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69页PPT

03 DTI在临床诊断中 的应用
脑部疾病的DTI表现
脑部肿瘤
DTI可以检测肿瘤对周围白 质纤维束的浸润和破坏， 有助于肿瘤的早期诊断和 分级。
脑卒中
DTI可以显示脑卒中后白质 纤维束的损伤程度，有助 于判断预后和制定康复计 划。
癫痫
DTI可以检测癫痫病灶对周 围白质纤维束的改变，有 助于癫痫灶的定位和手术 治疗。
DTI可以检测肌腱损伤后纤维排列和走向的变化， 有助于肌腱损伤的诊断和康复。
关节软骨损伤
DTI可以显示关节软骨损伤后纤维排列和走向的变 化，有助于关节软骨损伤的诊断和手术治疗。
肌肉萎缩
DTI可以检测肌肉萎缩后纤维排列和走向的变化， 有助于肌肉萎缩的诊断和治疗。
04 DTI与功能连接研 究
功能连接的概念与测量方法
脊髓疾病的DTI表现
脊髓肿瘤
DTI可以检测肿瘤对脊髓白质纤 维束的浸润和破坏，有助于肿瘤
的早期诊断和手术治疗。
脊髓损伤
DTI可以显示脊髓损伤后白质纤 维束的损伤程度，有助于判断预
后和制定康复计划。
脊髓炎
DTI可以检测炎症对脊髓白质纤 维束的改变，有助于炎症的诊断
和治疗。
肌肉骨骼疾病的DTI表现
肌腱损伤
02 弥散张量成像（ DTI）基础
DTI的概念与原理
DTI（弥散张量成像）是一种基 于磁共振的成像技术，用于研究 活体组织中水分子的扩散运动。
它通过测量多个方向的扩散敏锐 梯度，获取水分子的扩散系数和 方向性，从而反应组织的微观结
构和纤维排列。
DTI原理基于分子扩散的随机性 ，通过测量扩散系数和方向性， 可以反应组织的微观结构和纤维
通过DTI技术，可以研究白质纤维束的完整性、方向性以及各向异性扩散系数等参数 ，从而评估大脑功能连接的强度和方向性。

［H］ 胞肿胀、 胞膜降解的程度， 即缺血性损伤的严重程度 。 A< 能
否作为判断组织损害的时间及程度的一项独立的新指标， 有待 进一步研究。 &%&%& 腔隙性脑梗塞 腔隙性脑梗塞常由深穿支动脉阻塞引 起， K.)F+2/2’+*’* 则是一种深穿支动脉进行性纤维玻璃样变引起 的弥漫性白质变性， 常伴有多发小的腔隙梗塞灶。 A< 图的特 征性表现为白质各向异性的明显丧失和 <&? 的中度增加， 这 与轴索丢失和胶质增生相一致。 A< 的白质各向异性丧失与临 床表现特别是认知能力的损害程度有一定的相关性。 &%’ 脑白质病 （ :)B7’=B. G>B./+*’*， &%’%! 多发性硬化 :G） :G 具有多种形式 的 &90、 由于血 <&? 和 A< 信号变化。在急性期有增强的斑块， 管源性水肿、 脱髓鞘、 轴索脱失， 弥散明显增加， 在慢性期无强 化的斑块， 组织丢失增加了平均弥散值， 同时神经胶质增生和 轻度炎性反应使弥散降低。因此，A< 在急性期的斑块中要低 于慢性期的斑块， 而且在急性期和慢性期的鉴别中更加精确。
・ 文献综述・
磁共振弥散张量成像的基本原理和临床应用
盛复庚综述
磁共振弥散张量成像 （ &’(()*’+, -.,*+/ 0123’,3， &-0）主要用 来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。 ! !%! "#$ 的基本原理 磁共振弥散加权成像 （ &’(()*’+,45.’367.8 ’123’,3， &90）
［%］ 值在缺血的脑白质有显著降低， 在脑灰质无明显变化 。 I2,3

