonance in Medicine，ISMRM）金质奖章。
在1994年的论文2中，Basser等人首次系统的描述了DTI的基本成像原理，并提出了弥散椭圆的重建方法。
至今该论文已经被引用1143次。
在1996年的论文3中，Basser等人首次提出DTI的特征参数平均弥散率（Mean Diffusivity，MD）和分数各向异性（Fractional Anisotropy，FA）计算方法。
至今该论文被引用1052次。
2000年，Basser等人提出了一种可靠的使用DTI数据进行纤维素追踪的方法4，至今该论文被引用730次。
在DTI理论基础之上，人们进行了许多应用性的科学研究。
这些研究主要使用DTI的特征参数，比如MD，FA等进行特定神经疾病的分析。
这种研究比较通用的操作方法是，通过DTI扫描得到原始图像，然后计算出MD图和FA图，再对得到的MD图和FA图进行统计分析。
磁共振DTI弥散张量成像课件
多模态成像融会
临床应用拓展
将DTI与其他成像技术（如MRI、CT等）进 行融会，实现多模态成像信息的互补。
进一步探索DTI在神经退行性疾病、脑肿瘤 等临床疾病中的应用价值，提高诊断准确 性和治疗效果评估。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
磁共振DTI弥散张量成 像课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 磁共振DTI弥散张量成像概述 • DTI图像解读基础 • DTI弥散张量成像在神经系统的应用 • DTI弥散张量成像在肌肉骨骼系统的应用 • DTI弥散张量成像在心血管系统的应用 • DTI弥散张量成像的局限性及未来展望
PART 01
磁共振DTI弥散张量成像 概述
定义与原理
定义
磁共振DTI弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）是一种基于磁共 振技术的无创性检查方法，用于评估活体组织中水分子的扩散特性。
原理
DTI通过测量组织内水分子的随机运动（扩散），生成反应组织微观结构的弥散 张量图像。通过分析弥散张量，可以评估组织的微观结构、纤维排列和细胞外 液的流动性。
骨肿瘤与肿瘤样病变
DTI技术可以检测到骨肿瘤和肿瘤样病变，为疾 病的诊断和治疗提供根据。
3
骨质疏松与骨折
DTI技术可以检测到骨质疏松和骨折的特殊，为 疾病的诊断和治疗提供根据。
PART 05
DTI弥散张量成像在心血 管系统的应用
心肌纤维束形态研究
心肌纤维束形态研究
DTI技术可以无创地评估心肌纤维束的形态和方向，对于理解心脏解剖结构和功能具有 重要意义。通过分析心肌纤维束的排列和走向，有助于揭示心肌病变的病理生理机制。
磁共振和弥散张量成像课件
在此添加您的文本16字
缺点比较
在此添加您的文本16字
DTI：对脑灰质病变的评估能力有限；对磁场均匀性要求 高。
在此添加您的文本16字
MRI：对脑白质纤维束完整性的评估能力有限；需要注射 对比剂。
DTI与MRI的联合应用
联合应用的优势
可以相互补充，全面评估脑组织的结 构和功能；提高诊断的准确性和可靠
01
, and the挣扎蔡一象: (L"0 (
02
,ux️“ zy. ch the mainchipus. re -chip
03
...IR. ones Gel, chip onchipengis on (sarris, chip on, on the ones.una
04
IRCA dynamic KITIM 商业.]( on
DTI的主要参数
扩散系数（ADC）：描述水分子的扩 散程度，与组织的微观结构有关。
相对各向异性（Relative Anisotropy, RA）：衡量扩散系数的不均匀性，反 映组织结构的复杂性。
纤维方向（Fiber Orientation）：反 映组织中纤维束的走向，对于脑白质 纤维束的追踪和重建具有重要意义。
磁共振和弥散张量成像课件
目录
• 磁共振成像（MRI）基础 • 弥散张量成像（DTI）基础 • DTI在临床诊断中的应用 • DTI与MRI的比较和联合应用 • DTI的局限性及解决策略
01
磁共振成像（MRI）基础
MRI的工作原理
核磁共振现象
利用原子核的自旋磁矩在强磁场 中的进动，通过射频脉冲激发产 生磁共振信号，经过接收和转换
• . onesiric ( ,披 into夫' opposite of the: 只不过 ballander,ARS' of dis reliable ones of into ,,M1 exclusive into , ,,<%摊 into an , Pass into into into , howeverrote aw system, ,:,“ Mir
磁共振和弥散张量成像
4
狭义的功能磁共振成像
特指血氧饱和水平依赖成像（ blood oxygen level dependent ，BOLD）
静息态（活动）和任务态（激活）
ps：ASL-fMRI（脑血流变化）
血红蛋白对磁场影响不同：脱氧血红蛋白属 顺磁物质，引起加权像信号减低。氧合血红 蛋白是抗磁性物质，可增加加权信号强度。
当氧合／脱氧血红蛋白的比例增加时，或说 脱氧血红蛋白含量减少，其T2缩短效应减弱， 表现为延长。在加权像上表现为信号增强， 故而神经元活动区的加权像信号即高于非活 动区。
8
RS-fMRI应用
12
13
DTI的基本原理
DTI是在DWI(Diffusion weighted imaging)技术基础上发展起来
在三维空间内定时定量地分析组织内水 分子弥散特性
各向同性（isotropy） 各向异性 (anisotropy)
14
DTI的基本原理
15
DTI的基本原理
各向同性
DTI利用弥散张量场中的各向异性扩散 的方向信息来追踪神经通路的走行，从 而得到脑白质中神经纤维和功能束的走 行方向和立体形态
18
DTI研究
定量研究—常用指标包括：ADC、MD、 FA、RA、VR
纤维束追踪技术—用于显示脑白质中神 经系统纤维和功能束的走行方向和立体 形态
19
DTI的定量研究
内容
1.静息态功能磁共振（RS-fMRI)的原理 及应用。
2.弥散张量成像（DTI)的原理及应用。
3. RS-fMRI和DTI联合应用。