DTI--弥散张量成像

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【基础理论】弥散张量成像（DiffusionTensorImage,DTI）

【基础理论】弥散张量成像（DiffusionTensorImage,DTI）展开全文弥散张量成像（Diffusion tensor image, DTI），是通过测量水分子的弥散过程来评价生物组织结构和生理状态，被公认为当前最有吸引力的无创性检查方法。

使用这种方法可获得检测脑白质组织的完整性的量化图，以及辨别脑纤维束三维宏观结构图（如，脑皮层下灰质核的投射区及皮层间的纤维连接）。

最近，有报道使用DTI 评价脑白质的解剖结构和病变进程，虽然这种方法在研究脑白质方面具有很大潜力，但要成为一种临床上常规使用方法仍有一些困难。

本部分将讲述如何计算有效弥散张量（D eff），并讨论数据采集、计算及图象产生的相关问题，同时也将展示一些经验，包括使用量化图和白质束图来评价脑白质和鼠大脑发育过程中的形态改变。

DTI测量中的基本概念矢量通常可以用箭头表示，如对于速度，箭头的方向描述运动的方向，而箭头的长度可以描述运动的速率(m/s)。

这种箭头在数学的描述就可以有3个独立的数字来代表：长度或两个角度，或是三维坐标 (x, y和z轴)。

流动的液体能够通过各个位置上速度矢量进行描述，每一点上的矢量在空间上分布将构成矢量场。

1各向异性和各向同性组织内水分子的随机位移通常受到介质组织结构和生理因素的影响，如果在介质组织中水分子的弥散在所有的方向都是相同的，经过一定时间的弥散后水分子的弥散轨迹将成一个球形，此种弥散过程称为各向同性；相反，如果各方向的弥散相互独立，则称为各向异性，这种情况下水分子经过一段时间的弥散会在空间分布上形成一个椭球（图1）。

扩散的特性能够通过三维椭球图来描述，这需要6个独立的数字来定义方向和椭球轴的长度。

水分子在脑白质中的弥散在三维空间上是各向异性的，主要是由于脑白质神经纤维束在宏观和微观上的结构特点，如髓鞘、轴突和纤维束等对水分子弥散的限制作用，使水分子的弥散过程在空间上表现为椭球形。

通过评估椭球的特点，即可获得有关脑白质的生理和结构（如解剖和组织病理学）信息。

DTI弥散张量成像

神经内科：用于脑卒中、帕金森病等神经系统疾病的诊断和治疗
精神科：用于精神分裂症、抑郁症等精神疾病的诊断和治疗
康复医学：用于脑损伤、脊髓损伤等疾病的康复治疗
3
技术进步与创新
更高分辨率：提高图像质量，更清
01
晰地显示组织结构更快扫描速度：缩短扫描时间，提
02
高检查效率更精确定量分析：对组织结构进行
DTI弥散张量成像可以帮助医生确定肿瘤的侵袭范围，为放疗和化疗提供准确的信息。
DTI弥散张量成像可以帮助医生确定肿瘤的复发和转移情况，为后续治疗提供准确的信息。
01
02
03
04
其他医学领域应用
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
神经外科：用于脑肿瘤、脑血管病变等疾病的诊断和治疗
提高成像速度：通过并行计算和分布式计算技术，缩短成像时间
降低成像成本：通过优化成像设备和算法，降低成像成本，提高成像效率
提高成像质量：通过优化成像设备和算法，提高图像质量，减少伪影和噪声
03
更精确的定量分析更广泛的应用领域：拓展DTI弥散
04
张量成像在更多疾病和领域的应用
临床应用拓展
神经系统疾病：如脑卒中、阿尔茨海默病、帕
金森病等
肿瘤学：如脑肿瘤、乳腺癌、前列
腺癌等
心血管疾病：如心肌梗死、心律失常等
运动医学：如运动损伤、康复治疗等
提高成像精度与速度
提高成像精度：通过优化算法和硬件设备，提高图像分辨率和信噪比
优势：能够提供更精确的脑组织结构信息，有助于早期诊断和治疗
技术原理：通过测量水分子扩散方向和速度，构建脑组织结构图

