磁共振弥散张量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用(1)
磁共振弥散张量成像技术的应用与拓展
磁共振弥散张量成像技术的应用与拓展磁共振弥散张量成像技术（DTI）是一种常用于研究生物组织中水分子纤维方向和弥散状态的成像技术。
近年来，DTI技术已经逐渐成为神经科学研究领域的重要工具。
在脑科学研究中，DTI 技术可以用于研究各种神经疾病和脑损伤的影响，以及人类大脑的结构和功能。
磁共振成像是利用磁场和辐射场相互作用的物理现象，通过测量组织中水分子的弥散性和方向性来显示组织的结构。
DTI技术利用了这一原理，利用弥散张量计算水分子在组织中的方向和弥散状态。
通过在三维空间中显示弥散张量，可以获得影像中各种生物组织的纤维方向、纤维束的大小，以及组织的整体弥散性信息。
DTI技术通过测量水分子的弥散性和方向性，可以研究各种神经疾病和脑损伤的影响。
例如，DTI技术可用于研究脑白质的变化和神经元损伤。
这种损伤可能与脑损伤、老年痴呆症、多发性硬化症和其他神经退行性疾病有关。
DTI技术还可以用于研究神经元与非神经元细胞之间的连接。
这些连接对于大脑功能至关重要，因此DTI技术可以被应用于神经功能的研究。
DTI技术的应用不仅局限于脑科学领域。
例如，DTI技术也可以用于心脏等其他生物组织的研究。
研究人员利用DTI技术对心脏组织中的纤维束进行研究，以评估心脏的功能和疾病状态。
DTI 技术在癌症研究中也有应用，例如DTI技术可以用于调查乳腺癌细胞在大约5毫米的范围内的弥散状态，以及乳腺癌的生长和扩散方式。
尽管DTI技术已经成为一种常用的成像技术，但它仍然存在一些限制和挑战。
首先，DTI技术依赖于脑组织中的弥散系数，因此骨头或其他不弥散的组织会对DTI图像产生干扰。
此外，DTI技术还需要高自由度的渐进算法，对于数据处理的信噪比要求较高。
为了解决这些问题，研究人员已经开始将DTI技术与其他成像技术结合使用。
例如，DTI技术和fMRI技术可以结合使用，以研究神经元活动时的网络连接情况。
DTI技术也可以与脑电图（EEG）和磁脑电图（MEG）等技术结合使用，以研究大脑事件的时空动态。
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
否作为判断组织损害的时间及程度的一项独立的新指标， 有待 进一步研究。 &%&%& 腔隙性脑梗塞 腔隙性脑梗塞常由深穿支动脉阻塞引 起， K.)F+2/2’+*’* 则是一种深穿支动脉进行性纤维玻璃样变引起 的弥漫性白质变性， 常伴有多发小的腔隙梗塞灶。 A< 图的特 征性表现为白质各向异性的明显丧失和 <&? 的中度增加， 这 与轴索丢失和胶质增生相一致。 A< 的白质各向异性丧失与临 床表现特别是认知能力的损害程度有一定的相关性。 &%’ 脑白质病 （ :)B7’=B. G>B./+*’*， &%’%! 多发性硬化 :G） :G 具有多种形式 的 &90、 由于血 <&? 和 A< 信号变化。在急性期有增强的斑块， 管源性水肿、 脱髓鞘、 轴索脱失， 弥散明显增加， 在慢性期无强 化的斑块， 组织丢失增加了平均弥散值， 同时神经胶质增生和 轻度炎性反应使弥散降低。因此，A< 在急性期的斑块中要低 于慢性期的斑块， 而且在急性期和慢性期的鉴别中更加精确。
・ 文献综述・
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
盛复庚综述
磁共振弥散张量成像 （ &’(()*’+, -.,*+/ 0123’,3， &-0）主要用 来评价组织结构的完整性， 是功能磁共振成像的一个重要组成 部分。 ! !%! "#$ 的基本原理 磁共振弥散加权成像 （ &’(()*’+,45.’367.8 ’123’,3， &90）
［%］ 值在缺血的脑白质有显著降低， 在脑灰质无明显变化 。 I2,3
MRI在中枢神经系统的应用PPT课件
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静脉性血管瘤 48岁，男，头痛
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32岁，女，癫痫。 Sturge-Weber syndrome
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©2016 by American Society of Neuroradiology S. Galler et al. AJNR Am J Neuroradiol 2016;37:963-969
平山病
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正常腰丛神经
股神经(↑)、闭孔神经(△) GBS腰丛神经水肿及周
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©2016 by American Society of Neuroradiology S. Galler et al. AJNR Am J Neuroradiol 2016;37:963-969
Examples of a cervical (1A and 1B) and a thoracic (2A and 2B) spinal cord lesion detected on axial scans but missed by both raters on corresponding sagittal scans.
