磁共振弥散张量成像

1、.1，磁共振扩散张量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用，2，前言，为了实现体内观察组织结构的完整性和连接性，有助于对多种疾病引起的白色纤维束的损伤程度和范围的判断。脑白质内的神经传导也显示了多发的移动方向，可以精密地拍摄人的中枢神经纤维。磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)，3，4，DTI成像的基本原理，5，DWI的原理，组织T1，T2松弛时间，H1的密度，分子分散运动利用扩散敏感的梯度脉冲扩展水分子扩散效果，研究多组织水分子扩散运动的差异，MR图像的信号，DWI图像，6 .通过在典型的MRI序列中应用对色散敏感的渐变脉冲，可以获得分布两个或多个

2、分布式敏感渐变值(b值)的分布式加权图像。在对分布敏感的渐变方向上，水分子的表观分布系数ADC=in (s low /S high) /(b high -b low)，DWI评估分布的参数，ADC，8、影响组织内水分子分散的因素细胞内体积变化水分子通过细胞膜的渗透，细胞外间隙形态的变化。9，但DWI成像仅在x、y和z轴三个方向上应用敏感拔模。不能完全准确地评价不同组织三维空间中的方差，组织各向异性的程度经常被低估。DTI可以在三维空间中定量分析组织中水分子的分散特性。10，水分子在同质介质中的运动是无序的随机运动。也就是说，沿每个方向移动的概率具有各向同性，DTI的基本。在人体组织中，水分子的

3、运动受组织细胞结构的影响，在各个方向分布的程度不同。也就是说，具有方向依赖性。各向异性，两个概念。11，为了说明水分子的空间分布，引入张量的概念，介绍脑白质中各主体的各向异性扩散过程，必须用一个二维矩阵来表示：12，均质介质中水分子的自由运动具有各向同性，即在各个方向上的漫反射强度大小一致，扩散张量d描述为球形，沿磁共振的三个主坐标的特征值为1=2=3，由于脑白质中髓鞘的阻挡，水分子的散布限制在与纤维行走的方向一致，具有高各向异性。13，二次张量是对称的，dxy=dyx dxz=dzx dyz=dzy只需计算六种变量方法。也就是说，应用至少6个其他共线方向敏感的渐变，并收集具有相同参数的一个图

4、像。在扩散加权图像和非扩散加权图像的信号强度衰减差异中，可以得到6个表观扩散系数图(ADC)，得到6元一次方程，最后使用这些图得出每个复体的有效扩散张量D，14，理论上求6次就可以了，但是随着噪声的存在，方向越多，三维空间的分布越均匀，数据就越准确，现在最多可以以128个不同的方向拍摄12个方向。42方向，162方向，642方向，15，DTI的量化参数，第一类是MR成像主体各方向扩散振幅的平均值，表示水分子在一个主体中扩散的大小或程度。常用指标包括平均漫反射系数(average diffusion coefficient，ADC)，反应水分子单位时间内扩散运动的范围，单位为mm2/s，其值越大

5、，水分子扩散能力越强。16，正常ADC图形，17，第二类别是反映各向异性的参数部分各向异性指数(fractional anisotropy，FA)分析各向异性中最常用的参数，反映了分布各向异性部分和分布张量值的比率，以及在整个分布张量(0 1)中各向异性成分的比率。0表示最大各向同性分布，例如在完全均匀介质中的水分子分布，1表示虚拟最大各向异性分布脑白质的FA值与myelin的完整性、纤维的致密性、平行性和正相关性。18、-水分子与神经纤维垂直分布的运动困难-水分子与神经纤维平行分布的运动容易。19、在FA地图中，脑白质以高信号表示相对高的各向异性，如果纤维排列尽可能一致，则FA值也可能接近1

6、(例如，由于脑容量和脑脊液等性，因此低信号，脑容量心包后囊外囊半卵圆中心)。20、2、相对各向异性(relative anisotropy，RA)和体积比(volume ratio，VR) RA是各向异性和各向同性分量的比率。VR是椭球体的体积和半径为平均扩散率的球体体积的比率。两个值的范围从0到1，RA的含义与FA相似，越接近1，水分子的各向异性越高。VR越接近1，水分子的分散就越有各向同性的倾向。21、VR图表、22，DTI的颜色扩散张量图根据体素分布的最大特征向量的方向确定了白色纤维行走的原理，通过将x、y、z轴方向的主要特征向量分别放置为红、绿、篮三种颜色。23、白色纤维束跟踪成像利用

7、最大固有向量1相应的纤维束方向绘制脑中神经纤维束轨迹，实现体内观察研究中枢和周围神经系统的神经传递和连续性方法：精子的FA值低于0.2，24，脑容量，25，26、扣归，内囊，27，冠放射，皮质脊髓束，28，29，30，DTI在中枢神经系统中的临床应用。31、大脑发育和老化，出生后大脑继续发展，myelin，2岁左右基本完成，从下到上，从后到前，从中央到周边规律，myelin胆固醇逐渐减少，磷脂逐渐增加，在形成成熟myelin的过程中，组织的各向异性不断增加，可以利用DTI技术定量分析不同部位大脑组织的各向异性程度，展示大脑的发展过程，32、新生儿和婴幼儿的大脑脑白质ADC值大于成人，空间各向异

