05-磁共振扩散峰度成像技术研究进展_戴艳芳
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磁共振扩散峰成像(DKI)技术在中枢神经系统的临床应用及研究进展
磁共振扩散峰成像（DKI）技术在中枢神经系统的临床应用及研究进展作者：李双鑫鲍海华来源：《中西医结合心血管病电子杂志》2020年第30期【摘要】磁共振扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging， DKI）技术是一种采用非高斯水分子扩散运动原理的新型磁共振成像技术，可以更加敏感地反映组织微结构的复杂及特异程度，具有不使用对比剂、无创性等优点。
本文旨在就DKI技术的基本原理、在中枢神经系统的临床应用及研究进展予以综述。
【关键词】磁共振扩散峰成像;中枢神经系统;临床应用【中图分类号】R445 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095.6681.2020.30..011 DKI的基本原理及发展Jensen JH教授等人早在2005年就已经提出扩散峰度成像模型，以探测体内组织水分子扩散运动来提供组织的病理生理学改变和微观结构变化。
DKI技术是DWI和DTI技术的延伸和发展，与传统的DWI和DTI技术相比，DKI技术可以敏感地反映微结构的组织各向异性和组织异质性。
2 DKI的主要参数及意义DKI的参数包括峰度系数和扩散系数。
峰度系数包括：平均峰度（mean kurtosis，Kmean）、径向峰度（radial Kurtosis，Krad）、轴向峰度（axial kurtosis，Kax）;扩散系数包括：平均扩散系数（mean diffusivity，Dmean）、径向扩散系数（radial diffusivity ，Drad）、轴向扩散系数（axial diffusivity，Dax）及FA值。
再通过工作站对DWI图像进行分析测量得到ADC值。
2.1 平均峰度（Kmean）它是DKI最具代表性的参数，不依赖于组织的空间方向，因为它是多个b值且方向相同的扩散峰度平均值。
组织结构越复杂，非正态水分子扩散运动受限越显著，Kmean值就越大。
2.2 径向峰度（Krad）Krad值指垂直于主本征方向上的所有向量的扩散峰度平均值。
扩散峰度成像(DKI)在体部应用的研究进展
扩散峰度成像(DKI)在体部应用的研究进展周洋【摘要】扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)作为一种新兴的扩散磁共振技术,以非高斯分布模型为基础,相比传统弥散技术即弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)和扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI),对探测水分子在人体微环境内的扩散运动更加敏感,提供更丰富的扩散信息.DKI最初主要应用于中枢神经系统,近几年在体部应用方面也取得了初步结果.本文主要综述DKI 的原理及其在体部的应用现状和展望.【期刊名称】《复旦学报（医学版）》【年(卷),期】2018(045)006【总页数】6页(P911-915,920)【关键词】扩散峰度成像(DKI);非高斯扩散;峰度【作者】周洋【作者单位】上海市影像医学研究所上海 200032;复旦大学附属中山医院放射科上海 200032【正文语种】中文【中图分类】R445.2弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)和扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一种在临床已经广泛应用的、检测活体组织内水分子随机布朗运动的成像序列。
目前,DWI和DTI通过检测水分子的微观运动,提供细胞密度和细胞外基质的相关信息,主要运用于病变的检测及定性,特别是对于肿瘤的良恶性鉴别、恶性肿瘤分级和预后判断或预测都起着重要的作用[1]。
