DTI弥散张量

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1、弥散张量成像刘思成弥散张量成像（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。DTI的价值DTI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的磁共振方式。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。DTI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

2、像。DTI和DWI的异同弥散张量成像是弥散加权成像的一种高级形式。相同点：DTI与DWI的成像基础相同，都是基于水分子在不同结构的扩散方向和速度差异。异同点：（1）两者所包含的信息量不同。DWI只用ADC一个参数描述，扩散程度的测量限于一个平面内，常低估组织的各向异性。DTI用多个参数描述，从三维立体空间定量地分析水分子的扩散运动及相关性。（2）两者主要应用方向不同，DWI早期用于脑缺血的诊断，现发展为应用于各系统的感染、肿瘤和肿瘤性病变，在提高早期诊断和确定肿瘤范围方面有特殊价值。DTI包含了方向信息的向量图，主要用于评价组织结构的完整性，主要应用于脑、脊髓、心

3、脏、及骨骼肌等具有规律走形的纤维束结构。DTI的两个基本概念各向同性各向异性各向同性指在完全均匀的介质中，分子的运动由于没有障碍，向各个方向运动的距离是相等的，此种弥散方式称为各向同性例如在纯水中水分子的弥散即为各向同性弥散，在人脑组织中，脑脊液及大脑灰质中水分子的弥散近似各向同性弥散。水分子在自由状态下的弥散是各向同性的各向异性具有方向依赖性，在按一定方向排列的组织中，分子向各个方向弥散的距离不相等，则称为各向异性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

4、。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。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）平均弥散系数（A

5、DC）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，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。ADC自由水的ADC值大约为2.5x10-3mm2/S正常脑组织的ADC值为0.7-0.9x10-3mm2/S脑组织急性病变的ADC值多为降低脑组织亚急性或慢性病变的ADC值多为升高在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。正常ADC部分各向异性指数（FA）FA值是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

6、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，例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FA图胼胝体内囊前肢扣带回额桥束皮丘束内囊后肢（皮质脊髓束，皮质球束,皮质桥脑束）外囊视放射扣带回胼胝体FA图上不能显示各神经束的走行方向彩色编码FA图胼胝体内囊前肢扣带回额桥束皮丘束内囊后肢（皮质脊髓束，皮质球束,皮质桥脑束）外囊视放射扣带回胼胝体彩色编码的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=上下走行相对各向异性（RA）和容积比（VR）RA为各向异性和各向同性成分的比例。V

7、R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。评价参数将获得的数据经计算机后处理后转换成以下参数成像，包括平均弥散系数（ADC）、部分各向异性（FA）、相对各向异性（RA）、容积比（VR）根据各个方向的水分子运动信息，可观察脑白质纤维束的走行、完整性和方向性。因此应用FA、RA、VR值和FA、AR、VR图可以对每个体素水分子的弥散运动进行量化，又可描述大多数水分子的弥散方向。DTI弥散彩色图据体素弥散的最大本征向量的方向决定

8、白质纤维走