磁共振弥散张量成像对脊髓损伤的临床 应用价值 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 作者：陈蕾，刘国利，王大维，陈延杰 【摘要】目的：探讨磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)对脊髓损伤的临床应用价值。方法：选择42例健康志愿者作为对照组和54例脊髓型颈椎病作为病例组进行颈椎常规磁共振成像(MRI)及DTI，分别测量各组表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、部分各项异性(fractional anisotropy, FA)值，并显示其弥散张量纤维束(diffusion tensor tracking, DTT)。结果：对照组的平均ADC值为(830.34±215.86)×106 mm2/s，平均FA值为(536.03±40.00)×103。脊髓慢性损伤患者平均ADC值为(1107.60±47.55)×106 mm2/s，较对照组升高，有统计学意义(P0.01)，平均FA值为(425.91±59.48)×103，较对照组下降，有统计学意义(P0.01)。结论：DTI较常规MRI成像能更早显示脊髓的损伤，ADC值、FA值及DTT 图是检测早期脊髓损伤微观结构的敏感指标。 【关键词】磁共振;弥散张量成像;脊髓损伤
Clinical application of magnetic resonance diffusion tensor imaging for spinal cord injury diagnosisCHEN Lei1, LIU Guo li2, WANG Da wei2, CHEN Yan jie2(1. Interventional Radiology Department,Longgang Central Hospital of Shenzhen, Shenzhen 518116;2.Department of Radiology, Changchun Communicable Disease Hospital, Changchun 130123, China)[ABSTRACT] Objective: To investigate the clinical application of magnetic resonance (MR) diffusion tensor imaging for spinal cord injury diagnosis. Methods: Conventional cervical magnetic resonance imaging (MRI) scanning and MR diffusion tensor imaging were performed on 54 patients with cervical spondylotic myelopathy and 42 cases of healthy volunteers as a healthy control group. Apparent diffusion coefficient (ADC) and fractional anisotropy (FA) were measured, diffusion tensor tracking (DTT) was showed in each group. Results: The average ADC value is(830.34±215.86)×106 mm2/s, the average FA value is (536.03±40.00) ×103 in control group; in contrast the average ADC value is(1 107.60±47.55)×106 mm2/s,higher than the control group with statistical significant difference(P0.01), and the average FA value is (425.91 ±59.48)×103 , lower than the control group with statistical significant difference(P0.01). Conclusion: MR diffusion tensor imaging can show the injury in the spinal cord at earlier stage. ADC value, FA