DWI和DTI假设水分子在随机运动情况下满足高斯分布,然而对于真实生物而言,水分子的弥散受到局部组织结构和病变区特殊细胞形态的影响,其运动必然是非高斯的,并且生物分子水平细胞微环境越复杂,水分子运动受到的限制越大,非高斯分布越明显[2]。
2005年Jensen等基于DTI技术上的延伸,提出了扩散峰成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)技术[3]。
01-磁共振扩散峰度成像原理及其应用研究进展_王睿
西北国防医学杂志 ２０１７年３月３０日 第３８卷第３期 Ｍｅｄ Ｊ ＮＤＦＮＣ，ＶＯＬ．３８，ＮＯ．３，Ｍａｒｃｈ，２０１７
２０７
·综述·
磁共振扩散峰度成像原理及其应用研究进展
王 睿１，２ 综 述 ，任 静２ 审 校 （１．西电集团医院放射影像科，陕西 西安 ７１０７７；２．第四军医大学西京医院放射科）
［关 键 词 ］ 磁 共 振 技 术 ； 扩 散 加 权 成 像 ； 扩 散 峰 度 成 像 ［中 图 分 类 号 ］ Ｒ ４４５．２ ［文 献 标 识 码 ］ Ａ ［文 章 编 号 ］ １００７－８６２２（２０１７）０３－０２０７－０４ ［ＤＯＩ］ １０．１６０２１／ｊ．ｃｎｋｉ．１００７－８６２２．２０１７．０３．０２０
２０８
西北国防医学杂志 ２０１７年３月３０日 第３８卷第３期 Ｍｅｄ Ｊ ＮＤＦＮＣ，ＶＯＬ．３８，ＮＯ．３，Ｍａｒｃｈ，２０１７
在的可恢复脑组织。 Ｈｕｉ等 发 ［１０］ 现 缺 血 组 织 的 异 构 峰 度 成 像 特 征
在传统 ＤＷＩ中表 现 并 不 显 著。 他 们 回 顾 性 分 析 了 急性和亚急性脑卒 中 患 者 的 影 像 学 资 料，发 现 利 用 峰度成 像 有 较 高 的 统 计 学 差 异 性，这 一 差 异 性 在 ＡＫ 上 体 现 得 最 为 显 著，这 可 能 是 因 为 组 织 异 质 性 的增加和轴突、树突 在 梗 死 进 展 过 程 中 渗 透 的 不 平 衡所致。ＡＫ 主 要 受 细 胞 内 结 构 的 影 响，而 ＲＫ 则 受细胞膜和髓鞘的影响较大。
Ｃｈｅｕｎｇ等 使 ［１１］ 用大鼠大 脑 中 动 脉 栓 塞 模 型 比 较 ＤＫＩ与传统 ＤＷＩ的数据差异。具体方法为动 脉 栓塞 和 再 灌 注 后 ２０ ｍｉｎ 测 量 异 常 区 域 的 平 均 扩 散 系数 （ｍｅａｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，ＭＤ）和 ＭＫ 值，并 与 Ｔ２ＷＩ 比较，发现在大脑中 动 脉 栓 塞 的 ＭＤ 损 伤 区 域 范 围 显著大于 ＭＫ，而再灌注进行期间，ＭＤ 损 伤 区 域 显 著下降，而 ＭＫ 损伤区 域 变 化 不 大。ＭＤ 和 ＭＫ 信 号始终一 致 的 区 域 提 示 脑 组 织 损 伤 较 为 严 重。 反 之，ＭＤ 和 ＭＫ 信号不 一 致 的 区 域 表 示 脑 组 织 损 伤 较 轻 微 ，随 着 再 灌 注 的 进 行 ，恢 复 的 可 能 性 较 大 。 ２．１．２ 创 伤 性 脑 损 伤 （ｔｒａｕｍａｔｉｃ ｂｒａｉｎ ｉｎｊｕｒｙ， ＴＢＩ）：ＤＴＩ技术在 ＴＢＩ的 诊 断、治 疗 以 及 预 后 评 估 中具有重 要 的 应 用 价 值。 其 各 向 异 性 分 数 （ｆｒａｃ－ ｔｉｏｎａｌ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，ＦＡ）值降 低 可 能 与 白 质 纤 维 束 被 破坏有关，提 示 患 者 可 能 存 在 轻 度 ＴＢＩ。 但 灰 质 扩 散 的 方 向 接 近 各 向 同 性 ，以 上 评 估 仅 局 限 于 脑 白 质 。
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·综述·
磁共振扩散峰度成像原理及其应用研究进展
王 睿１，２ 综 述 ，任 静２ 审 校 （１．西电集团医院放射影像科，陕西 西安 ７１０７７；２．第四军医大学西京医院放射科）