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。

DTI（弥散张量成像）简介及原理（转）

DTI（弥散张量成像）简介及原理（转）磁共振弥散张量成像技术是利用水分子的弥散各向异性进行成像,可用于脑白质纤维研究,常用扫描技术包括单次激发平面回波成像(EPI),线阵扫描弥散成像, 导航自旋回波弥散加权成像(LSDI),半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像等.每种成像技术各有其优缺点,EPI扫描时间短,图像信噪比高,但存在化学位移伪影、磁敏感性伪影、几何变形;LSDI精确度高,几乎无伪影及变形,但扫描时间过长;导航自旋回波弥散加权成像运动伪影少,但扫描时间长;半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像扫描时间短,但图像模糊.综合比较,单次激发平面回波成像是用于临床研究较适宜的方法.1827 Robert Brown 首次发现弥散现象1950 Hanh 从理论上提出用自旋回波测量水分子弥散过程的方法1985 Taylor 和 Bushel 首次实现磁共振弥散成像1986 Denis LeBihan 首次将磁共振弥散成像应用于活体1990 Michael Moseley 发现弥散成像在早期脑缺血诊断中的价值1996 首次实现人脑弥散张量成像1999首次实现人脊髓弥散张量成像一、弥散张量成像的基本原理弥散张量成像(DTI)是利用弥散加权成像技术改进和发展的一项新技术，弥散张量不是平面过程，以三维立体角度分解，量化了弥散各向异性的信号数据，使组织微结构更加精细显示，弥散需要用张量显示，扫描应用多个梯度场方向，现用6-55个方向。

DTI：弥散具有方向依靠性，分子向各个方向弥散的距离不相等，则成为各向异性(anistrophic)。

而DWI则为水分子弥散的方向相一致，即相同性。

弥散张量成像的原理：在完全均质的溶质中，分子向各方向的运动是相等的，此种弥散方式为各向同性(isotrophic)，其向量分布轨迹成一球形，而另一种弥散是在非均一状态中，分子向各方向运动具有方向依靠性，分子向各方向弥散的距离不相等，称为各向异性（anisotrophic）,其向量分布轨迹成一椭圆形。

磁共振弥散张量成像(DTI)在脑梗死前期诊断中的应用

摘要：目的：研究磁共振弥散张量成像技术（DTI）在脑梗死前期中的应用。

方法：对9例受检者进行FA、RA、ADC值测量。

结果：FA值、RA值、ADC值比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。

结论：在脑梗死前期的影像诊断中，DTI技术能够敏感地发现病变，客观地测量FA、RA、ADC值，将病变的量化，从而为临床治疗和预后评价提供有价值的资料。

关键词：磁共振弥散张量成像（DTI）；脑梗死；诊断应用在早期发现脑梗死方面，脑MRI检查对于脑干及小脑的病灶尤为有效。

MRI弥散成像DWI能够较直观地反映出新的梗死病变。

在缺血性脑梗死早期诊断中的作用十分突出，鉴别诊断优势明显，随着超高场强超导磁共振设备投入临床应用，磁共振弥散加权成像（DWI）的应用更加广泛，在每个体素中利用DTI获取的数据构造一个弥散张量，通过弥散张量的特征值以及特征向量来反映水分子的弥散特性[1]。