8、性小于成人，随着大脑发育成熟，整体水分减少和myelin进行，ADC值减少，FA值增加，部分地区的变化被认为比传统MRI的T1WI和T2WI的信号变化快得多。33、shnader等52名儿童(年龄为1 白质途径微结构的完整性与认知功能有关，对Filippi等发育迟缓的20名儿童进行了DTI检查。 影像在现有序列中正常，但DTI影像中有多个白色纤维通路FA值减少，平均ADC增加。36，DTI在脑肿瘤中的应用，定量分析肿瘤组织特征，确认肿瘤水平，确认正常的白色纤维和水肿及肿瘤部位。测量了肿瘤周围水肿的平均ADC值和FA值，进行了转移和胶质瘤的鉴别诊断，但目前这些研究的结果并不完全一致。37，3，显

9、示白色纤维与肿瘤的关系，有利于指导手术。这是DTI技术最具临床价值和应用前景。目前，使用FA地图和彩色张量图，将肿瘤与白色纤维的关系分为4种模式。38，模式I:与另一侧相比，挂在侧纤维上的FA值正常或略有减少(减少25%)，纤维位置和方向正常。40，模式III:横向纤维FA值相对于另一侧明显减少，同时纤维方向发生变化。41，模式IV:横向纤维显示各向同性或近似同性，无法知道行走的方向。42，模式1表明肿瘤是挤压周围纤维的转移，肿瘤是良性的或攻击性不强的恶性肿瘤。模式2表明肿瘤周有水肿，但不排除肿瘤侵入。模式3表明肿瘤周围的纤维侵入了肿瘤。模式4表明，肿瘤破坏了肿瘤周围的纤维，仅限于恶性肿瘤，但

10、可能是父肿瘤或子肿瘤。43，模式I和模式IV，肿瘤完全切除，模式I，功能改善模式IV功能障碍不加重，生存期不延长，模式II和模式III，加强部分切除，辅助治疗，提高生存质量等，44，这种分类对于确定临床术前手术方案非常有价值。术前，使手术中的肿瘤和脑白质纤维更有把握，手术方案更可靠、更安全，现在一些学者报道了DTI在神经外科肿瘤切除术中的效果，认为用DTI指导手术可以提高术前的切牙率，减少术后功能障碍。45、北京天坛医院的戴建平等以包括锥体束在内的36名胶质瘤患者为对象进行了术前导航诱导手术，结果认为，脑白质纤维追踪器术可以优化手术方案，保护大脑皮层下重要功能的脑白质纤维，预测患者的临床功能预

11、后。，46，28，m，星形细胞瘤，锥体束，术前双侧上肢肌力平均v级，KSP评分90，术后肌力仍为v级，KPS评分增加到100。47，f，27，星形细胞瘤，锥体束相邻和压迫锥体束，术前左上肢肌力III等级，KPS得分60，术前肌力v等级，KSP 100。48，M，22岁增加，锥体束侵犯和破坏，术前左上肢肌力III，KPS得分60，术后肌力仍为III等级，KSP得分60。49，左颞叶脑膜瘤，50，57Y，M，考虑左颞叶胶质瘤，51，53Y，F，神经胶质瘤，52，F，28Y，考虑右颞叶胶质瘤，53，DTI用于脑梗塞，DWI帮助早期，早期脑梗塞的快速诊断，而DTI在脑梗死后大脑皮层脊髓损伤检测方面有很

12、大的优势。54、梗塞部位的FA明显减少，早期平均ADC值降低，后期上升与梗塞部位连接的同侧内囊、大脑和桥脑部位的皮质脊髓束FA与侧面相比明显减少，脑梗死后远端皮质脊髓束存在的可能性的Wallerian变性DTI通过梗塞远端皮质束FA的计算，判断其退变程度，预测患者的运动功能结果，55，46Y，f，突如其来的右内囊后肢梗塞，56，DTI不仅可用于脑梗死后白色纤维束，还可用于颅内灰质超微结构变化的研究。长期DTI追踪观察有助于加深人们对脑卒中后临床病理学演变的理解。57、白质退行性疾病、多发性硬化(MS)急性期、ADC和FA均减少慢性持续时间，ADC增加。FA值下降，但高于急性期的T2WI显示正常

13、部位白质也发生变化，暗示这是扩散的多发性病变。 58、45y、f、MS患者、T2、ADC、FA、59，缺血性白化病(LA)主要为ADC增加和FA减少，病理提示的轴突减少和与glio增殖一致的FA值减少程度和范围与临床认知功能的变化明显相关，在监测LA的进展演变方面有较大的优势，脑白质退行性疾病。60，是肌萎缩性侧索硬化(ALS)患者的皮质脊髓束部位，ADC值大幅上升，FA值显著降低，表明DTI发现了ALS皮质脊髓束的病理变化，阿尔茨海默病(AD)通过DTI研究表明该病患者白质结合纤维束的完整性明显受损，轻度或早期AD，61，F，47y，进行性意识昏迷的20日，意识障碍15日考虑脱髓鞘性疾病，药物诱发脑炎的可能性，62，其他，精神分裂症，DTI连接到白质纤维束径异常，病变部位的FA值减少可能出现的慢性酒精中毒，胼胝体膝，压力，半卵圆中心FA值全部减少，FA值与酒精使用期限有一定的相关性扩散轴索损失，DTI可能显示一般MRI无法显示的剪切损伤。63，脊髓由于脊髓体积小，周围骨结构形成磁化率人工品、呼吸运动和脑脊液波动人工品，挑战DTI在脊髓内的应用。但是由于技术的提高，使DTI应用于脊髓的新序列和扫描方法中有很多正在使用。64、DTI的局限性和展望，发现部分疾病的早期变化，了解主要传导途径的损伤程度，制定脑肿瘤的术前计划和手术