通过DTI技术，可以无创地观察大脑白质纤维束的完整性、方 向和排列，从而评估神经系统的功能和结构特点，为临床医 生提供重要的诊断依据和治疗指导。
02
DTI在中枢神经系统中的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
DTI在脑白质中的应用
DTI在脑白质中的应用主要关注于脑白质纤维束的完整性评 估。
05
DTI的未来发展与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
DTI技术的改进与创新
01
02
03
更高分辨率的成像
随着技术的进步，DTI有 望实现更高分辨率的成像 ，从而更准确地检测和定 位病变。
实时成像
实时DTI技术能够提供更 快速、无创的成像，有助 于在临床实践中实时监测 治疗效果。
脑干和小脑疾病的治疗
DTI在脑干和小脑疾病治疗中具有潜 在的应用价值，有助于了解疾病的进 展和治疗效果。
VS
脑干和小脑是维持人体重要生命功能 和运动控制的关键区域。DTI能够检 测脑干和小脑区域的水分子扩散变化 ，从而评估这些区域的神经纤维结构 和完整性。在脑干和小脑疾病中， DTI可以用于监测疾病的进展，以及 评估手术治疗和康复训练的效果。通 过比较治疗前后的DTI参数变化，可 以了解疾病的改善情况，为后续治疗 提供指导。
脑干和小脑病变的诊断
DTI在脑干和小脑病变的诊断中具有局限性 ，但对于某些特定类型的病变仍有一定帮助 。
由于脑干和小脑的结构复杂且重要，DTI在 诊断这些部位的病变时存在一定的局限性。 然而，对于某些特定类型的病变，如脑干缺 血或小脑萎缩等，DTI可以提供有价值的诊 断信息。通过观察水分子的扩散方向和程度 ，可以帮助医生判断病变的性质和程度，为

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缺点比较
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DTI：对脑灰质病变的评估能力有限；对磁场均匀性要求 高。
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MRI：对脑白质纤维束完整性的评估能力有限；需要注射 对比剂。
DTI与MRI的联合应用
联合应用的优势
可以相互补充，全面评估脑组织的结 构和功能；提高诊断的准确性和可靠
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DTI的主要参数
扩散系数（ADC）：描述水分子的扩 散程度，与组织的微观结构有关。
相对各向异性（Relative Anisotropy, RA）：衡量扩散系数的不均匀性，反 映组织结构的复杂性。
纤维方向（Fiber Orientation）：反 映组织中纤维束的走向，对于脑白质 纤维束的追踪和重建具有重要意义。
磁共振和弥散张量成像课件
目录
• 磁共振成像（MRI）基础 • 弥散张量成像（DTI）基础 • DTI在临床诊断中的应用 • DTI与MRI的比较和联合应用 • DTI的局限性及解决策略
01
磁共振成像（MRI）基础
MRI的工作原理
核磁共振现象
利用原子核的自旋磁矩在强磁场 中的进动，通过射频脉冲激发产 生磁共振信号，经过接收和转换
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针对性技术优化
针对不同伪影来源，采取相应的技术优化措施， 如改进线圈设计、优化序列参数等。
后期处理算法
运用先进的图像处理算法，对采集到的图像数据 进行后处理，以消除或减轻伪影的影响。
提高信噪比和对比度方法研究
高性能硬件设备
采用高场强、高均匀度、高稳定性的磁体及梯 度系统，以提高图像信噪比和对比度。
弥散数据质量控制
开发智能算法对弥散数据进行质 量评估和控制，确保数据的可靠 性和一致性。
多模态数据融合分
析
结合多模态数据，利用人工智能 技术挖掘更深层次的信息，为神 经科学研究提供更全面的视角。
05
挑战与问题
伪影干扰问题解决方案探讨
伪影来源识别
通过对磁共振设备、患者及扫描环境的综合分析 ，识别出可能导致伪影的干扰源。
肿瘤与非肿瘤性病 变鉴别
弥散量成像可以帮助区分肿瘤性 病变和非肿瘤性病变，如脓肿、 炎症等。
02
肿瘤恶性程度评估
03
肿瘤复发监测
通过对肿瘤弥散系数的测量，可 以评估肿瘤的恶性程度，为治疗 方案制定提供参考。
弥散量成像可用于监测肿瘤治疗 后的复发情况，及时发现并处理 。
多发性硬化等脱髓鞘疾病检测
脱髓鞘病变检测
辨率和对比度。
弥散张量成像（DTI）
02
在多个方向上施加弥散梯度，获取组织内水分子的弥散张量信
息，更全面地描述组织的微观结构。
高角度分辨率弥散成像（HARDI）
03
采用多个不同方向的弥散梯度进行采样，以更准确地重建复杂
的纤维束结构。
多模态融合技术在弥散成像中的应用
弥散成像与结构成像融合
将弥散成像数据与高分辨率的结构成像数据融合，提供更准确的 解剖定位和纤维束追踪。