这对于提高患者的生存质量，减少脑梗死并发症，具有重要作用，为临床治疗以及预后评价提供非常有价值的影像学资料。

1 资料与方法1.1 一般资料：受检者共有9例，其中男5例，女4例，年龄46～72岁，平均61岁。

所选患者均伴有不同程度的头痛和头晕症状，其中有3例伴有一侧肢体麻木无力的症状。

在MRA发现一侧大脑中动脉重度狭窄6例，一侧大脑中动脉闭塞3例。

进行常规了MRI扫描检查，T1W/SE序列，DWI序列，双侧大脑半球均未发现明显病变。

1.2 检查方法1.2.1 工作原理：在脑白质中，因为髓鞘的阻挡，水分子的弥散与纤维走行因受限性而是一致的，具有很高的各向异性[2-3]。

DTI是检测白质纤维内水分子扩散的各向异性和扩散的程度再通过后处理技术计算得出FA值（各向异性分数）以及ADC值（表观弥散分数），利用图像重建，能够比较清楚的显示白质纤维束的走形方向和分布以此评价纤维束的完整性，DTI也是当前唯一一种无创性描绘神经纤维走向的技术。

1.2.2 扫描准备：在检查前称量所有人员体重，询问并检查其体内是否有金属物体，询问能否耐受较长时间的检查，排除幽闭恐惧症。

DTI弥散张量资料讲解

要描述水分子的空间弥散情况，引入了张量的概念，脑白质中每一个体素的各向异性扩散过程就可以用张量 D表示。需要用一个二维矩阵表示：
DTI就是一种用数学的方法来表示脑组织内水分子弥散的各项异性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DTI量化参数
平均弥散系数（ADC）部分各向异性指数（FA）相对各向异性（RA）容积比（VR）
DTI弥散张量
弥散张量成像（DTI）
DTI是一种通过DWI技术改进和发展，以三维形式显示神经纤维束的走行方向一项技术。是无创性评价白质纤维束之间的联系及其病变的一种技术
弥散
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。弥散是一物理过程，其原始动力为分子所具有的热能。
FA 图
额桥束皮丘束
外囊
胼胝体
扣带回
扣带回胼胝体内囊前肢内囊后肢（皮质脊髓束，皮质球束,皮质桥脑束）
视放射
FA 图上不能显示各神经束的走行方向
彩色编码FA图
额桥束皮丘束
外囊
胼胝体
扣带回
扣带回胼胝体内囊前肢
内囊后肢（皮质脊髓束，皮质球束,皮质桥脑束）
视放射
彩色编码的FA 图上能显示各神经束的走行方向，红色=左右走行，绿色=前后走行，蓝色=上下走行
基本原理
人体内的水分子同体外水分子的运动不同，它不仅受组织细胞本身特征的影响，而且还受细胞内部结构的影响。
在具有固定排列顺序的组织结构中，如神经纤维束。水分子在三维空间内各个方向上扩散运动的快慢不同，水分子通常更倾向于沿着白质纤维束走行的方向进行扩散，而很少沿着垂直于白质纤维束走行的方向进行扩散，这种具有方向依赖性的扩散即称为扩散的各向异性，其运动轨迹近似一个椭球体。椭球体的半径称为本征向量，其中最大半径称为主本征向量。

DTI弥散张量成像

血管源性水肿脑梗死亚急性期升高 eADC图亚急性或慢性病变
MD
MD—平均弥散率
MD=(λ1+λ2+λ3)/3（等于平均ADC？？）特征值对应特征向量
大小、方向
平行于纤维走向的MD>垂直的MD
FA
•
FA优势
各向异性的参数有很多，目前临床上，应用较多的是 FA 值
FA 图像可以提供较好的灰白质对比，易选择感兴趣区，使得所测量的 FA 值较准确
FA 值不随坐标系统旋转方向的改变而改变
FA 值是组织的物理特性，在同一对象不同
RA
•
RA、FA比较
FA值（图像）运用最为广泛，灰白质对比度高
大脑不同白质区、年龄、性别差异会导致 FA值不同
RA可以减少个体生理因素差异
RA值相对于FA，能表现出各向同异性对比
VR
•
正常人和脊髓损伤
DTI运用
脑梗死脑肿瘤脑白质病变性性疾病感染性病变大脑发育过程
脑梗塞脑肿瘤
胶质瘤脑膜瘤
ADC降低， FA升高
ADC,FA均降低 ADC升高， FA降低
正常白质：低ADC值，高FA值
肿瘤组织和周围水肿：高ADC值，低FA值
良性：ADC值较正常ADC高，FA值轻度降低
恶性：ADC值较正常ADC低，FA值轻度降低
ADC
自由水的ADC值大约为2.5x10-3mm2/S 正常脑组织的ADC值为0.7-0.9x10-3mm2/S 脑组织急性病变的ADC值多为降低脑组织亚急性或慢性病变的ADC值多为升高 ADC：0.4x10-3mm2/S —— 2.5x10-3mm2/S
病变
ADC值变化高信号所属类型

