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磁共振弥散张量成像在临床中的应用摘要】目前可对脑白质纤维束、骨豁肌和乳腺等组织器官行三维重建的新方法，首推磁共振弥散张量成像技术，它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。
经过近几十年的发展，已在临床工作中得到深入广泛使用。
本文就磁共振弥散张量成像在临床中的应用研究及前景做一综述。
【关键词】磁共振弥散张量成像；原理；临床应用；前景【中图分类号】R445.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2017）33-0189-01磁共振弥散张量成像（DTI）是近几十年来发展的一种水分子弥散成像技术，是在普通弥散加权成像(DWI)的基础上发展而来，除它之外，目前并没有其它可在体显示脑白质纤维束的无创成像方法，在如今临床科学各个领域应用广泛。
1.DTI简介弥散是自然界中的物质分子不停地进行的一种随机的运动, 即布朗运动，它是体内物质转运方式之一。
弥散的形式有两种，一是各项同性弥散，分子可随意进行热运动；二是各向异性弥散，分子弥散受到限制。
DTI的原理就是基于这种此种微观运动。
用来描述和分析各向异性程度的参数很多，例如表观弥散系数（ADC、平均弥散率（MD）以及各项异性分数(FA)等。
2.DTI在中枢神经系统的临床应用2.1 高血压脑出血高血压脑出血主要是指脑内小动脉破裂出血的一系列疾病，一般情况下出血部位为基底节区和丘脑。
据统计在高血压脑出血存活的患者中，50%～75%的患者有不同程度的残疾。
目前认为导致患者肢体残疾的主要原因来自于血肿对皮质脊髓束（CST）的损伤和压迫。
在临床工作中，脑出血常用的检查方法为CT、MRI，但这两种方法并不能精准地判断和区分皮质脊髓束损伤状况，而DTI可以把大脑中的白质纤维束的受损情况清楚显示出来，与DWI、MRI同时使用能够对脑内病变部位进行更准确的定位[1]。
Jang等将6名正常人和16例脑出血患者使用DTI进行检查，结果显示DTI能够清晰显示出发生病变的部分,同时可以根据其中感兴趣区的各向异性分析CST的修复情况[2]。
扩散张量成像在脑梗死中的运用及进展扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）由Basser等［1］在1994年首次提出，是扩散成像（diffusion weighted imaging, DWI）的发展和深化，是无创性显示和分析白质纤维束的一项新技术。
近几年来，DTI技术发展迅速，目前主要用于脑部肿瘤及癫痫、精神分裂症等脑神经功能方面的研究，对脑梗死的研究也正方兴未艾地进行着。
THE BASIC PRINCIPLES of diffusion MRI were introducedin the mid-1980s (1–3); they combined NMR imagingprinciples with those introduced earlier to encodemolecular diffusion effects in the NMR signal by usingbipolar magnetic field gradient pulses (4).1 DTI基本概念简述1.1原理在人体生理条件下，水分子的自由运动受细胞本身特征及结构的影响，在具有固定排列顺序的组织结构中，如白质纤维束，水分子在三维空间内各个方向上扩散运动的快慢不同，水分子通常更倾向于沿着白质纤维束走行的方向进行扩散，而很少沿着垂直于白质纤维束走行的方向进行扩散，这种具有方向依赖性的扩散即称为扩散的各向异性（anisotropic），其运动轨迹近似一个椭球体。
椭球体的半径称为本征向量，其中最大半径称为主本征向量。
因DWI主要反映三维方向扩散运动状况，不能反映各向异性，而DTI是在DWI基础上，正是利用水分子的这种扩散特征，在180°脉冲前后于GXGYGZ 3个梯度通道上施加2个对称的斜方形梯度脉冲，至少于6个方向（多则甚至上百个）依次施加扩散敏感梯度，每一方向上均使用相同较大b值（通常为1000 mm2/s），计算出各个方向上的扩散张量（即水分子扩散的各向异性），并对基础的T2WI-EPI像及DWI-EPI 像进行多次采集，将其信号平均，并利用所得多种参数值进行成像来获得较高信噪比的扩散张量图像［2］。
核磁DTI的原理及应用范围1. 原理介绍核磁共振技术（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种现代物理学和化学中常用的分析技术，它通过观察原子核在外磁场中的行为来研究物质的结构和性质。
核磁扩散张量成像技术（Diffusion Tensor Imaging，DTI）是核磁共振技术的一种应用，用于测量和定量分析组织中水分子的扩散行为。
DTI通过不同方向的梯度脉冲和测量磁共振信号的强度变化来反映组织中的水分子扩散行为。