弥散张量成像（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇ，ＤＴＩ）是一新的具有无创伤性优点的磁共振成像方法，不仅能够定量分析大脑的微细结构，还可定量分析病变组织和正常组织的弥散特征，从而为疾病的诊断和鉴别诊断提供更多的信息；而且可以利用ＤＴＩ所获的数据，进行大脑白质纤维的成像。内囊是大脑组织的重要结构，其内主要含有联系大脑皮质和皮质下中枢的上行和下行的投射纤维。在活体显示大脑内囊的形状和结构，我们利用 ＤＴＩ技术对此进行了初步研究。现报道如下：１资料与方法 １．１研究对象：１０例正常志愿者，男５例，女５例。年龄２５～６５岁，平均４０．９岁。志愿者均无任何脑部疾病、外伤和手术史。１．２ 机器和扫描参数：采用ＧＥ公司ＳｉｇｎａＶＨ／ｉ３ＴＭＲ扫描 仪。应用标准头部正交线圈，让志愿者头部固定，耳内塞一适当大小的棉球，以减少噪音对志愿者的影响。志愿者首先进行常规的Ｔ１ＷＩ、Ｔ２ＷＩ、ＦＬＡＩＲ扫描。常规ＭＲＩ扫描大脑内未见明显异常信号后，进行ＤＴＩ成像扫描，ＤＴＩ扫描采用单次激发ＳＥ ＥＰＩ序列，扫描参数为ＴＲ／ＴＥ９９９９／８９．２ｍｓ，矩阵１２８×１２８，ＦＯＶ２４０ｍｍ×２４０ｍｍ，１次采集，ｂ＝１０００ｓ／ｍｍ２ ，弥散敏感梯度方向 数１３个，层厚５ｍｍ、层间距０ｍｍ。 １．３图像后处理：将１０名志愿者扫描所得ＤＴＩ的数据输入个 人计算机，应用日本东京大学附属医院放射科影像计算和分析实验室所研制的软件：Ｖｏｌｕｍｅ－ｏｎｅ１．５６和ｄｉｆｆｕｓｉｏｎＴＥＮＳＯＲ Ｖｉｓｕａｌｉｚｅｒ１．５（ｄＴＶ）进行后处理，在ｚ－轴方向进行插值计算，使 每个体素呈立方形（大小约０．９ｍｍ×０．９ｍｍ×０．９ｍｍ）。通过运算可以获得各向异性分数图（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌａｎｉｓｏｔｒｏｐｙＦＡ）和彩色 ＦＡ图，在彩色ＦＡ图中红色代表左右走行的纤维束，绿色代表 前后走行的纤维束，蓝色则代表上下走行的纤维束。 首先在ＦＡ图和彩色ＦＡ图像上观察内囊的结构和形态，然后在ＦＡ图和彩色ＦＡ图像的基础上，根据蒋文华等［１］神经解剖学关于大脑白质纤维束的解剖描述，用 “种子点（ｓｅｅｄ）”标记所要显示的内囊结构，计算机自动追踪纤维束，获得内囊的白质纤维束图像。 ２结果 １０例志愿者均成功进行了ＤＴＩ扫描，可以清晰显示大脑 内囊的结构。内囊是投射纤维在大脑的集中部分，在内囊平面以上，纤维呈四向放射与皮质相联，称为辐射冠，辐射冠呈扇形联结内囊和皮层下结构。通过内囊的纤维束很多，走行方向不一致，在ＦＡ图（见图１），为内囊的ＦＡ图，可见内囊呈高信号，呈“＜”状。内囊前后肢之间差别不大，前肢显示较短，但彩色ＦＡ图（见图２）则明显不同，则显示内囊前后肢颜色不同，前肢显示为绿色，后肢则为蓝色。弥散张量纤维束图的矢状面，更直观的显示内囊的白质纤维束形态（见图３）。 ３讨论 磁共振弥散成像的概念最早于８０年代中期提出［２］，其方法 为应用双极磁场梯度脉冲（ｂｉｐｏｌａｒｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｇｒａｄｉｅｎｔｐｕｌｓ－ｅｓ），将编码的分子弥散效应增加到磁共振信号上。 随后，磁共振弥散加权成像（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｗｅｉｇｈｔｅｄｉｍａｇｉｎｇ，ＤＷＩ）被应用，该技术在３个不同的方向ｘ、ｙ、ｚ轴施加弥散梯度，可以获得水分子空 【摘要】目的：利用磁共振弥散张量成像技术，研究正常成人大脑内囊的形状和结构。方法：分别对１０例正常志愿者（男５例，女５例。年龄２４～６５岁，平均４０．９岁）进行弥散张量成像，将所得数据输入个人计算机，应用日本东京大学附属医院放射科影像计算和分析实验室所研制的软件：Ｖｏｌｕｍｅ－ｏｎｅ１．５６和ｄｉｆｆｕｓｉｏｎＴＥＮＳＯＲＶｉｓｕａｌｉｚｅｒ１．５（ｄＴＶ）进行大脑内囊成像。结果：本研究成功的在活体进行了大脑内囊的弥散张量成像，在ＦＡ、 彩色ＦＡ图和弥散张量纤维束图上分别显示了内囊的形状和结构。结论：弥散张量成像可以显示正常人大脑内囊的结构，为大脑白质纤维束的研究开辟了一新的广阔领域。 【关键词】内囊；弥散张量成像；弥散张量纤维束成像文章编号：１００９－５５１９（２００６）０８－１１１３－０３ 中图分类号：Ｒ４４５ 文献标识码：Ａ Ｓｔｕｄｙｏｆｎｏｒｍａｌａｄｕｌｔｃｅｒｅｂｒａｌｉｎｔｅｒｎａｌｃａｐｓｕｌｅｂｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇ ＨＥＧｕａｎｇ－ｗｕ，ＸＩＡＮＧＨｕａ，ＨＥＪｉａｎｇ－ｂｏ，ｅｔａｌ． （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＲａｄｉｏｌｏｇｙ，ＢａｏｓｈａｎＢｒａｎｃｈｏｆＳｈａｎｇｈａｉＦｉｒｓｔＰｅｏｐｌｅ’ｓＨｏｓｐｉｔａｌ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４０，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏａｎａｌｙｓｅｔｈｅｓｈａｐｅ，ｆｉｂｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｎｏｒｍａｌａｄｕｌｔｃｅｒｅｂｒａｌｉｎｔｅｒｎａｌｃａｐｓｕｌｅｉｎｌｉｖｉｎｇｈｕｍａｎｓｂｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇ．Ｍｅｔｈｏｄｓ：１０ｈｅａｌｔｈｙａｄｕｌｔｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ（５ｍｅｎ，５ｗｏｍｅｎ，ａｇｅｄ２４～ ６５ｙｅａｒｓ，ｍｅａｎａｇｅ４０．９ｙｅａｒｓ）ｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄｂｙＭＲｄｉｆｆｕ－ｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇ．ＡｌｌｄａｔａｗｅｒｅｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｔｏａｐｅｒｓｏｎａｌｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｗｅｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｗｉｔｈｄＴＶ（ＴｏｋｙｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｐａｎ）．Ｒｅｓｕｌｔｓ：Ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｃａｐｓｕｌｅｏｆａｌｌｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｔｈｅｓｈａｐｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃａｐｓｕｌｅｗｅｒｅｓｈｏｗｅｄｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎａｌａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｍａｐ，ｃｏｌｏｒｆｒａｃｔｉｏｎａｌａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｍａｐａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｔｒａｃｋｉｎｇｍａｐ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇｉｓｕｓｅｆｕｌｆｏｒｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｎｏｒｍａｌａｄｕｌｔｃｅｒｅｂｒａｌｉｎｔｅｒｎａｌｃａｐｓｕｌｅａｎｄｏｐｅｎｓａｎｅｗｆｉｅｌｄｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｃｅｒｅｂｒａｌｗｈｉｔｅｍａｔｔｅｒｆｉｂｅｒｉｎｖｉｖｏ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ｉｎｔｅｒｎａｌｃａｐｓｕｌｅ；Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇ；Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｔｒａｃｋｉｎｇ正常成人大脑内囊磁共振弥散张量成像研究 何光武１，项 华１，何江波１，成中意１，徐建荪１，汪守中１，沈天真２，陈星荣２ （１．上海市第一人民医院宝山分院放射科，上海２００９４０；２．复旦大学附属华山医院，上海２０００４０） 作者简介：何光武（１９６５—），男，山东省莱芜市人，副主任医师，学士。研究方向：中枢神经系统影像学。
82(Supp l):59. [17] G oldste i n DS.P las m a catecho la m i nes and essenti a l hyper tension:A n ana lytica l review[J].H ypertension,1983,5:86. [18] Si ngh J P,La rson MG,T sujiH,et a.l R educed heart rate va riab ilit y and ne w-onset hypertens i on:i nsi ghts i nto pathog enesis o f hypertension[J].H ypertension,1998,32:293. [19] 白 梅,郭春凤,王红宇,等.心率变异指数在预测高血压病患者预后中的作用[J].中华心血管杂志,1995,23(3): 207 [20] 任建英,徐尚志,黄伟明,等.高血压患者心率变异性的临床观察[J].高血压杂志,1996,4:212 [21] Cow an M J,K ogan H,Burr R,et a.l Pow er spectra l ana l y sis o fHRV after b i o feedback tra i ning[J].J E l ec trocardio,l1990, 23:85. [22] Y us u f S,Pe t o R,L e w i s J,e t a.l Beta blockade during and afte r myocardia l i n farc ti on[J].Prog Ca rdiovasc D is,1985, 27:335. [23] 张国伟.