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北京医院  Zhangchen@bjhmoh.cn  中华医学会北京分会放射技术专业委员会  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） 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） 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。 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 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） 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） 白质纤维内的ADC值 白质纤维束的形态类似于一个长椭圆形 ADC = 1.2 x 10-5 cm2/s ADC = 0.3 x 10-5 cm2/s II 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 张量值的计算采用3X3矩阵 最低用六个方向的弥散梯度 Diagonal 成分 Off-diagonal 成分 弥散张量成像的计算 Dt 弥散张量成像（ Diffusion Tensor Imaging, DTI） Diagonal 成分 Diagonal成分是计算FA值的基础 Dt 弥散张量成像（ Diffusion Tensor Imaging, DTI） Off-diagonal 成分 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 弥散梯度的方向在6-55之间选择 Di = gT . Dt . g Di = B Dk gx2 2gxgy 2gxgz gy2 2gygz gz2 B = 弥散张量成像（ Diffusion Tensor Imaging, DTI） 弥散张量成像（ Diffusion Tensor Imaging, DTI） 正常组织结构 水分子各项异性 扩散 扩散 病理组织结构成分改变 扩散张量成像的理论基础 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 motion） 影响因素：分子质量 分子间相互作用 温