磁共振和弥散张量成像

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常规磁共振成像及磁共振弥散张量成

学术论著中国医学装备2022年12月第19卷第12期 China Medical Equipment 2022 December V ol.19 No.12*基金项目：四川省医学会骨(尚安通)专项科研课题(2019SAT17)“定量动态对比增强MRI对下肢良恶性肌骨肿瘤的鉴别诊断价值研究”①西南医科大学附属中医医院介入诊疗科四川泸州 646000②资阳市第一人民医院骨科四川资阳 641300 *通信作者：******************作者简介：徐书豪，男，(1995- )，硕士，医师，从事医学影像学与核医学研究工作。

[文章编号] 1672-8270(2022)12-0076-04 [中图分类号] R445.2 [文献标识码] AValue of differential diagnosis MRI and MR-DTI on musculoskeletal tumor/XU Shu-hao, SI Guang-yan, ZHANG Xun, et al//China Medical Equipment,2022,19(12):76-79.[Abstract] Objective: T o investigate the value of differential diagnosis of magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion tensor imaging (DTI) on benign and malignant lesions of musculoskeletal tumor. Methods: 43 patients with musculoskeletal tumors admitted to hospital were selected as the subjects. All of them underwent MRI and DTI scan, and the imaging results of two kinds of examination methods were observed. The histopathological results were used as the golden standard, and the detectable rate, diagnostic accuracy, missed diagnosis rate, misdiagnosis rate, sensitivity and specificity of two kinds of examination methods on the benign and malignant lesions of musculoskeletal tumors were compared. Results: In 43 patients with musculoskeletal tumors, 19 cases were benign musculoskeletal tumors and 24 cases were malignant musculoskeletal tumors. The apparent diffusion coefficient(ADC) value of the solid area of benign tumor was significantly larger than that of malignant tumor (t =2.140, P <0.05), but the fractional anisotropy (F A) value and ratio anisotropy (RA) value of the solid area of benign tumor were significantly lower than these of malignant tumor (t =8.776, t =5.049, P <0.05), respectively. The ADC value, F A value and RA value of the marginal zone of benign tumor were significantly smaller than these of malignant tumor (t =2.239, t =3.307, t =4.327, P <0.05), respectively. The detectable rate, diagnostic sensitivity and specificity, and the diagnostic accuracy of DTI for benign and malignant tumors were significantly higher than those of MRI (x 2=3.414, x 2=6.454, x 2=4.892, x 2=11.333, P <0.05), respectively. In addition, the missed diagnosis rate and misdiagnosis rate of DTI were significantly lower than those of MRI (x 2=4.892, x 2=6.454, P <0.05), respectively. Conclusion: Both MRI and DTI can be used to effectively diagnose musculoskeletal tumors, while the diagnosis of DTI for musculoskeletal tumors and the identification of that for benign and malignant lesions is superior to MRI. DTI can be used as the effective method of preoperative diagnosis for musculoskeletal tumors.[Key words] Musculoskeletal tumor; Benign and malignant lesions; Magnetic resonance imaging (MRI); Diffusion tensor imaging (DTI); Differential diagnosis[First-author’s address] Department of Interventional Diagnosis and T reatment, The Affiliated T raditional Chinese Medicine Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, China.[摘要] 目的：分析磁共振成像(MRI)及磁共振弥散张量成像(DTI)对肌骨肿瘤良、恶性病变的鉴别诊断价值。