心率变异在老年心脏病诊断中的应用[J].吉林医学,2006,9:1049 [24] 胡桃红.心率变异性[J].临床心电学杂志,1995,4 (1):23 [收稿日期:2008-03-10 编校:李晓飞 郑英善] MR弥散张量成像技术及其临床应用 赵庆雪 综述,谷艳英 审校 (吉林大学第一医院放射线科,吉林 长春 130021) [关键词] M R弥散张量成像;临床应用 M R弥散张量成像(d iffusi on tenso r i m ag i ng,DT I)是近年来迅速发展的一种M R新的检查技术,可从微观的领域评价组织结构的完整性,是功能磁共振成像的一个重要组成部分。目前,主要应用于脑各方向白质纤维和白质纤维束的评价,且逐渐扩展到人体的其他部位,可以为疾病的诊断、治疗及预后提供更多信息。本文将对DT I成像的基本原理、应用范围及临床应用价值进行综述。 1 DTI基本原理 DT I是在D W I(D iff usi on w e i ghted i m ag ing)技术基础上发展起来的一种新的磁共振成像技术,其可以在三维空间内定时定量地分析组织内水分子弥散特性。活体组织中结构的不同从而影响水分子自由弥散的方向和速率,这种差异是DT I 成像的基础,并为其所检测并转为图像和各参数值。DT I为三维信息的采集,因此至少要在6个方向施加弥散敏感梯度[1]。 1.1 弥散的概念:弥散是人体重要的生理活动,分子的弥散运动表现为随机平移运动,即布朗运动(Bro w nian m oti on)。弥散的方式分为两种:一种是指在完全均质的溶液中,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(iso trop i c)弥散,例如在纯水溶液、脑脊液及大脑灰质中,水分子的弥散呈现为各向同性,各向同性用扩散张量的踪迹(trace of diff usion tensor)来描述,与各个方向平均A DC(A pparent d iffusi on co efficient)值成正比。另一种弥散具有方向依赖性,如在其障碍物是具有高度按方向排列的组织中,分子向各个方向弥散的距离不相等,则称为各向异性(an isotropic)弥散[2],在神经纤维组织,水分子因受髓鞘、轴索排列方式等影响,表现为沿纤维走行方向的扩散比与其垂直的方向更容易。在脑内不同结构的神经纤维其各向异性不同,如胼胝体、锥体束、内囊前肢、半卵圆中心的各向异性依次降低[3]。弥散的各向异性与脑白质内神经纤维的直径、密度、神经胶质细胞的密度和磷脂化程度有关,主要与神经纤维的方向和结构有关[4]。 1.2 弥散张量: 张量(tenso r)一词来源于物理学和工程学领域[5],它是利用一组3D矢量来描述固体物质内的张力。由于组织弥散的各向异性,弥散不能用单一参数表述,需要用弥散张量D来表述。D可以完全反映分子沿各个方向的弥散及其之间的相互关系。弥散张量可用以下公式来表达[6]: D= D xx Dxy Dx z D yx D yy Dy z D zx D zy D zz Dxx、D yy、D zz代表X、Y、Z三个方向分子弥散运动,非对角量Dxy、Dx z、Dy z表示某一方向的弥散与垂直方向分子位移的关系。由于Dxy=Dyx,Dx z=D zx,Dy z=D zy,所以在定量测量时,只要得到其中6个不同成分就可以计算出弥散数值[2]。 2 DT I分析的常用参数 2.1 部分各向异性(fracti on an i so tropy,FA):是指水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例,表现为各向异性的扩散系数的一小部分。为定量分析各向异性的最常用参数。FA 的值为0~1,0代表最大各向同性的弥散,1代表假想下最大各向异性的弥散。在脑白质中FA值与髓鞘的完整性、纤维的致密性及平行性呈正相关。 2.2 相对各向异性(relati ve an isot ropy,RA):为各向异性和各向同性成分的比例。 2.3 各向异性指数(an i so t ropy i ndex,A I):等于1-VR,因此随各向异性的增加而增加。 2.4 最大特征值:代表平行于纤维束走行方向上的扩散率,它随b值的增加而降低,随着b值的增加灰白质间最大特征值的差别缩小。 2.5 FA图:DT I最常用图,以FA值为图像信号强度可以拟合出FA图,直接反映各向异性的比例(程度),间接反映组织水扩散的快慢。故扩散速率快,FA值越大,FA图信号越强,灰度高。在FA图中,脑白质各向异性最高为高信号,而脑脊
[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。如在大脑白质分子的弥散表现为各向异性，分子沿白质纤维通道方向的弥散速度快于垂直方向。 张量是一个工程物理学的名称，张量是一个数学结构，是一个椭圆形结构，有三维空间，各