利用水分子在生物组织中的有序和随机扩散特性，DTI可以提供关于神经纤维纵向扩散（axial diffusivity）、横向扩散（radial diffusivity）和纤维方向的信息。
这些信息对于研究神经系统的微结构和连接性非常重要。
2. 应用范围2.1 神经科学研究DTI技术在神经科学研究中被广泛应用。
通过测量不同区域的纤维束的弥散特征，可以建立脑连接图，研究脑网络结构和功能连接。
此外，DTI还可以定量分析神经纤维的完整性和组织的微结构，帮助研究神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的发生机制。
2.2 神经外科手术规划在神经外科手术中，DTI可以提供详细的神经纤维路径图，帮助外科医生规划手术路径，以减少手术风险。
通过结合传统的结构影像和DTI，医生可以更准确地定位重要的神经纤维束，并避免损伤。
2.3 白质损伤评估DTI可以用于评估脑白质的完整性和连通性。
在脑外伤、中风等疾病后，DTI 可以提供关于神经纤维受损程度和连接断裂的信息，帮助医生评估和预测患者的康复情况。
2.4 精神疾病研究DTI在精神疾病研究中也有广泛应用。
通过比较正常人群和病人群体的DTI数据，可以探索各种精神疾病的病理生理机制。
例如，研究发现精神分裂症患者的纤维束连接异常，为精神分裂症的发病机制提供了新的视角。
3. DTI数据处理流程1.数据采集：使用核磁共振仪器采集DTI数据，包括不同方向的梯度脉冲和磁共振信号的强度变化。
磁共振的英文缩写MRI：Magnetic Resonance Imaging磁共振成像NMRI：Nuclear Magnetic Resonance Imaging核磁共振成像MRA：Magnetic Resonance Angiography磁共振血管造影CE-MRA：contrast enhanced magnetic resonance angiography对比增强磁共振血管成像MRV：Magnetic Resonance Venography磁共振静脉造影VW-MRI：vessel wall magnetic resonance imaging磁共振血管壁成像MRCP：Magnetic Resonance cholangiopancreatography磁共振胰胆管成像MRM：Magnetic Resonance Myelography磁共振脊髓成像MRU：Magnetic Resonance urography磁共振尿路成像MRN：Magnetic Resonance neurography磁共振神经成像CMR：Cardiovascular MR心血管磁共振检查技术fMRI：functional magnetic resonance imaging磁共振功能成像MRE：Magnetic Resonance Elastography磁共振弹性成像T1WI：T1-weighted imagingT1加权成像T2WI：T2-weighted imagingT2加权成像PDWI：proton density weighted imaging质子密度加权成像EPI：echo planar imaging平面回波成像MS-EPI：multi shot echo planar imaging多激发平面回波成像DWI：diffusion weighted imaging扩散加权成像(小视野弥散Philips-ZOOM/Siemens-ZOOMit/GE-FOCUS)ADC：apparent diffusion coefficient表观扩散系数DWIBS：diffusion weighted imaging with background suppression背景抑制扩散加权成像RESOLVE：readout segment of long variable echo trains 基于读出方向分段K空间的多次激发弥散加权成像(Siemens)MUSE：multi-slab parallel EPI多激发节段式EPI采集空间信号敏感性编码图像重建(GE)DTI：diffusion tensor imaging扩散张量成像PWI：perfusion weighted imaging灌注加权成像BOLD：blood oxygenation level dependent血氧水平依赖RF：Radio Frequency射频TR：repetition time重复时间TE：echo time回波时间(Effective TE有效TE)Minimum TE：部分回波技术TI：inversion time反转时间ES：echo space回波间隙ETL：echo train length回波链长度BW：bandwidth带宽FA：flip angle反转角TA：Acquisition time采集时间NA：number of acquisitions采集次数NSA：number of signal averaged信号平均次数NEX：number of excitation激励次数TD：time of