磁共振扩散张量成像概述
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。
扩散磁共振成像
DTT的影响因素与优化方法
纤维束跟踪算法
确定性跟踪算法：简便易行，使用广泛 概率跟踪算法：较为复杂，但准确性更高
DTT的影响因素与优化方法
纤维束跟踪参数
最小FA阈值：当纤维到达低于该阈值区域时纤维 跟踪中止，可防止纤维束进入灰质和脑脊液等低 FA值区域，一般该值选在0.1-0.3之间
角度阈值：当两个体素的纤维方向所成角度大于 阈值时，纤维跟踪中止，一般选在40-70度
DTI的影响因素与优化方法
主方向估计对纤维束轨迹的影响
Le Bihan, 2006
DTI的影响因素与优化方法
交叉纤维对纤维束轨迹的影响
Le Bihan, 2006
扩散张量纤维束成像
DSI, q-ball, HARDI
扩散张量纤维束成像
DTI的影响因素与优化方法
b值
优化原则：优化b值乘以所研究组织的ADC值接近1 常用值：b=1000s/mm2，新生儿和婴儿的脑组织的ADC明显高
于 成 人 ， 多 选 择 较 低 的 b 值 ， 如 新 生 儿 b=600s/mm2 ， 婴 儿 b=700s/mm2
DTI的影响因素与优化方法
扩散成像序列设计
T2*=T2+dephase
DTI成像序列
单次激发回波平面成像（SS-EPI）
优点：成像速度快可以明显减少心跳、呼吸等生 理搏动和患者运动伪影对图像质量的影响，可获 得单位扫描时间内相对高的信噪比
缺点：空间分辨率低、易受T2和T2*效应的干扰、 易产生鬼影、化学位移伪影、对磁场不均匀和局 部磁敏感效应敏感
多次激发成像方法可明显降低磁敏感伪影，但成像时间 长会增加运动伪影，PROPELLAR技术就是一种多次激 发快速自旋回波序列，可同时降低磁敏感伪影和运动伪 影，其不足是成像时间较长
dti功能参数
dti功能参数
DTI，即扩散张量成像，是一种基于扩散加权成像技术的磁共振成像方法，用于研究水分子在生物组织中的扩散行为。
DTI通过测量水分子在各个方向上的扩散系数，可以揭示组织的微观结构信息，尤其是神经纤维的走向和完整性。
在神经科学、临床医学等领域，DTI 已成为一种重要的研究工具。
DTI的主要功能参数包括：
扩散系数（Diffusivity）：这是描述水分子扩散速度的参数。
在DTI中，通常测量的是表观扩散系数（ADC），它反映了水分子在组织中的平均扩散速度。
ADC值受多种因素影响，如组织类型、细胞密度、细胞膜通透性等。
扩散张量（Diffusion Tensor）：这是一个3x3的矩阵，描述了水分子在各个方向上的扩散行为。
通过分析扩散张量的特征值和特征向量，可以确定水分子扩散的主要方向（即神经纤维的走向）以及扩散的各向异性程度。
各向异性分数（Fractional Anisotropy, FA）：这是一个介于0和1之间的值，用于量化扩散的各向异性程度。
FA值越高，表示水分子扩散在某个特定方向上的倾向性越强，通常反映了神经纤维的完整性和排列有序性。
平均扩散率（Mean Diffusivity, MD）：这是扩散张量所有特征值的平均值，反映了水分子在组织中的整体扩散速度。
MD值增加可能与组织水肿、细胞死亡等病理过程有关。
这些功能参数提供了丰富的信息，有助于深入了解神经系统的结构和功能，以及神经系统疾病（如脑卒中、多发性硬化症、阿尔茨海默病等）的病理生理机制。
通过DTI技术，我们可以更准确地诊断疾病、评估治疗效果，并为制定个性化治疗方案提供依据。
磁共振弥散张量成像技术原理及临床应用
FA
DEC
正 常 人 DTI 影 像
ADC
DWI
正常人DTI研究
• 同侧内囊后肢的FA值均大于内囊膝部和内 囊前肢，内囊前肢的FA值最低经显著性检 验有显著差异(t=3.12,P<0.05)。9例正常人双 侧感兴趣FA值采用配对t检验，无统计学差 异：双侧内囊前肢FA值比较，t＝ 2.29,P>0.05;双侧内囊膝部FA值比较，t＝ 2.12,P>0.05；双侧内囊后肢FA值比较，t＝ 2.09,P>0.05。
正 常 胼 胝 体 纤 维 束