FrontiersinNeuroscience：弥散张量成像（DTI）研究指南

FrontiersinNeuroscience：弥散张量成像（DTI）研究指南弥散张量成像（DTI）的研究越来越受到临床医⽣和研究⼈员的欢迎，因为它们提供了对脑⽹络连接的独特见解。

然⽽，为了优化DTI的使⽤，必须考虑到⼏个技术和⽅法⽅⾯的问题，因为这些问题会影响到DTI研究结果的准确性和可重复性。

本⽂由葡萄⽛学者发表在Frontiers in Neuroscience杂志。

这些⽅⾯包括：采集协议、伪影处理、数据质量控制、张量重建算法、可视化⽅法和定量分析⽅法。

此外，研究⼈员和/或临床医⽣还需要考虑并决定DTI分析流程每个阶段最适合的软件⼯具。

在此，本⽂作者提供了⼀个简单的流程指南，涵盖了弥散张量成像数据处理⼯作流的所有主要阶段。

本指南的⽬的是帮助新⽤户解决分析中最关键的障碍，并进⼀步⿎励使⽤DTI⽅法进⾏研究。

背景介绍：弥散加权成像（DWI）是基于不同组织的⽔扩散速率不同的常规磁共振成像的变体。

它是⼀种⾮侵⼊性的⽅法，对组织结构内的⽔运动具有⽆与伦⽐的敏感性，该⽅法只需使⽤现有的核磁共振技术，不需要新设备、造影剂或化学⽰踪剂。

扩散张量模型的引⼊使⼈们能够间接测量扩散张量成像（DTI）的各向异性程度和结构⽅向。

DWI是指采集图像的对⽐度，DTI则是DWI数据集的⼀种特殊的建模⽅法（这是两个最基本的概念，⼀般来说我们的图像采集就是DWI图像，如果采⽤DTI⽅法进⾏扩散张量重建，就会说DTI）。

DTI原理和基本概念在已有⽂献中已经得到了⼴泛的描述和回顾。

概括地说，DTI背后的基本概念是⽔分⼦在不同组织中的扩散是不同的，这取决于该组织的类型、完整性、结构和组织屏障的存在，通过对⽔分⼦弥散运动的观测可以给出了它所在组织的⽅向和数量，从⽽得出各向异性的信息。

通过DTI分析，可以推断出每个体素的分⼦扩散速率[平均扩散率（MD）或表观扩散系数（ADC）]、扩散⽅向[分数各向异性（FA）]、轴向（沿扩散主轴的扩散速率AD）和径向扩散率（RD）。

磁共振弥散成像的基本原理及临床

磁共振弥散成像的基本原理及临床磁共振弥散成像的基本原理及临床顾雅佳一、磁共振弥散成像的基本概念1．弥散（diffusion）：是描述小分子在组织中微观运动的物理概念，是分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移动，即布朗运动，单位为mm2/s。

2．受限弥散：弥散在生物体内的表现。

弥散运动将使溶液系统中的浓度梯度逐渐消失。

但是，在生物体中细胞内外或小器官内外却能保持不同的化学环境，这是由细胞膜的屏障作用决定的，也就是说，膜有阻碍分子自由通过的功能，从而使有些分子的跨膜弥散受到限制。