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CE-MRA
dwi基本原理及其在中枢神经系统中的应用
dwi基本原理及其在中枢神经系统中的应用
DWI（Diffusion weighted imaging）是一种MRI（Magnetic Resonance Imaging）技术，能够测量组织内水分子的自由扩散程度。
DWI原理基于布朗运动理论，即水分子在组织中不停地随机运动。
DWI采用梯度强度以及梯度方向不同来衡量水分子扩散方向和速度，这些信息被整合在一起形成图像，即DWI 图像。
DWI在中枢神经系统中的应用广泛，因为DWI可以反映大脑中白质和灰质的微结构和组织完整性。
白质病变、水肿和缺血性损伤等神经系统疾病都可以通过DWI检测到。
DWI对于急性缺血性脑卒中的早期诊断和治疗提供了重要的支持，因为发生脑卒中后，组织坏死开始导致扩散系数降低，DWI可以显示出白质区域的异常高信号或强度减低。
DWI还可以用于定位肿瘤和神经网络功能区域的准确识别，可以帮助医生提供更好的手术规划和处理。
弥散加权成像在中枢神经系统中的应用左鹏文档PPT学习教案
多形性胶质母细胞瘤 坏死囊变区ADC values ： 1.65–2.62 x 10-3 mm2/sec
第55页/共77页
脑脓肿
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胶质母细胞瘤vs化脓性脑脓肿
T2WI
T1WIC+
DWI
化脓性脑脓肿DWI 上脓腔显示为高信 号。
胶质母细胞瘤肿瘤已液化 之坏死腔在DWI上显示为 低信号。
常规MRI难于区别二者，DWI区别二者：敏感性 =93.3，特异性=90.9%，PPV=93.3， NPV=90.9，（有例外）。
第57页/共77页
转移瘤 肿瘤实质ADC values ： 0.82–1.24 x 10-3 mm2/sec 肿瘤坏死囊变区ADC values ： 2.62 x 10-3 mm2/sec
自由水比固体组织有极高的弥散系数，导致信号大量丢失， 在DWI上呈明显低信号。当水分子弥散正常时，其图像显示 等信号改变。当水分子弥散受限制时，DWI上就会出现异常高 信号。
第3页/共77页
弥 散 改 变 的 病 理 基 础
A
B
正常组织 随机运动的水分子---低信号
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子---高信号
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。
第8页/共77页
b=0
b=1000
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DWI在临床上最常用于超急性脑梗死的诊断和 鉴别诊断
组织内影响水分子弥散的因素
• 细胞内外的体积变化 • 水分子通过细胞膜的渗透作用 • 细胞外间隙形态的改变
磁共振弥散量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用
针对不同伪影来源，采取相应的技术优化措施， 如改进线圈设计、优化序列参数等。
后期处理算法
运用先进的图像处理算法，对采集到的图像数据 进行后处理，以消除或减轻伪影的影响。
提高信噪比和对比度方法研究
高性能硬件设备
采用高场强、高均匀度、高稳定性的磁体及梯 度系统，以提高图像信噪比和对比度。
弥散数据质量控制
开发智能算法对弥散数据进行质 量评估和控制，确保数据的可靠 性和一致性。
多模态数据融合分
析
结合多模态数据，利用人工智能 技术挖掘更深层次的信息，为神 经科学研究提供更全面的视角。
05
挑战与问题
伪影干扰问题解决方案探讨
伪影来源识别
通过对磁共振设备、患者及扫描环境的综合分析 ，识别出可能导致伪影的干扰源。
肿瘤与非肿瘤性病 变鉴别
弥散量成像可以帮助区分肿瘤性 病变和非肿瘤性病变，如脓肿、 炎症等。
02
肿瘤恶性程度评估
03
肿瘤复发监测
通过对肿瘤弥散系数的测量，可 以评估肿瘤的恶性程度，为治疗 方案制定提供参考。
弥散量成像可用于监测肿瘤治疗 后的复发情况，及时发现并处理 。
多发性硬化等脱髓鞘疾病检测
脱髓鞘病变检测
辨率和对比度。
弥散张量成像（DTI）
02
在多个方向上施加弥散梯度，获取组织内水分子的弥散张量信
息，更全面地描述组织的微观结构。
高角度分辨率弥散成像（HARDI）
03
采用多个不同方向的弥散梯度进行采样，以更准确地重建复杂
的纤维束结构。
多模态融合技术在弥散成像中的应用
弥散成像与结构成像融合
将弥散成像数据与高分辨率的结构成像数据融合，提供更准确的 解剖定位和纤维束追踪。
dtidwi]dti(弥散张量成像)简介及原理
