磁共振弥散张量成像讲解
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
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。
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。
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弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)是一种用于研究人体及动物组织水分子流动方向和速度的成像技术。
它能够提供组织的微观结构信息,包括纤维束的定向、连接性以及弥散系数等。
弥散系数是DTI中的一个重要参数,它用来描述组织内水分子运动的速度。
弥散系数包括线性弥散系数(LD)、平均弥散系数(AD)和各向异性弥散系数(FA)。
(1)线性弥散系数(LD):线性弥散系数是水分子在组织内沿束状结构(如纤维束)方向移动的速度。
它可以通过计算DTI分析得到,LD值越大,说明水分子沿着该方向迁移的速度越快。
(2)平均弥散系数(AD):平均弥散系数是水分子在所有方向上的平均移动速度。
它也可以通过计算DTI分析得到,AD 值描述了组织内水分子的平均扩散速度。
(3)各向异性弥散系数(FA):各向异性弥散系数是衡量水分子沿不同方向扩散差异的参数,其取值范围在0到1之间。
FA越接近1,说明水分子扩散越向着某一主导方向,表示组织结构更有序;反之,FA值越接近于0,说明水分子扩散更加均匀,组织结构更加均匀。
此外,还有一些相关的参考内容可以用来进一步了解弥散系数的含义和应用:1. Basser, P. J., Mattiello, J., & LeBihan, D. (1994). Estimation of the effective self-diffusion tensor from the NMR spin echo. Journal of Magnetic Resonance Series A, 103(3), 247-254.这篇经典论文提出了估计自我弥散张量的方法,为DTI成像奠定了基础。
2. Le Bihan, D., & Johansen-Berg, H. (2012). Diffusion MRI at 25: exploring brain tissue structure and function. Neuroimage, 61(2), 324-341.该综述文章回顾了核磁弥散张量成像技术的发展历程和应用场景,介绍了弥散系数的定义和意义,并探讨了其在研究脑组织结构和功能方面的潜力。
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。
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。
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弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一种通过测量分子在组织中的自由扩散来研究神经纤维束走向和相互连接的技术。
核磁弥散张量成像通过测量水分子在组织中的自由扩散行为,可以提供关于组织的微观结构和组织纤维方向的信息。
而弥散系数(diffusion coefficient)是核磁弥散张量成像中常用的参数之一,它用来描述水分子扩散的速度和方向。
核磁弥散张量成像的测量原理是通过感兴趣区域内的梯度脉冲使水分子的自由扩散受到约束,然后测量水分子的自由扩散行为。
通过采集多个不同方向的梯度脉冲下的信号强度,可以构建出一个三维扩散张量矩阵,即弥散张量(diffusion tensor)。
根据弥散张量的特征值和特征向量,可以计算出组织中的弥散系数。
弥散系数的计算可以使用线性回归方法,将弥散张量的三个特征值分别记为λ1、λ2、λ3,其中λ1>λ2>λ3。
则在每个测量方向上的弥散系数可以通过以下公式计算得到:D = (λ1 + λ2 + λ3) / 3其中D代表平均弥散系数。
平均弥散系数可以提供有关组织的整体扩散性质,如灰质和白质的微结构差异,脑损伤和疾病状态等信息。
弥散系数可以用于研究神经系统的微结构和连接方式。
例如,在白质纤维束中,水分子在纤维束方向上的扩散系数通常比横向方向上的扩散系数小。
因此,通过测量弥散系数的向量形式,可以获得关于纤维束走向和相互连接的信息。
此外,弥散系数还可以用于研究与神经退行性疾病相关的微结构变化,如脑卒中、帕金森病和阿尔茨海默病等。
弥散系数的计算还可以通过非线性回归方法来进行,例如使用高斯模型、多水分子模型或双指数模型等。
这些方法可以更精确地描述组织内水分子的扩散行为,提供更多关于组织微结构的信息。
总的来说,核磁弥散张量成像的弥散系数可以提供关于组织微结构和神经纤维束走向的信息,能够在神经科学和临床领域中广泛应用。
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。
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。
2023-2026
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磁共振DTI弥散张量成 像课件
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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。
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。
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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胼胝体
内囊
扣带回
冠辐射
皮质脊髓束
DTI在中枢神经系统 的临床应用
大脑发育及衰老
出生后大脑仍继续发育、髓鞘化 ,2岁左右基 本完成
• 遵循从下到上,从后到前,从中央到周围的规律进行髓鞘化 • 胆固醇逐渐降低,磷脂逐渐增多,最后形成成熟的髓鞘 • 在这个过Байду номын сангаас中,组织的各向异性不断增加,利用DTI技术,
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 。
磁共振弥散张量DTI技 术讲解与应用
前言
磁共振弥散张量成像 (diffusion tensor imaging, DTI)
• 实现活体观察组织结构的完整性和连通性,利于对各种疾病的 引起的白质纤维束的损害程度及范围的判断。
• 可用于显示脑白质内神经传导束的走行方向,实现对人的中枢 神经纤维精细成像。
可以定量分析不同部位脑组织的各向异性程度,显示大脑的 发育过程
• 在新生儿和婴幼儿的大脑白质ADC 值比成人大而空间各向异性比成人小, 随着大脑发育成熟,由于整体水份的 减少和髓鞘化的进程,许多区域的 ADC值降低、而FA值增加
• 并且一些区域的改变要明显早于传统 MRI的T1WI和T2WI的信号改变,被认 为是前髓鞘化的表现
• 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
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
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。
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
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
DTI成像的基本原理
DWI的原理
MR图散像运动的信号 组织T1、T2驰豫时间、H1的密度、分子弥
利用扩散敏感梯度脉冲将水分子弥散效应扩
DW大I图,像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
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
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)
&
=
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
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)
►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
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
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