DTI的基本原理及其在中枢神经系统中的应用公开课一等奖课件省赛课获奖课件.pptx

磁共振弥散张量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用;前言;;DTI成像的基本原理;DWI的原理;其办法就是在常规的MRI序列上施加对弥散敏感的梯度脉冲来获得;通过两个以上不同弥散敏感梯度值（b值）的弥散加权象，可计算出弥散敏感梯度方向上水分子的表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficientADC）

ADC=In(S低/S高)/(b高-b低)

;;

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、对的地评价不同组织在三维空间内的弥散状况，组织各向异性程度往往被低估。

;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似，即含有各向同性（isotropy）;要描述水分子的空间弥散状况，引入了张量的概念，脑白质中每一种体素的各向异性扩散过程就能够用张量D表达。需要用一种二维矩阵表达：

;均质介质中能够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性值为λ1=λ2=λ3;二阶张量含有对称性，

Dxy＝Dyx

Dxz=Dzx

Dyz=Dzy

因此只要计算6个变量

办法：最少在6个不同非共线方向上施加敏感梯度，另外再采集一幅含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别中能够得到6幅表观弥散系数图（ADC），得到一种六元一次方程组，最后运用这些图能够求得每个体素的有效弥散张量D;理论上6次就能够，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精确，现在最多能够在128个不同方向进行成像;DTI的量化参数;正常的ADC图;第二类是反映各向异性的参数

部分各向异性指数（fractionalanisotropy，FA）

分析各向异性最惯用的参数，指弥散的各向异性部分与弥散张量总值的比值，反映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

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有关;;;2、相对各向异性（relativeanisotropy，RA）和容积比（volumeratio，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。

两者的取值范畴亦在0～1之间，RA的意义与FA相似，越靠近1阐明水分子的各向异性程度越高。而VR越靠近1阐明水分子的弥散越趋于各向同性。;VR图;DTI的彩色弥散张量图;白质纤维束示踪成像

（fibertractography）;胼胝体;;扣带回;冠辐射;;;DTI在中枢神经系统的临床应用;大脑发育及衰老;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值减少、而FA值增加

并且某些区域的变化要明显早于传统MRI的T1WI和T2WI的信号变化，被认为是前髓鞘化的体现;Schneider等学者对52名小朋友（年纪段从1天－16岁）行DTI检查，测量各个区域脑白质的平均弥散率及FA值，成果发现平均弥散率随年纪增加而下降，FA值则体现为增加;;另外某些研究指出白质通路微构造的完整性与人的认知功效有关，Filippi等对20名发育缓慢的小朋友行DTI检查，尽管常规序列上影像体现正常，但在DTI图像上存在多处白质纤维通路FA值下降而平均ADC增加;DTI在脑肿瘤中的应用;3、显示白质纤维和肿瘤的互有关系，利于指导外科手术，这是DTI技术最有临床价值和应用的前景。

;模式I：患侧纤维的FA值相对于对侧正常或轻微减少（减少25％）同时纤维的位置或/和方向发生变化。;模式II：患侧纤维FA值相对于对侧明显减少（25％），同时纤维位置和方向正常。;模式III：患侧纤维FA值相对于对侧明显减低，同时纤维的走向发生变化;模式IV：患侧纤维显示各向同性或近似同性，无法看出走行方向。;模式1为肿瘤挤压周边纤维移位，提示肿瘤为良性或侵袭性不强的恶性肿瘤。

模式2提示瘤周发生水肿，但不排除有肿瘤侵入。

模式3提示瘤周纤维被肿瘤侵入。

模式4提示肿瘤破坏瘤周纤维，仅限于恶性肿瘤，但能够是高级别或低档别肿瘤。

;模式I和模式IV

;这样的分类对于临床术前决定手术方案是十分有价值的。

使临床外科医生能够在术前、术中更清晰