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。

磁共振弥散加权成像和弥散张量成像

❖ b值受灌注影响大，小b值主要反映局部组织的微循环血流灌注，测得的ADC值不稳定。b=0产生无弥散权中的T2像。
❖ 大b值所测得ADC值受血流灌注影响小，较好反映组织内水分子的弥散运动。 ❖ 即b值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的信噪比相应的下降。 ❖ 通常b值取1000s/mm3，成二组图像：b=0和b=1000。
❖ DWI定量分析
弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织中分子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、RF脉冲等因素均可影响测得的弥散系数。
❖ 表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC)—DWI上测得的生物组织整体结构特征的弥散系数，反映水分子弥散和毛细血管微循环（灌注）的人工参数。ADC是水分子移动的自由度。在正常脑组织中，水分子向三维空间各个方向扩散的量不同，存在各向异性扩散，水分子在平行于神经纤维的方向较垂直其方向上更易扩散。因此取三个不同方向的DWI上所测的ADC平均值，便可消除各向异性的干扰。
❖ RA（相对各向异性度，relative anisotropy) ❖ VR（容积比，volume ratio)
❖ 弥散张量的示踪(trace)或平均弥散图需要联合应用相应的示踪ADC和FA图进行评价。
❖ 在ADC图中，信号强度与ADC值呈正比，因此脑脊液为高信号而脑实质为低信号。
❖ 在FA图中，脑白质各向异性最大，表现为高信号；相反，各向异性最低的脑脊液则表现为低信号。
❖ 成像基础
弥散张量是指水分子弥散的各向异性、不均匀性组织弥散特征。DWI只有ADC一个标量来描述弥散，只代表弥散梯度磁场施加方向上水分子的弥散特点，而不能完全、正确地评价不同组织各向异性的特点。

磁共振和弥散张量成像课件

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缺点比较
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DTI：对脑灰质病变的评估能力有限；对磁场均匀性要求高。
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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
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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
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磁共振弥散张量成像（DTI）在颅脑疾病诊断中的应用

磁共振弥散张量成像（DTI）在颅脑疾病诊断中的应用磁共振弥散张量成像(DTI)在颅脑疾病诊断中的应用弥散张量成像(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。

磁共振弥散张量成像( diffusion tensor imaging,DTI) 是弥散加权成像 ( diffusion weighted imaging,DWI)的发展和深化, 是当前惟一的一种能有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法。

到2015年主要用于脑部尤其对白质束的观察、追踪, 脑发育和脑认知功能的研究, 脑疾病的病理变化以及脑部手术的术前计划和术后评估。

衡量弥散大小的数值称为弥散系数，用D表示，即一个水分子单位时间内自由随机弥散运动的平均范围，单位是mm2/s。

D值越大，水分子弥散运动越强。

表观弥散系数ADC只代表弥散梯度磁场施加方向上水分子的弥散特点．而不能完全、正确地评价不同组织各向异性的特点。

DTI是弥散成像的高级形式, 可以定量地评价脑白质的各向异性主要参数【平均弥散率】（mean diffusivity MD），MD反映分子整体的弥散水平（平均椭球的大小）和弥散阻力的整体情况。

MD只表示弥散的大小，而与弥散的方向无关。

MD 越大，组织内所含自由水分子则越多。

【各向异性程度】反映分子在空间位移的程度，且与组织的方向有关。

用来定量分析各向异性的参数很多，有各向异性分数（fractional anisotropy，FA）、相对各向异性（relative anisotropy ，RA）、容积比指数（volume ratio ，VR）等。

磁共振弥散张量成像.

在纯水中，分子在所有方向的扩散一致，称为各向同性（isotropic diffusion）,可用扩散球形体表示。
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

dti名词解释影像学

DTI在医学上是磁共振成像中弥散张量成像序列的简称。

弥散张量成像是核磁共振检查中一种特殊序列，是一种用于研究人体组织内水分子的扩散性质的成像技术。

DTI通过测量水分子在组织中的扩散方向和速率，可提供关于细胞结构和组织纤维的信息。

它在神经科学研究中特别有用，可用于研究大脑的结构连接、神经纤维损伤和疾病等领域。

弥散张量成像可以清晰显示大脑中白质的神经纤维，如内囊、丘脑等，为脑膜炎、颅内肿瘤、脑梗死等疾病的诊断和预后评估提供了有价值的依据，也是一种研究脑组织结构的重要无创伤工具，在脑神经、大脑发育等方面的研究重应用前景广阔。

此外，磁共振检查还有很多序列，平扫(T1，T2)和增强、弥散加权成像(DWI)、磁共振波谱成像(MRS)、磁敏感加权成像(SWI)、灌注成像(PWI)等，可以根据不同的情况，选择适合病情的检查方式。

核磁弥散张量成像弥散系数

核磁弥散张量成像弥散系数核磁共振扫描技术（NMR）已成为临床和科学研究中非常重要的工具之一。

其中，核磁弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一种常见的核磁共振成像技术，用于测量水分子在生物组织中的弥散程度和走向。