受限弥散构成了弥散成像的基础。

3．弥散加权成像（diffusion-weighted MR imaging，DWI）：人体中70%是水，通常所说的弥散主要指水分子或含水组织的弥散。

MR通过氢质子的磁化来标记分子而不干扰它的弥散过程。

在任一常规MR成像序列中加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像，可以对组织中水分子的弥散行为直接进行检测。

人体内水分子弥散运动速率与状态呈微米数量级的运动变化，与人体组织细胞的大小处于同一数量级。

因此，弥散加权成像使MRI对人体的研究深入到细胞水平的微观世界，反映着人体组织的微观世界几何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。

4．弥散张量成像（difussion tensor imaging，DTI）：在均质的水中，水分子的弥散运动是一个三维的随机运动，在不同的方向上弥散程度相同，称为各向同性（isotropic）。

而在人体组织中，水分子在三维空间的弥散要受多种局部因素如细胞膜及大分子物质的影响。

尤其在有髓鞘的神经纤维中，水分子沿轴突方向的弥散速度远大于垂直方向的弥散，此种有很强方向依赖性的弥散，即弥散的各向异性(anisotropic)，即水分子的活动在各个方向上其弥散规律不是随机均等的，而是有弥散方向的不均匀性。

这个现象在脑白质、骨骼肌、心肌等多种组织中均可见到。

各向异性的程度用量化指标来测定，并用向量图或彩色编码来表示即为弥散张量成像。

磁共振弥散张量成像（DTI）在颅脑疾病诊断中的临床应用

磁共振弥散张量成像（DTI）在颅脑疾病诊断中的临床应用摘要：目的：评价磁共振弥散张量成像（Diffusion Transformation Imaging, DTI）对颅脑疾病的诊断意义。

方法：参与到本次研究的患者均是来自我院在2020年12月-2023年12月收治的颅脑损伤患者，共计70例患者，所有患者的检查方式均是DTI，同时选取同期进行体检的70位健康检查者作为对照分析。

结果：观察组的各数值明显优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。

结论：磁共振弥散张量成像在颅脑疾病的诊断中具有操作简便，无创，准确率高等特点，是一种值得在临床中广泛使用的方法。

关键词：磁共振弥散张量成像；颅脑疾病；临床应用引言在功能磁共振成像中磁共振弥散张量成像是非常关键的技术，其利用水分子的弥散食物特性，实现对体素内中不同方位的弥散特性的定量检测，从而实现对体素内组织中水分子扩散行为的定量检测。

