磁共振DTI弥散张量成像

SOFTWARE
• DiVa--diffusion imaging visualization and analysis
toolbox for matlab
• 3D-DOCTOR--三维重建
• VOLUME-ONE--fMRI和DTI融合
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谢谢！
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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
• 利于白质纤维束的损害程度及范围的判断
• 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
• 目前唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创成像方法
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广义的功能磁共振成像
弥散加权成像（DWI) 灌注加权成像（PWI) 磁共振波普成像（MRS) 血氧饱和水平依赖成像（BOLD）
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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）
• 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
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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
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DTI的定量研究
ADC--平均弥散系数 MD--平均弥散率 FA--部分各向异性 RA--相对各向异性 VR--容积比
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纤维束追踪技术
• 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
• 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
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纤维束追踪技术
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RS-FMRI和DTI联合应用
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RS-FMRI和DTI联合应用
• 观察脑功能皮层及与之相连的皮层下传导通路的关系 • 研究脑结构和功能的关系
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RS-FMRI和DTI联合应用
A：增强MRI显示右额后紧贴中央前同脑膜瘤。B：fMRI和DTI图像融 合，红色为双侧手运动区，彩棕色为双侧皮质脊髓束，黄色为脑膜 瘤。c—F：3D增强MRl、fMRI和DTI图像融合，右侧运动区与病变相 邻，功能区受压后移，右侧皮质脊髓柬受病变压迫外侧移位 26
RS-FMRI和DTI的原理及应 用
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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。
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MRI VS. FMRI
MRI studies brain anatomy
fMRI studies brain function
ps：ASL-fMRI（脑血流变化）
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BOLD-FMRI的优点
• 无创伤，无示踪剂 • 无电离辐射性，无需暴露于放射活性物质环境 • 空间分辨率及时间分辨率高 • 可将功能成像与解剖细节结合起来
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BOLD-FMRI的原理
1.耗氧量增加—氧 含量减少
2.血流量增加—氧 含量增加
3.增加快于减少
4.氧合/Biblioteka Baidu氧血红蛋 白比例加大
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RS-FMRI应用
认知科学 神经科学 针灸 药物滥用 临床应用等。
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RS-FMRI应用
• 数据处理分析方法： • ReHo（Regional Homogeneity ） • ALFF（Amplitude of Low Frequency Fluctuation ） • FC（Functional Connectivity）
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)
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DTI的基本原理
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DTI的基本原理
各向同性
各向异性
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DTI的基本原理
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BOLD-FMRI的原理
• 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。
• 至少在6个不同非共线方向上施加敏感梯度 • 采集一幅具有同样参数而未施加敏感梯度的图像 • 差异而得到6幅表观弥散系数图（ADC） • 得到一个六元一次方程组，利用这些图可以求得每个
体素的有效弥散张量D
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DTI的基本原理
• 在梯度场强下水分子的弥散存在会导致磁矩改变，而
细胞外水分子运动对信号的改变起主导作用