![dtidwi]dti(弥散张量成像)简介及原理](https://img.taocdn.com/s3/m/d4caad38561252d380eb6e70.png)
[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。
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。
弥散加权成像在中枢神经系统中的应用左鹏课件
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
急性缺血性脑梗死是一种致死率和致残率均高 的常见疾病，影像学的早期诊断有利于尽早挽 救可逆性缺血性坏死脑组织，对于指导临床治 疗具有非常重要的意义。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
弥散是自然界中最基本的物理现象，指分子的不规 则随机运动，即布朗运动。通常用于描述分子等颗 粒由高浓度向低浓度区扩散的微观运动。
DWI上水分子随机微观运动的大小用弥散系数来描 述，单位为平方毫米／秒。弥散系数越大，代表分 子弥散运动越强。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
ADC＝[ln(S1/S2)]/(b2-b1)
ln为自然对数。 S为某一弥散敏感系数(b）下的信号强度，S1和S2代表两 个不同b值兴趣区的信号强度。
b值——弥散加权程度（弥散敏感系数）。
b=(γδA)(△-δ／3)
γ为旋磁比，δ、△、A分别为扩散梯度持续时间、间隔时间及强度，b值 单位为秒/平方毫米。临床应用中一般固定δ、△、γ，仅通过改变A的大小 而获得不同的b值。
MR新技术在中枢神经应用PPT课件
蛛网膜囊肿
磁共振弥散张量成像(DTI)
一、概 念
DWI只能反映3个方向上水分子弥散速度；而且还 不能反应弥散方向。
弥散张量成像（diffusion fensor imaging,DTI) 不但能反映更多方向上的水分子弥散速度；而且 还能反应弥散方向。
二、原理
n DTI与DWI一样，也是测量单位时间内的水分
三、检查方法
DTI是在DWI基础上，在6-55个线性方向上 施加射频脉冲，多采用单次SE-EPI或GRE序列， 每个方向上均使用相同的较大b值，计算各个方 向上的弥散张量而成像。
四、评价指标
平均弥散率（mean diffusivty, MD）反应各个方 向弥散张量的平均值，只反映弥散速度，不能反 映弥散方向。它比ADC值图更全面。
长期以来这种微出血在CT和常规MRI成像上不 易显示，使得DAI的影像表现不能解释相应的 临床症状
一例车祸中度昏迷患者之TAI表现
一 例 车 祸 重 度 昏 迷 患 者
TAI 表 现
病例一
患者葛某，M-37Y，重物打击伤，昏 迷10小时，GCS评分10分。
病例二
患者陈某，M-25Y，车祸外伤后意 识障碍21天，GCS评分4分。
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Байду номын сангаасalk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
g~i为正常人
● 基于纤维束的空间统计（TBSS）采用FSL等软件对FA、MD
和λ进行体素水平的统计分析，得到全脑差异图。TBSS比 VBA（基于体素分析）准确性高。
TBSS结果 0～10HDI与对照组 （FA）
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。
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。
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然而DWI成像只在X、Y、Z轴三个方向上 施加敏感梯度 ，不能完全、正确地评价 不同组织在三维空间内的弥散情况，组织 各向异性程度往往被低估 。
DTI则可以在三维空间内定量分析组 织内水分子的弥散的特性。
DTI的基本原理
两个概念
► 均质介质中水分子的运动是无序随机运
动，即向各个方向运动的几率是相同， 即具有各向同性（isotropy）
脑 白 质 变 性 疾 病
肌萎缩性侧索硬化症（ALS）
该症患者皮质脊髓束区域，ADC值明显升高而FA 值明显减少，表明DTI可发现ALS皮质脊髓束的 病理改变
阿尔茨海默氏病（AD）
利用DTI研究发现该症患者的白质联合纤维传导束 的完整性明显受损，轻度或早期的AD，颞叶白 质FA值降低，并且和临床严重程度密切相关， 而锥体束的完整性无明显受损，这一发现与该 症的临床表现一致，突出症状是认知功能下降 而不是运动功能障碍
正常的ADC图
第二类是反映各向异性的参数
1.