弥散张量成像技术可对病变部位的结构完整性、病理变化以及结构与功能的相关性进行评估。

本文着重介绍了弥散张量成像技术在颅脑疾病中的应用。

1资料和方法1.1一般资料本文选取本院在2020年12月-2023年12月间住院的颅脑损伤病人70名作为观察组，同时选取同期进行健康体检的70名人员作为对照组。

观察组45名男性，25名女性；患者年龄21-60岁，平均年龄为（32.36±11.58）岁。

对照组中36名男性和34名女性；患者年龄20-59岁，中位（31.29±12.08）岁。

两组病人都是处于昏迷状态，受伤后持续6小时以上，并且排除严重脏器疾病，内分泌疾病，代谢疾病，器质性脑病，且没有任何一位患者有过颅脑疾病手术的经历。

经过对比分析两组间的性别，年龄方面并没有明显差异，具有可比性，本研究经过本院伦理委员会审批通过，所有患者及其家属均对本研究知晓且签署知情同意书。

1.2方法应用磁共振弥散张量成像技术对70例颅脑损伤病人和70名正常体检者进行检测并对其结果进行对照分析。

弥散张量成像临床价值

弥散张量成像临床价值弥散张量成像，这个名字听起来有点儿高大上，但别担心，我来给你说说它的临床价值，绝对让你听得明白。

想象一下你的大脑，里面有无数的神经纤维，它们就像一张复杂的网，互相连接，传递信息。

弥散张量成像，简称DTI，就是一种能帮我们看到这张“网”的神奇技术。

是不是感觉像在看科幻电影？对，就是这么酷。

这项技术可不是随便玩的，咱们可得认真对待。

它可以帮助医生诊断一些神经系统的疾病，比如中风、肿瘤，甚至是阿尔茨海默病。

想象一下，医生用DTI就像拿着一把钥匙，打开了一扇门，透过那扇门，他能看到你大脑里那一根根神经纤维的走向、密度。

这种技术就像是给你的脑子装了个高清摄像头，清晰又直观，瞬间就能了解到你的大脑到底“工作”得怎么样。

咱们会听到“早发现早治疗”的老话。

DTI恰恰能帮助实现这一点，尤其是在中风患者的诊断中。

中风往往是个不速之客，它来得突然，大家都没准备好。

可是如果能通过DTI提前看到潜在的风险，那就好比给了医生一双透视眼，让他们能够在第一时间采取措施。

想想看，这可不就是让患者多了一条生路吗？再说说肿瘤，肿瘤这东西真是令人心烦意乱。

很多时候，传统的成像方法只能给我们一个大致的轮廓，像是给我们一幅模糊的画。

但DTI呢，它可以帮助医生更好地了解肿瘤周围的神经组织。

就像是在一片丛林中开辟出一条小路，让你看清楚前方的危险和机会。

有了这些信息，医生能做出更精准的治疗方案，甚至在手术时也能更加小心翼翼，减少对健康组织的伤害。

DTI的魅力还不仅于此。

它对那些神经退行性疾病，比如阿尔茨海默病也大有帮助。

通过观察大脑中神经纤维的变化，医生可以提早发现病症。

这个时候，治疗方案可以及时调整，患者的生活质量也能大大提升。

听起来是不是很神奇？就像是给未来装上了个GPS，让我们能找到最佳的治疗路线。

说到这里，可能有些朋友会问，DTI技术到底有多普及？现在呢，虽然在一些大医院和研究机构中已经开始应用，但还是有不少地方没能跟上步伐。

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
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磁共振DTI弥散张量成像课件
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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。

磁共振弥散张量成像技术原理及临床应用

正常人DTT
• 正常大脑半球白质纤维束主要分为三类： • 连合纤维（commisural fibers）：是连接两侧大脑半球皮质的纤维，如胼胝体（corpus callosum），左右走行在DEC图显示为红色。 • 联络纤维（association fibers）：是联系同侧半球各部分皮质的纤维，如扣带束（cingulate tract），前后走行在DEC图显示为绿色。 • 投射纤维（projection fibers）：是联系大脑皮层和皮层下结构的上、下行纤维，绝大部分经过内囊，如椎体束（pyramidal tract），上下走行在DEC图显示为蓝色。
脑梗塞病例
• 患者：女性 71岁右利手 • 主诉：发作性右侧肢体麻木、力弱半月余，加重1天 • 现病史：患者缘于半个月前无明显诱因开始出现右侧肢体麻木、力弱，伴头昏、耳鸣，上述症状反复发作，轻重不一，每次持续约1~5分钟不等。 • 体格检查：左侧肢体肌张力正常，肌力Ⅴ级；右侧肢体肌张力较高，上肢肌力IV＋，下肢肌力IV－。
肿瘤患者常规MR检查影像
T1WI
T2WI
DTI影像
FA
DWI
ADC
DEC
DTI测量结果
• 肿瘤灶： • So: 3149.00 - 3521.00 (3334.85/78.22) • FA: 0.07 - 0.40 (0.21/0.07) • ADC(x1k): 1.11 - 1.29 (1.20/0.04) • 小脑白质： • So: 1707.00 - 2266.00 (1986.43/125.97) • FA: 0.10 - 0.39 (0.21/0.06) • ADC(x1k): 0.60 - 0.77 (0.68/0.04) • 胼胝体： • So: 1125.00 - 1324.00 (1192.71/59.92) • FA: 0.64 - 0.77 (0.72/0.04) • ADC(x1k): 0.75 - 0.84 (0.80/0.04)