［关 键 词 ］ 磁 共 振 技 术 ； 扩 散 加 权 成 像 ； 扩 散 峰 度 成 像 ［中 图 分 类 号 ］ Ｒ ４４５．２ ［文 献 标 识 码 ］ Ａ ［文 章 编 号 ］ １００７－８６２２（２０１７）０３－０２０７－０４ ［ＤＯＩ］ １０．１６０２１／ｊ．ｃｎｋｉ．１００７－８６２２．２０１７．０３．０２０
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西北国防医学杂志 ２０１７年３月３０日 第３８卷第３期 Ｍｅｄ Ｊ ＮＤＦＮＣ，ＶＯＬ．３８，ＮＯ．３，Ｍａｒｃｈ，２０１７
在的可恢复脑组织。 Ｈｕｉ等 发 ［１０］ 现 缺 血 组 织 的 异 构 峰 度 成 像 特 征
在传统 ＤＷＩ中表 现 并 不 显 著。 他 们 回 顾 性 分 析 了 急性和亚急性脑卒 中 患 者 的 影 像 学 资 料，发 现 利 用 峰度成 像 有 较 高 的 统 计 学 差 异 性，这 一 差 异 性 在 ＡＫ 上 体 现 得 最 为 显 著，这 可 能 是 因 为 组 织 异 质 性 的增加和轴突、树突 在 梗 死 进 展 过 程 中 渗 透 的 不 平 衡所致。ＡＫ 主 要 受 细 胞 内 结 构 的 影 响，而 ＲＫ 则 受细胞膜和髓鞘的影响较大。
Ｃｈｅｕｎｇ等 使 ［１１］ 用大鼠大 脑 中 动 脉 栓 塞 模 型 比 较 ＤＫＩ与传统 ＤＷＩ的数据差异。具体方法为动 脉 栓塞 和 再 灌 注 后 ２０ ｍｉｎ 测 量 异 常 区 域 的 平 均 扩 散 系数 （ｍｅａｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，ＭＤ）和 ＭＫ 值，并 与 Ｔ２ＷＩ 比较，发现在大脑中 动 脉 栓 塞 的 ＭＤ 损 伤 区 域 范 围 显著大于 ＭＫ，而再灌注进行期间，ＭＤ 损 伤 区 域 显 著下降，而 ＭＫ 损伤区 域 变 化 不 大。ＭＤ 和 ＭＫ 信 号始终一 致 的 区 域 提 示 脑 组 织 损 伤 较 为 严 重。 反 之，ＭＤ 和 ＭＫ 信号不 一 致 的 区 域 表 示 脑 组 织 损 伤 较 轻 微 ，随 着 再 灌 注 的 进 行 ，恢 复 的 可 能 性 较 大 。 ２．１．２ 创 伤 性 脑 损 伤 （ｔｒａｕｍａｔｉｃ ｂｒａｉｎ ｉｎｊｕｒｙ， ＴＢＩ）：ＤＴＩ技术在 ＴＢＩ的 诊 断、治 疗 以 及 预 后 评 估 中具有重 要 的 应 用 价 值。 其 各 向 异 性 分 数 （ｆｒａｃ－ ｔｉｏｎａｌ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，ＦＡ）值降 低 可 能 与 白 质 纤 维 束 被 破坏有关，提 示 患 者 可 能 存 在 轻 度 ＴＢＩ。 但 灰 质 扩 散 的 方 向 接 近 各 向 同 性 ，以 上 评 估 仅 局 限 于 脑 白 质 。
MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值
MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值额叶前皮质是人脑的重要功能区域，与认知控制、决策制定、社会行为和人格特征等方面密切相关。
MCI患者的额叶前皮质微结构变化可能是导致其认知功能障碍的重要原因之一。
了解MCI患者额叶前皮质微结构的变化对于理解认知功能障碍的病理生理机制具有重要意义。
近年来，磁共振（Magnetic Resonance，MR）扩散峰度成像技术被广泛应用于神经系统疾病的研究中，并取得了一系列重要的研究成果。
本文旨在探讨MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值。
MR扩散峰度成像技术是一种用于评估水分子在组织中弥散程度和方向的成像技术，可以提供组织微结构的信息。
在MR扩散成像中，研究者通常关注的参数包括弥散张量成像（DTI）中的平均弥散系数（mean diffusivity，MD）和法向弥散（radial diffusivity，RD）等。
通过这些参数的测量，可以反映出组织微结构的变化。
而峰度则是一种描述组织微结构异质性的指标，在脑组织中，峰度可以反映出神经元的形态特征和连接性。