部分各向异性指数（fractional anisotropy， FA ）
分析各向异性最常用的参数，指弥散的各向异性 部分与弥散张量总值的比值，反应了各向异性成 分占整个弥散张量的比例，取值在0～1之间，0 代表了最大各向同性的弥散，比如在完全均质介 质中的水分子弥散，1代表了假想下最大各向异性 的弥散
另外一些研究指出白质通路微结构的完整性 与人的认知功能有关，Filippi等对20名发育迟 缓的儿童行DTI检查，尽管常规序列上影像表 现正常，但在DTI图像上存在多处白质纤维通 路FA值下降而平均ADC增加
DTI在脑肿瘤中的应用
1. 2.
定量分析肿瘤组织特点以鉴别肿瘤的级别， 鉴别正常的白质纤维、水肿及肿瘤区域。 测量瘤周的水肿的平均ADC值和FA值以 分析鉴别转移瘤和胶质瘤，但目前这些研 究的结果尚没有取得完全一致
►在人体组织中，水分子的运动由于受到组
织细胞结构的影响，在各个方向弥散程度是 不同的，具有方向依赖性，即具有各向异性 (anisotropy)
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 ：
►
均质介质中可以水分子的 自由运动为各向同性，即在 各个方向上的弥散强度大小 一致，弥散张量D描述为球 形，沿磁共振的三个主坐标 的特征值为 λ1=λ2=λ3
►在脑白质中由于髓鞘的阻挡，
水分子的弥散被限制在与纤维 走行一致的方向上，具有较高 的各向异性，此时弥散张量可 表示为椭球形，其特征值 λ1>λ2>λ3，最大特征值对应的 方向与经过该体素的纤维束走 行平行
►
二阶张量具有对称性， Dxy＝Dyx Dxz=Dzx Dyz=Dzy 因此只要计算6个变量 方法：至少在6个不同非共线方向上施加敏感梯度， 另外再采集一幅具有同样参数而未施加敏感梯度的图 像。从弥散加权像和非弥散加权像的信号强度衰减差 异中可以得到6幅表观弥散系数图（ADC），得到一 个六元一次方程组，最后利用这些图可以求得每个体 素的有效弥散张量D
模式III：患
侧纤维FA值 相对于对侧 明显减低， 同时纤显 示各向同 性或近似 同性，无 法看出走 行方向。
► 模式1为肿瘤挤压周围纤维移位，提示肿瘤
为良性或侵袭性不强的恶性肿瘤。 ► 模式2提示瘤周发生水肿，但不排除有肿瘤 侵入。 ► 模式3提示瘤周纤维被肿瘤侵入。 ► 模式4提示肿瘤破坏瘤周纤维，仅限于恶性 肿瘤，但可以是高级别或低级别肿瘤。
胼胝体>内囊后肢>内囊前肢>外囊>半卵园中心
2、相对各向异性（relative anisotropy，RA） 和容积比（volume ratio，VR） RA为各向异性和各向同性成分的比例。 VR等于椭球体的体积与半径为平均扩散 率的球体体积之比。 两者的取值范围亦在0～1之间 ，RA的意 义与FA相似，越接近1说明水分子的各 向异性程度越高。而VR越接近1说明水 分子的弥散越趋于各向同性 。
&
b=0
►
=
b=1000 ADC
ADC反映了水分子的扩散运动的能力,指水分 子单位时间内扩散运动的范围，越高代表水分 子扩散能力越强。
A
B
正常组织 随机运动的水分子---低信号
细胞毒性水肿的组织 运动受限的水分子---高信号
组织内影响水分子弥散的因素
► 细胞内外的体积变化 ► 水分子通过细胞膜的渗透作用 ► 细胞外间隙形态的改变
理论上6次就可以，但是由于噪声的存在，方向越 多，三维空间分布越均匀则数据越准确，目前最 多可以在128个不同方向进行成像
12个方向
42个方向
162个方向
642个方向
DTI的量化参数
► 第一类是平均扩散率
指MR成像体素内各个方向扩散幅度的平 均值，代表了某一体素内水分子扩散的大 小或程度，通常所用的指标就是平均弥散 系数（average diffusion coefficient， ADC），反应了水分子单位时间内扩散运 动的范围，单位是mm2/s，其值越大，说 明水分子扩散能力越强
3、显示白质纤维和肿瘤的相互关系，利 于指导外科手术，这是DTI技术最有 临床价值和应用的前景。
目前有学者利用FA图和彩色张量图将肿瘤 和白质纤维的关系分为4种模式
模式I：患侧纤维的FA值相对于对侧正常或轻微降低
（降低<25％）同时纤维的位置或/和方向发生改变。
模式II：患侧