2
MRI弥散加权成像的主要指标弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC值）作为最常用的参数 用来描述细胞分布、细胞膜渗透性、细胞内外弥 散和组织结构。 ADC值表示水分子扩散速率（0-1 mm2/s ）， ADC值越大，水分子扩散速度快，DWI表现为低 信号，ADC值越小，水分子扩散速度慢，DWI表 现为高信号。 自由水扩散不受限，速度快，DWI呈低信号。 结合水及肿瘤细胞增多导致水分子扩散受限程度 增加，速度慢，DWI呈高信号。
肿瘤内 胆碱cho峰
正常组织内 胆碱cho峰
脑干肿瘤：肿瘤标志物cho明显升高
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磁共振灌注加权成像(PWI)
灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging) PWI 是基 于血管密度的一项新成像技术。主要反映了肿瘤的血供情 况，与常规增强不同的是，常规增强反映的是血脑屏障破 坏程度，PWI反映的是肿瘤的微血管丰富程度。局部相对 脑血容量最大的区域是肿瘤恶性程度最高、生长最活跃的 部位。
层内分辨率0.5*0.5 层厚2.5mm A524
三叉神经半月节 内三支神经
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面神经
上下前庭神经
耳蜗神经
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高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
901:PCA法定位图 1201：团注造影剂跟踪 1101：3D血管采集T1W FFE技术 1103:三维重建
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高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
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脱氧/含氧血红蛋白含量变 化
BOLD 通过测量神经元活动引起的的血氧反应间接测量脑活动 神经元放电->代谢需要能量->输入氧->含氧血红蛋白增多->引发信号增强

步提升，提高诊断准确率。
多模态成像融合
将DWI与其他成像技术（如 MRI、CT等）进行融合，实现 多模态成像，提供更全面的医 学影像信息。
个性化治疗
结合基因检测等手段，根据个 体差异制定个性化治疗方案， 提高治疗效果。
普及推广
随着DWI技术的不断完善和应 用效果的验证，其在临床上的 应用将得到更广泛的推广和普
DWI可以区分肿瘤组织和正常组 织，有助于精确测量肿瘤体积，
评估肿瘤缩小或增大的情况。
脑卒中治疗效果评估
在脑卒中治疗过程中，DWI可 以监测脑组织中水分子扩散的 变化，评估缺血或梗塞区的大
小和范围。
通过DWI，可以观察脑卒中 后脑水肿的情况，判断病情
的严重程度和预后。
DWI可以评估溶栓或取栓治疗 的效果，指导后续治疗措施。
弥散加权成像DWI原理和临 床应用
汇报人：WI在临床诊断中的应用 • DWI在治疗效果评估中的应用 • DWI的局限性及未来展望 • 结论
01
DWI原理介绍
弥散概念
弥散是指水分子的随机热运动，即分子的随机位移。在活体 组织中，水分子的弥散运动受到细胞内外屏障的限制，因此 ，水分子在组织中的弥散程度可以反映组织微观结构的特点 。
DWI图像解读
DWI图像可以显示组织中水分子的扩散 运动情况，通过观察图像中信号的强度
和分布，可以对组织结构进行评估。
DWI图像的信号强度与组织的弥散系数 成反比关系，即弥散系数越低，DWI图
像的信号强度越高。因此，通过观察 DWI图像的信号强度可以判断组织结构
的特征，如肿瘤、炎症、梗死等。
DWI图像还可以通过扩散张量成像（ DTI）技术进行更深入的分析，以评估
及。
感谢您的观看

组织 A
组织B
正常脑组织 随机运动的水分子 = 低信号
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细胞毒性水肿的脑组织 运动受限的水分子 = 高信号
4
弥散加权像脉冲序列的确定
• SE弥散加权像：
– 信号的衰减与弥散系数有关
• GRE弥散加权像：
– 信号的衰减与弥散系数、组织的T1、T2时间、翻转角度有关。 因此很难测出弥散系数的精 确值。
spin
ADC
ADC Map
DWI
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eADC Map
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急性脑梗死弥散图像对比度的统计分析
ADC
ADC
T2 shine through
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Spin density
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急性脑梗死一周内弥散图像 对比度的决定因素
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发病35分钟的脑卒中
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发病3小时的脑卒中
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发病7小时的脑卒中
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脑缺血的演变过程
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表观弥散系数变化情况
• 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 • ADC异常变化的上下限为
弥散成像的基本知识
• 弥散的基本概念
– 自由水的布朗运动
• 影响因素
– 组织结构
• 测量方法
– 生物、物理方法 – 放射活性或荧光标记 – 核磁共振成像
核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法