这种技术不仅可以提供微观组织结构的信息，还可以用于研究神经系统的结构与功能之间的关系。

在DTI中，最常用的参数是弥散系数（diffusion coefficient），用于描述水分子在组织中的弥散情况。

弥散系数是衡量分子自由扩散的速率，可以反映组织的微观结构特征。

主要包括平均弥散系数（mean diffusion coefficient）和各向异性弥散系数（anisotropic diffusion coefficient）。

平均弥散系数（ADC）是指在所有方向上测量的弥散率的平均值。

它可以用来评估组织中水分子的分散程度，常用于研究脑组织中的病变或损伤。

各向异性弥散系数（ADC）是指沿特定方向测量的弥散率与垂直于该方向的弥散率之比。

它可用于测量水分子在组织中的走向和固定程度，常用于研究神经纤维束的定位和纤维束的连接性。

DTI中的弥散系数与组织的微观结构特征有关，例如细胞膜的通透性、细胞排列的有序性、组织纤维的密度等。

通过测量组织中的弥散系数，可以对组织的完整性、纤维结构和微观结构的异常进行评估，进而为临床诊断和治疗提供重要信息。

弥散系数在医学研究中具有广泛应用，特别是在神经科学领域。

它可以用于研究脑白质的病变与退化、白质损伤与修复、脑卒中和肿瘤等疾病的诊断与治疗。

此外，弥散系数还可以用于研究癫痫、多发性硬化症、帕金森病和阿尔茨海默症等神经系统疾病的发病机制和变化。

除了以上介绍的平均弥散系数和各向异性弥散系数外，核磁弥散张量成像还可以生成其他参数，如扩散张量、扩散图像和方向编码散弹激发（diffusion-weighted imaging，DWI）等，这些参数都在各自的应用领域中发挥着重要的作用。

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。
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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)

弥散磁共振成像和弥散张量成像的关系

弥散磁共振成像和弥散张量成像的关系弥散磁共振成像（DWI）和弥散张量成像（DTI）这两个词一听就让人觉得有点儿高深莫测，仿佛一下子被丢进了一个医学的迷宫。

不过呢，别急，今天我们就一起来聊聊这两个看似难懂的东西，轻松搞懂它们之间的关系。

得说说弥散磁共振成像（DWI）到底是个什么玩意儿。

简单来说，它是通过磁共振扫描来观察水分子在组织里是怎么“弯弯绕绕”地动的。

你可以想象水分子就像是小小的“快递员”，它们在身体各个部位搬运各种物质，而它们的运动轨迹，特别是运动的方向和速度，就能告诉我们很多有用的信息。

比如，在脑部扫描时，DWI就能告诉我们有没有哪里出现了问题，比如脑中风的症状就是水分子的运动变慢了。

所以，DWI的主要作用就是通过观察水分子的运动情况，帮我们找出身体里潜在的问题。

简而言之，DWI让我们看到的是“水分子跑得快不快”的情况。

可是，DWI只能告诉我们水分子的运动情况，没法给我们太多关于运动方向的细节。

这就是弥散张量成像（DTI）登场的时候了。

DTI可是比DWI更厉害的小伙伴。

DTI 不仅能告诉我们水分子运动的速度，还能告诉我们它们是往哪个方向运动的。

想象一下，你现在站在一条宽阔的街道上，DWI就像是告诉你人群是走得快还是慢，而DTI则能告诉你人群是往左走还是往右走，甚至是是不是有些人停下来在原地转圈。

听起来是不是很酷？DTI的原理也就这么简单：通过观察水分子在不同方向上的扩散情况，我们就能得知水分子更倾向于在哪个方向上运动。

脑白质的纤维走向、神经通路的方向，DTI都能帮我们精准揭示。

这两个技术虽然看似不同，但其实它们是“亲戚”关系。

DWI是DTI的基础，DTI是DWI的“升级版”。

DWI就像是一个简单的速写，它快速告诉你问题在哪，而DTI则像是精细的画作，告诉你问题的细节。

两者结合在一起，就能为我们提供更全面、更准确的信息。

比如在脑部疾病的诊断上，DWI可以告诉医生脑部是否有梗塞，DTI则能进一步分析大脑内的神经纤维是否受损，帮助我们更好地判断病情。