纤维FA值相对 于对侧明显降 低（>25％）， 同时纤维位置 和方向正常。
F,47y,进行性神志模糊二十 天，意识障碍十五天,考虑脱 髓鞘疾病，药物性脑炎可能
其他
► 精神分裂症，DTI可以显示白质纤维束通路上
连通的异常，表现为病变部位的FA值的降低 ► 慢性酒精中毒，在胼胝体膝部、压部及半卵 园中心FA值均有降低，且FA值与使用酒精的 时间长短有一定的相关性 ► 弥漫性轴索损失，DTI可以显示常规MRI不能 显示的剪切伤，一些研究表明，弥散性轴索 损伤后白质的FA值显著降低，而这些白质在 常规MRI24小时内可显示为正常
脊髓
由于脊髓体积小，周围的骨质结构形成 磁化率伪影，呼吸运动和脑脊液波动伪 影等因素为DTI在脊髓中的应用带来挑 战。但随着技术的改进，许多新序列和 扫描方式使用使DTI得以应用于脊髓
DTI的局限性及前景展望
► 可发现一些疾病的早期改变，了解主要传导
通路的损伤程度 , ► 脑肿瘤的术前计划的制订及指导手术 ► 目前DTI最有前景的研究领域还在于将DTI技 术和血氧水平依赖功能fMRI的联合应用于神 经科学的研究方面，为神经科学的研究开辟 了更广阔的前景。
北京天坛医院的戴建平等利用DTI技术对 涉及锥体束的36例脑胶质瘤患者术前进 行导航指导外科手术，结果认为白质纤 维示踪技术可以优化手术方案，保护皮 质下重要功能的白质纤维，并可预测患 者临床功能预后。
28，M，星形细 胞瘤，未累及 锥体束，术前 双侧上下肢肌 力均V级，KSP 评分90，术后 肌力 仍为V级， KPS评分提高到 100
DTI成像的基本原理
DWI的原理
MR图像的信号 组织T1、T2驰豫时间、 H1的密度、分子弥散运动
DWI图像 利用扩散敏感梯度脉冲将 水分子弥散效应扩大，来研究不同组织 中水分子扩散运动的差异
其方法就是在常规的MRI序列上施加对弥散 敏感的梯度脉冲来获得
DWI评估弥散的参数 ► 通过两个以上不同弥散敏感梯度值（ b值） 的弥散加权象，可计算出弥散敏感梯度方向上 水分子的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient ADC） ADC=In(S低/S高)/(b高-b低)
脑白质中FA值与髓鞘的完整性、纤维的 致密性及平行性呈正相关
－水分子垂直于神经纤维 走向的弥散运动困难 －水分子平行于神经纤维 走向的弥散运动容易
在FA图上，脑白质 为高信号，表现出 比较高的各向异性， 纤维排列最大程度 趋于一致时,FA值也 就越接近1，例如胼 胝体，而脑灰质与 脑脊液因趋向各向 同性表现为低信号
VR图
DTI的彩色弥散张量图
根据体素弥散的 最大本征向量的方 向决定白质纤维走 行的原理，通过将 X、Y、Z轴方向的 主要本征向量分别 配以红、绿、篮三 种颜色
白质纤维束示踪成像 （fiber tractography）
就是利用最大本征向量λ1对应纤维束传 导方向将大脑中神经纤维束轨迹描出来， 实现活体查看和研究中枢以及周围神经 系统的神经通路的连接和连续性 。 其方法：从一个设置的种子位置开始追 踪，直至遇到体素的FA值小于0.2
46Y，F，突发右侧无力十 天，左侧内囊后肢梗塞
DTI不仅可用于脑梗死后白质纤维束，例 如白质纤维束变性的研究，还能用于颅 内灰质微观结构改变的研究。长期DTI 随访观察有助于加深人们对卒中后临床 病理学演变过程的认识
脑 白 质 变 性 疾 病
多发性硬化（MS ）
► 急性期，ADC和FA均下降
F，27，星 形细胞瘤， 紧邻锥体束 并推压锥体 束，术前左 侧上下肢肌 力III级， KPS评分60， 术后肌力V 级，KSP提 高为100
M，22岁，多形 性胶质母细胞瘤， 侵犯并破坏锥体 束，术前左侧上 下肢肌力III级， KPS评分60，术 后肌力仍为III 级，KSP评分60
左侧颞部脑膜瘤
► 慢性期，ADC增加，FA值虽下降但比急性期
高 ► T2WI显示正常的区域白质也有改变，提 示这是一种弥漫性的多发病变
T2
ADC
FA
45y，F，MS患者
脑 白 质 变 性 疾 病
缺血性白质疏松（LA）
► 主要表现为ADC升高和FA降低，与
病理提示的轴突减少和胶质增生相 符合 ► FA值的减低程度及范围与临床认知 功能改变明显相关，对于监测LA的 进展演变有更大优势