dtidwi]dti(弥散张量成像)简介及原理

[DTI/DWI]DTI(弥散张量成像)简介及原理磁共振弥散张量成像技术是利用水分子的弥散各向异性进行成像,可用于脑白质纤维研究,常用扫描技术包括单次激发平面回波成像(EPI),线阵扫描弥散成像, 导航自旋回波弥散加权成像(LSDI),半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像等.每种成像技术各有其优缺点,EPI扫描时间短,图像信噪比高,但存在化学位移伪影、磁敏感性伪影、几何变形;LSDI精确度高,几乎无伪影及变形,但扫描时间过长;导航自旋回波弥散加权成像运动伪影少,但扫描时间长;半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像扫描时间短,但图像模糊.综合比较,单次激发平面回波成像是用于临床研究较适宜的方法.(引自%26lt;%26lt;医学影像学杂志%26gt;%26gt;2006年04期王海燕, 赵斌, 于富华) 1827 Robert Brown 首次发现弥散现象1950 Hanh 从理论上提出用自旋回波测量水分子弥散过程的方法1985 Taylor 和Bushel 首次实现磁共振弥散成像1986 Denis LeBihan 首次将磁共振弥散成像应用于活体1990 Michael Moseley 发现弥散成像在早期脑缺血诊断中的价值1996 首次实现人脑弥散张量成像1999首次实现人脊髓弥散张量成像一、弥散张量成像的基本原理弥散张量成像(DTI)是利用弥散加权成像技术改进和发展的一项新技术，弥散张量不是平面过程，以三维立体角度分解，量化了弥散各向异性的信号数据，使组织微结构更加精细显示，弥散需要用张量显示，扫描应用多个梯度场方向，现用6-55个方向。

DTI：弥散具有方向依靠性，分子向各个方向弥散的距离不相等，则成为各向异性(anistrophic)。

而DWI则为水分子弥散的方向相一致，即相同性。

DTI--弥散张量成像

ADC
自由水的ADC值大约为2.5x10-3mm2/S
正常脑组织的ADC值为0.7-0.9x10-3mm2/S 脑组织急性病变的ADC值多为降低脑组织亚急性或慢性病变的ADC值多为升高 ADC：0.4x10-3mm2/S —— 2.5x10-3mm2/S
病变
细胞毒性水肿脑梗死急性期
Outline
DTI原理 DTI参数
ADC—表观弥散系数 MD—平均弥散率 FA—部分各向异性 RA—相对各向异性 VR—容积比 AI—各向异性指数
DTI的基本原理
3
DTI参数及其应用
ADC
eADC的图的信号对比度较ADC图高病变部位的边界显示清晰表现与DWI图像一致，符合临床观察习惯
变性性疾病
肌萎缩侧索硬化ALS
感染性病变
大脑发育过程
FA 图像可以提供较好的灰白质对比，易选择感兴趣区，使得所测量的 FA 值较准确 FA 值不随坐标系统旋转方向的改变而改变 FA 值是组织的物理特性，在同一对象不同时间、不同成像设备及不同对象间获得的数值具有可比性
RA
RA、FA年龄、性别差异会导致FA值不同 RA可以减少个体生理因素差异 RA值相对于FA，能表现出各向同异性对比度
血管源性水肿脑梗死亚急性期升高 eADC图亚急性或慢性病变
ADC值变化高信号所属类型
降低 ADC图急性病变
MD
MD—平均弥散率
MD=(λ1+λ2+λ3)/3（等于平均ADC？？）
特征值对应特征向量
大小、方向平行于纤维走向的MD>垂直的MD
FA
FA优势
各向异性的参数有很多，目前临床上，应用较多的是 FA 值