delay延迟时间WFS：water fat shift水脂位移FC：flow pensation流动补偿TOF：time of flight时间飞跃TRICKS：time resolved imaging of contrast Kinetics对比剂动态成像PC：phase contrast相位对比VENC：velocity encoding流速编码NPW：no phase wrap去相位卷褶IR：inversion recovery反转恢复MT：magnetization transfer磁化转移(磁化传递)FT：fourier transform傅里叶变换VPS：Views Per Segment每段视图BSP TI：blood suppression TI血夜抑制反转时间(IFIR参数)序列SE：spin echo自旋回波FSE：fast spin echo快速自旋回波TSE：turbo spin echo快速自旋回波FRFSE：fast recovery fast spin echo快速恢复快速自旋回波(GE)TSE-Restore：快速恢复快速自旋回波(Siemens)TSE DRIVE(TSE driven equilibrium DE驱动平衡)：快速恢复快速自旋回波(Philips)SSFSE：single shot fast spin echo单次激发快速自旋回波HALF-SS-TSE：half-fourier acquisition single-shot turbo spin echo半傅里叶单次激发快速自旋回波(Philips)HASTE：half-fourier acquisition single-shot turbo spin echo半傅里叶单次激发快速自旋回波(Siemens)FLAIR：fluid attenuated inversion recovery水抑制反转恢复ASL：arterial spin labeling动脉自旋标记BPAS：basi-parallel anatomical scanning平行椎基底动脉系统扫描FIR：fast inversion recovery快速反转恢复(TIR：turbo inversion recovery)DIR：dual inversion recovery(有资料译为double inversion recovery)双重反转恢复下面三个技术（VISTA/CUBE/SPACE）摘自懋氏百科全书，后面两个的中文是我瞎翻译的：VISTA(3D VIEW)：volume isotropic turbo spin echo acquisition各向同性快速自旋回波容积采集(Philips)CUBE：3D fast spin echo with an extended echo train acquisition长回波链3D快速自旋回波采集(GE)SPACE：sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolution最优可变翻转角改善对比完美采样(Siemens)梯度回波GRE：gradient recalled echo梯度回波(GE)FFE：fast field echo快速场回波(Philips)GE：gradient echo梯度回波(Siemens)TFE：turbo field echo超快速场回波FISP：fast imaging with steady-state precession稳态进动快速成像(Siemens)PSIF(Siemens)：采集刺激回波的GRE序列；在时序上与FISP 相反遂命名为PSIF(Philips为T2-FFE；GE为CE-GRASS:contrast enhanced GRASS)DESS：dual spin steady state双回波稳态进动(Siemens独有3D序列，显示软骨优势；同时采集FISP信号和PSIF信号)MEDIC：multiple echo data image bination多回波数据合并成像(Siemens)MERGE：multiple echo recalled gradient echo多回波梯度回波 (GE 2D)COSMIC：coherent oscillatory state acquisition for the manipulation imaging contrast连续振荡状态采集操控成像对比(GE 3D多回波合并成像)mFFE(Philips多回波)：multiple fast field echoSWI：susceptibility weighted imaging磁敏感加权成像QSM：quantitative susceptibility mapping定量磁化率成像SSFP：steady state free precession普通稳态自由进动(GE 的GRE、Fast GRE均属该类型；西门子为FISP；在飞利浦上称为conventional FFE)Balance-SSFP：balance steady state free