胼 胝 体 周 视 像
正 常 扣 带 束
扣 带 束 周 视 像
正 常 锥 体 束
锥 体 束 周 视 像
临床应用
• 脑卒中病人的FA值图能区分发生在灰质或白质 的梗塞，DEC图能清楚显示梗塞部位对白质纤 维的直接影响 • 患侧皮质脊髓束因受梗塞不同程度的累及，表 现为连续性中断及解剖结构形态一致性的丧 失 ；皮质脊髓束损伤程度越重肌力的丧失越 明显 • 健侧皮质脊髓束解剖形态与正常人大致相吻合， 自中央前回下行至内囊并延续至脑桥和延髓， 每条纤维束连续，形态一致性良好
磁共振弥散张量成像技术 原理及临床应用
一、DTI原理和技术简介
• 目前描述脑白质纤维束各向异性特征的主要 参数是部分各向异性（fractional anisotropy, FA），其值的大小与髓鞘的完整性、纤维致 密性及平行性有密切关系，能够较真实全面
地反映白质纤维是否完整。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
各向异性图能真正区分正常人脑组织
的灰白质结构，全面反映脑组织的弥
散特性，显示出常规MRI所不能显示的
解剖细节，如内囊、胼胝体等解剖结
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。
扩散磁共振成像和纤维束追踪技术
扩散磁共振成像和纤维束追踪技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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扩散张量成像的原理及其在颅脑疾病诊断中的应用进展
…
１２ 扩 散 张量 成像 ．
在体外均匀的液体 中， 水分 子 在 各 个 方
向上弥散运动的范围相 同， 称之 为各 向同性 ， 其运动轨迹近 似 个 圆球体 。但 在生理条 件下 ， 水分 子的 自由运动受 细胞本 身特征 及结 构的影响 ， 如组 织黏滞 度 、 温度 、 分子 的大小 以及 细胞膜 、 细胞性屏 障， 使其在三维空间 内各个方 向上弥散运动 的范围不同 ， 具有很强 的方 向依赖性 ， 即水分 子扩散 的各 向异
ｎｌ ｒｎ ｉ ａ ｆｔ ｅ Ｐ ｌ ｅｐ ｌｏ ｈｅＩｔ［ ｓｏ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｇ ａ ｄ ＩｓＰｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｇ￣ ｎ ａｓｏ ｅ ｅ ａ ｉｅ ｓ ＷＵ ］ ３ ｉ ｎ Ｔｅ ｓ ｒＩ ｇ ｎ ｎ ｔ ｏ ｒ ｓ ｌ ｃ ｏ ｆｃ ｒ ｂｒ ｌｄ ｓ ａ ｅ ￣ ｌ ｆｉ ｎ
的不同造成 信号改变进行的一项磁共
振成像技术 。弥散成像用爱因斯坦公
如 Ｈｏ ｉｌ ［－Ｏ ｄ— ｓ ｔ ￣Ｊ ＵＭｅｉ ｐａ ｏ ｆ ｇ
， ｍ，Ａ ｕｎ－ａ， Ａ ｕｇｎ （ ｅａｔｅｔｆＲ ｄｌ ｙ ＴＮＧＧａｇｃｉＨ Ｎｆ－ａｇ．Ｄｐ ｒ ｎ ｏ ａｉｇ ， ｍ ｏ
ｃ ｏｌ ｅ ｉｈ ｕ６ ６ ０ Ｃ ｉａ） ｌ ａ Ｃ ｌｇ ， ｚｏ ４ ０ Ｏ， ｈｎ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｓｏ ｅ ｓ ｒ ｉ ｇｎ ；Ｂ ａｎ Ｗ ｉｅ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ Ｄｉ ｉｎ ｔｎ ｏ ｍａ ｉ ｇ ｒ ｉ ｈ ｔｒｍａ ｔ ；Ｂｒ ｎ ｔｍｏ ；Ｃ ｌ ｓ ｌａ ｅ ｅ ｉ ｅ ｉ ａ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｇ ｎ ｓ ｏ ｓ
叫 … 数 值 越 大 ， 分 子 的弥 散 运 动 越 强 … 。 水
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医学综述 ２０ 年 ２ ０８ 月第 １ 卷第 ４ ４ 期
磁共振弥散张量成像.