多模态成像融会
临床应用拓展
将DTI与其他成像技术（如MRI、CT等）进 行融会，实现多模态成像信息的互补。
进一步探索DTI在神经退行性疾病、脑肿瘤 等临床疾病中的应用价值，提高诊断准确 性和治疗效果评估。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
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REPORTING
2023-2026
ONE
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磁共振DTI弥散张量成 像课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 磁共振DTI弥散张量成像概述 • DTI图像解读基础 • DTI弥散张量成像在神经系统的应用 • DTI弥散张量成像在肌肉骨骼系统的应用 • DTI弥散张量成像在心血管系统的应用 • DTI弥散张量成像的局限性及未来展望
PART 01
磁共振DTI弥散张量成像 概述
定义与原理
定义
磁共振DTI弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）是一种基于磁共 振技术的无创性检查方法，用于评估活体组织中水分子的扩散特性。
原理
DTI通过测量组织内水分子的随机运动（扩散），生成反应组织微观结构的弥散 张量图像。通过分析弥散张量，可以评估组织的微观结构、纤维排列和细胞外 液的流动性。
骨肿瘤与肿瘤样病变
DTI技术可以检测到骨肿瘤和肿瘤样病变，为疾 病的诊断和治疗提供根据。
3
骨质疏松与骨折
DTI技术可以检测到骨质疏松和骨折的特殊，为 疾病的诊断和治疗提供根据。
PART 05
DTI弥散张量成像在心血 管系统的应用
心肌纤维束形态研究
心肌纤维束形态研究
DTI技术可以无创地评估心肌纤维束的形态和方向，对于理解心脏解剖结构和功能具有 重要意义。通过分析心肌纤维束的排列和走向，有助于揭示心肌病变的病理生理机制。

蛛网膜囊肿
磁共振弥散张量成像(DTI)
一、概 念
DWI只能反映3个方向上水分子弥散速度；而且还 不能反应弥散方向。
弥散张量成像（diffusion fensor imaging,DTI) 不但能反映更多方向上的水分子弥散速度；而且 还能反应弥散方向。
二、原理
n DTI与DWI一样，也是测量单位时间内的水分
三、检查方法
DTI是在DWI基础上，在6-55个线性方向上 施加射频脉冲，多采用单次SE-EPI或GRE序列， 每个方向上均使用相同的较大b值，计算各个方 向上的弥散张量而成像。
四、评价指标
平均弥散率（mean diffusivty, MD）反应各个方 向弥散张量的平均值，只反映弥散速度，不能反 映弥散方向。它比ADC值图更全面。
长期以来这种微出血在CT和常规MRI成像上不 易显示，使得DAI的影像表现不能解释相应的 临床症状
一例车祸中度昏迷患者之TAI表现
一 例 车 祸 重 度 昏 迷 患 者
TAI 表 现
病例一
患者葛某，M-37Y，重物打击伤，昏 迷10小时，GCS评分10分。
病例二
患者陈某，M-25Y，车祸外伤后意 识障碍21天，GCS评分4分。
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Байду номын сангаасalk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
g~i为正常人
● 基于纤维束的空间统计（TBSS）采用FSL等软件对FA、MD
和λ进行体素水平的统计分析，得到全脑差异图。TBSS比 VBA（基于体素分析）准确性高。
TBSS结果 0～10HDI与对照组 （FA）

正常人DTT
• 正常大脑半球白质纤维束主要分为三类： • 连合纤维（commisural fibers）：是连接两侧 大脑半球皮质的纤维，如胼胝体（corpus callosum），左右走行在DEC图显示为红色。 • 联络纤维（association fibers）：是联系同侧半 球各部分皮质的纤维，如扣带束（cingulate tract），前后走行在DEC图显示为绿色。 • 投射纤维（projection fibers）：是联系大脑皮 层和皮层下结构的上、下行纤维，绝大部分经 过内囊，如椎体束（pyramidal tract），上下走 行在DEC图显示为蓝色。
脑梗塞病例
• 患 者：女性 71岁 右利手 • 主 诉：发作性右侧肢体麻木、力弱半月余， 加重1天 • 现病史：患者缘于半个月前无明显诱因开始出 现右侧肢体麻木、力弱，伴头昏、耳鸣，上述 症状反复发作，轻重不一，每次持续约1~5分 钟不等 。 • 体格检查：左侧肢体肌张力正常，肌力Ⅴ级； 右侧肢体肌张力较高，上肢肌力IV＋，下肢肌 力IV－。
肿瘤患者常规MR检查影像
T1WI
T2WI
DTI影像
FA
DWI
ADC
DEC
DTI测量结果
• 肿瘤灶： • So: 3149.00 - 3521.00 (3334.85/78.22) • FA: 0.07 - 0.40 (0.21/0.07) • ADC(x1k): 1.11 - 1.29 (1.20/0.04) • 小脑白质： • So: 1707.00 - 2266.00 (1986.43/125.97) • FA: 0.10 - 0.39 (0.21/0.06) • ADC(x1k): 0.60 - 0.77 (0.68/0.04) • 胼胝体： • So: 1125.00 - 1324.00 (1192.71/59.92) • FA: 0.64 - 0.77 (0.72/0.04) • ADC(x1k): 0.75 - 0.84 (0.80/0.04)