precession平衡式稳态自由进动(Philips)FIESTA：fast imaging employing steady stateacquisition稳态采集快速成像(GE)FIESTA-C：FIESTA-cycled phases双激发稳态采集快速成像(GE)True FISP：true fast imaging with steady state precession真稳态自由进动快速成像(Siemens)CISS：constructive interference in the steady state稳态进动结构相干(双激发)B-FFE：balance fast field echo平衡式快速场回波(Philips)TRANCE：triggered angiography non-contrast enhanced触发血管造影非对比增强(Philips; Siemens为 Native truefisp; GE为IFIR: InFlow Inversion Recovery)QISS：Quiescent-Interval Single-Shot MR血管造影-静态间隔单次激发成像是一种用于外周MRA的非增强MRA技术(Siemens)。
·27CHINESE JOURNAL OF CT AND MRI, OCT. 2023, Vol.21, No.10 Total No.168【通讯作者】元建鹏，男，主任医师，主要研究方向：五官及胸、腹部影像。
Email：***********************Preliminary Clinical Application of Magnetic28·中国CT和MRI杂志 2023年10月 第21卷 第10期 总第168期受试者尽量减少头部运动且各序列扫描定位线均保持一致(平行于前后联合线)。
扫描参数：DTI：NDGD=16，TR=6300ms，TE=78ms，FOV=240mm ，NSA=5，层厚/层间距=2.0mm/0，层数=50，ACQ 及REC均为2.5×2.5×2.5；DUAL_TSE：TR=3100ms，TE1=14ms，TE2=85，FOV=240mm，NSA=1，层厚/层间距=1.8/0mm，层数=48；DUAL_TSE_COR：TR=3100ms，TE1=14ms，TE2=85，FOV=240mm，NSA=1，层厚/层间距=1.8/0mm。
1.3 图像分析 对上述DTI数据进行图像后处理，先利用SPM软件对图像进行自动校准，校准后的图像经2位有经验的磁共振医师评估后删除有明显伪影的图像，然后通过运用Philips Intera 3.0T超导MR工作站自带后处理软件重建出相应图像并计算出张量值、本征矢量值等参数；将所采集DTI数据图像，以DUAL_TSE序列作为LGN解剖定位，运用MR工作站自带后处理软件(fiber traking 软件)，采用多感兴趣区(Multiple ROIs)法进行OR纤维束追踪及成像，ROI的FA 值、ADC值、平均纤维束长度和纤维束密度可由该软件直接算出。
比较指标包括FA、ADC、 ML及MF及双侧LGN高度、体积。
dti扩散系数DTI扩散系数：从基础概念到应用探究DTI扩散系数是一种有关于脑组织微结构信息的度量值，而它的测量基础则是通过扫描观测水分子在脑组织中的弥散过程来获得信息。
在医学领域，DTI扩散系数可以帮助我们评估脑组织中的复杂纤维束，如白质、脊髓等等，而在神经科学研究中，DTI扩散系数也可以为我们提供深入认识神经连接体系的一种手段。
本文将介绍DTI扩散系数的基本概念，如何通过磁共振成像观测水分子扩散，在扩散张量和扩散算子的基础上计算DTI扩散系数等等，并将对DTI扩散系数的研究进展进行简要探讨。
1. DTI扩散系数的基本概念DTI扩散系数是描述水分子在脑组织中弥散运动的模型参数，反映的是脑组织的微结构信息。
DTI扩散系数包括：扩散张量（Diffusion tensor）、主轴向量（Principal eigenvector）和各向同性扩散系数（Isotropic diffusion coefficient）三个概念。
2. 基于磁共振成像的水分子扩散测量磁共振扫描中，我们可以通过两种不同的手段来测量水分子扩散。
第一种是通过测量水分子的自由扩散，即扩散加权成像（Diffusion-weighted imaging，DWI），第二种是借助于扩散过程中水分子所经过的方向信息，即扩散张量成像（Diffusion tensor imaging，DTI）。
3. DTI扩散系数的基础：扩散张量与扩散算子DTI扩散系数的基础是扩散张量，其反映的是水分子在组织中的方向性弥散，而可以通过对应的扩散算子进行计算得到。
扩散张量可以由DTI成像所得的矩阵进行计算得到。
4. DTI扩散系数的临床研究进展DTI扩散系数在神经和精神疾病的研究中也有不少应用。
例如，其可以用于评估多发性硬化症患者中神经元的缺陷位置、脑梗塞患者中脑损伤的程度等等。
此外，有研究者将DTI扩散系数应用于认知神经科学领域，使用扩散张量成像技术研究白质损伤对大脑认知功能的影响。