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
磁共振扩散张量成像在视觉通路成像中的研究进展
视觉通路 即视觉 的传 导通路 ， 括 视神 经 、 交 叉 、 束 、 包 视 视
外 侧 膝 状 体 、 放 射 和 视 觉 中 枢 — — 枕 叶 皮 质 。视 神 经 由视 网 视
膜 内神 经 节 细胞 的 轴 突 组 成 ， 长 约 ４ ～ ５ 全 ２ ０ｍｍ， 为 球 内段 、 分 眶 内段 、 内段 和颅 内段 。双 侧 颅 内 段 视 神 经 在 颅 底 交 叉 汇 合 管 而 成 ， 后 移 行 为视 束 ， 每 一 侧 视 束 中 都 包 含 有 来 自对 侧 眼 而 在 鼻 侧 视 网膜 交 叉 后 的 纤 维 和 来 自 同侧 眼 颞 侧 视 网 膜 未 交 叉 的 神 经 纤 维 。视 束 终 止 于 丘 脑 后 下 部 分 的 外 侧 膝 状 体 ， 后 经 外 然 侧 膝 状 体 换 元 后 发 生 新 纤 维 ， 视 放 射 （ ｐｉ ｒｄａｉｎ ， 称 即 ｏ ｔ ａ ｉ ｏ ） 又 ｃ ｔ
带 来 很 大 的 限制 。近 年来 ， 学 者 相 继 开 发不 同 的技 术 ， 有 如
能Ⅲ ， 有关 Ｄ Ｉ 像 的 原 理 和 方 法 已 有 诸 多 文 献 作 了 详 尽 介 Ｔ 成 绍 ， 者就 其 在 视觉 通路 中 的研 究 和 应 用 进 展 作 一 简 要 综 述 。 笔
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放 射 学 实践 ２ ０ ０ ８年 ３月 第 ２ 卷 第 ３期 ３
DTI原理及应用
DTI原理及应用DTI即Diffusion Tensor Imaging（扩散张量成像），是一种在神经科学中应用广泛的非侵入性成像技术，用于观察和研究大脑的白质结构。
它基于磁共振成像（MRI）技术，通过测量水分子沿着神经纤维束的扩散来揭示神经纤维束的方向、连通性和组织微观结构。
DTI技术已经在神经科学研究、脑康复、精神疾病、癫痫以及脑肿瘤研究等领域发挥了重要的作用。
DTI的原理基于水分子在不同的方向上的扩散率不同。
在白质中，神经纤维束通常沿着一定的方向排列，而水分子在这些方向上的扩散速度较快。
利用DTI技术，可以获取大脑中不同区域水分子的运动轨迹，从而反映出神经纤维束的走向和连通性。
DTI技术的应用广泛。
首先，它可以用于大脑连接图谱的构建。
通过对多个体的DTI数据进行研究分析，可以揭示大脑内不同区域之间的结构连接方式，构建连接矩阵，进而构建大脑的连接图谱，为研究人类脑网络提供了有力工具。
此外，DTI还被广泛应用于脑康复研究。
神经纤维束的损伤或断裂与大脑功能丧失相关，在脑卒中、脑外伤和神经退行性疾病等疾病的康复中，DTI可以用来评估大脑神经纤维束的完整性和连通性，帮助研究人员制定适当的康复方案。
此外，DTI还在精神疾病研究中发挥了重要作用。
通过比较精神疾病患者与正常人群之间的DTI图像，可以发现一些精神疾病的特征性差异，为疾病的早期诊断和治疗提供依据。
DTI还广泛应用于癫痫和脑肿瘤等疾病的研究。
癫痫是一种神经系统疾病，往往与白质神经纤维束的损伤相关。
通过DTI技术可以评估癫痫患者的神经纤维束损伤情况，为临床诊断提供依据。
对于脑肿瘤的研究，DTI可以帮助局部病变的分布、侵袭性以及在手术中的规划等提供定量信息。
总之，DTI技术在神经科学研究以及神经疾病的诊断和治疗中发挥着重要作用。
通过DTI技术，可以非侵入性地观察到大脑白质的结构和连接方式，为揭示大脑功能和疾病机制提供了新的手段。
随着技术的不断发展，DTI在临床和科研中的作用将会更加深入，为我们对大脑的认识提供更多的线索。
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
REPORTING
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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。
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
![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。
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弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
Diagonal 成分
D xx D xy D xz D D yx D yy D yz D zx D zy D zz
Dt
Diagonal成分是计算FA值的基础
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
Off-diagonal 成分
D xx Dt D yx D zx
D xy D yy D zy
D xz D yz D zz
Off-diagonal成分是精确计算FA值的补充
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
弥散梯度的数量
（ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
白质纤维内的ADC值
ADCII = 1.2 x 10-5 cm2/s ADC = 0.3 x 10-5 cm2/s
II
白质纤维束的形态类似于一个长椭圆形
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散张量成像 MR图像的每一个体素内提供水分子扩散 3＊3扩散张量D分布，用高斯（Gaussian） 分布表示6个方向标量： 3个正交方向（X、Y，Z） 沿四面体3个方向（XY，XZ，YZ） 多个参数（FA、RA、RI等） 能在活体上观察脑白质复杂结构及病理变化
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散张量成像 外加磁场内沿着强梯度磁场方向自由运动水 分子自旋去相位 扩散系数定量可用自旋回波相位重聚前后信 号的丢失，与未加扩散编码时的参考信号强 度对比而得出
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
场强对DTI的影响
常规采集 高分辨率采集
5mm层厚
2mm层厚
3T的场强可以进行高分辨率的DTI成像
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）
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。
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）
扩散
病理组织结构成分改变
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
水分子扩散各向同性和各向异性
扩散：布朗运动（Brownian 影响因素：分子质量 分子间相互作用 温度 屏障或特异结构 motion）
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
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）
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
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
磁共振测量的扩散系数称为表观扩散系数 （ADC） 分子间的粘性 屏障效应 成为表观扩散系数
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩散张量纤维束成像
（diffusion tensor fiber tractography,DT-FT）
处理软件
DTI数据
磁共振弥散张量成像
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
弥散张量成像（DTI）又称扩散张量成像 1965年，Stejskal EO等提出了测量扩散 的梯度自旋回波序列 的时序图
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
纤维束
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
场强对DTI的影响 1.5T&3.0T扩散张量成像比较 1.5&3.0T有足够的SNR的情况下，FA无明显 的差异。 3.0T 有40%高的SNR，可得到高的 分辨率的图像，虽然其代价是几何变性增加 因3.0T 磁场的不均匀性。
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
弥散张量成像的计算
张量值的计算采用3X3矩阵
D D yx D zx
Dt D
xx
D xy D yy D zy
D xz D yz D zz
最低用六个方向的弥散梯度 Diagonal 成分 Off-diagonal 成分
Di = gT . Dt . g
Di = B Dk
2 2g g 2g g g 2 2g g g 2 g B= x x y x z y y z z
弥散梯度的方向在6-55之间选择
弥散张量成像 （ Diffusion Tensor Imaging, DTI）
扩 散 张 量 成 像 的 理 论 基 础
正常组织结构 扩散 水分子各项异性