MR扩散峰度成像技术可以直观地反映出神经元形态和连接性的变化，对于研究神经系统疾病的病理生理机制具有重要意义。
针对MCI患者的研究表明，额叶前皮质在MCI患者中可能存在着微结构变化。
通过应用MR扩散峰度成像技术，研究人员可以定量评估MCI患者额叶前皮质的微结构变化，并与正常老年人对照组进行比较。
一些研究表明，在MCI患者中，额叶前皮质的MD和RD值明显升高，而峰度值则显著降低，这些变化可能与神经元形态和连接性的改变有关。
在认知功能评估方面，MD和RD值与MCI患者的认知功能水平呈负相关，而峰度值与认知功能水平呈正相关。
这些研究结果表明，MR扩散峰度成像技术可以有效地评估MCI患者额叶前皮质的微结构变化，并且与认知功能水平之间存在一定的相关性。
在临床应用层面，MR扩散峰度成像技术可以为MCI患者的早期诊断和干预提供重要的辅助信息。
磁共振扩散峰度成像联合动态增强扫描对乳腺良恶性病变的诊断效能研究
磁共振扩散峰度成像联合动态增强扫描对乳腺良恶性病变的诊断效能研究磁共振扩散峰度成像联合动态增强扫描对乳腺良恶性病变的诊断效能研究摘要：本研究旨在探讨磁共振扩散峰度成像（ADC）联合动态增强扫描（DCE-MRI）对乳腺良恶性病变的诊断效能。
共选取50位经病理证实的乳腺癌患者和50位乳腺纤维腺瘤患者。
MRI成像仪通过采用基于磁共振的扩散成像技术和动态增强技术进行成像。
结果表明，在ADC和DCE-MRI两个方面，癌组织的ADC值和强化量显著高于良性病变。
通过联合应用ADC和DCE-MRI，癌组织和良性病变组织可以得到更高正确诊断率（85%）。
因此，磁共振扩散峰度成像联合动态增强扫描显著提高了乳腺癌的诊断效能，是一种高效且优化的诊断手段。
关键词：磁共振扩散成像；动态增强扫描；乳腺癌；乳腺纤维腺瘤；诊断效能。
一、引言乳腺癌是恶性肿瘤的一种，早期诊断和治疗对于提高患者的生存率至关重要。
目前，乳腺癌的诊断依靠乳腺X线摄影术和超声成像等传统方法，这些方法对于良、恶性病变的鉴别率不高，因此亟需一种高效的成像技术作为辅助诊断。
磁共振成像是一种无创、非放射性的成像技术，具有高空间分辨率和高对比度的优点，被广泛应用于乳腺癌的诊断。
其中，磁共振扩散成像技术和动态增强技术在乳腺癌的诊断中具有重要作用。
二、材料和方法选取50位经病理证实的乳腺癌患者和50位乳腺纤维腺瘤患者，分别进行MRI检查。
采用1.5T或3.0T MRI成像仪，磁共振扩散成像与动态增强成像均采用标准化成像参数。
采用平均ADC值测量病灶部位的ADC，并计算增强曲线的初斜率和最大增强率等参数。
三、结果1.癌组织的ADC值显著低于良性病变组织。
2.癌组织的初斜率和最大增强率显著高于良性病变。
3.ADC和DCE-MRI联合应用，癌组织和良性病变可以获得更高的正确诊断率（85%）。
四、讨论与结论磁共振扩散成像和动态增强成像联合应用是一种可以提高乳腺癌诊断效能的成像技术。
扩散峰度成像在中枢神经系统疾病的研究进展
扩散加权成像（DWI ）是临床上广泛应用的扩散加权成像技术，但传统DWI 是以水分子高斯运动为基础的成像技术，与实际水分子运动不符。
由于生物组织中存在各向异性扩散的障碍，扩散过程中固有的各向异性需要得到考虑，从而出现了扩散张量成像（DTI ），引入二阶扩散张量，但DTI 依然解决不了纤维交叉时纤维走向问题。
针对这一特殊的运动状态，扩散峰度成像（DKI ）理论提出，并不断发展完善［1-2］。
DKI 是一种新兴的核磁共振成像方法，基于传统DWI 和DTI 技术延伸的相同类型的脉冲序列，通过在模型中拟合一个四阶峰度来弥补二阶张量的不足，更加准确地定量分析组织中水分子非正态扩散特性，来量化水分子非高斯扩散程度。
因此，DKI 能够更加敏感的反映复杂的组织微观结构，同时也可以反映疾病相应的病理生理改变，有利于疾病早期的精确诊断及临床对症治疗。
DKI 在扫描过程中通常需要高b 值，但随着b 值的增高，信噪比随之降低，图像质量变得不稳定，由于各研究机构在b 值的选择上缺乏统一的标准，如何在高信噪比和高b 值之间达到平衡也是目前面临的最主要问题，有待进一步研究探讨。
DKI 最早应用于中枢神经系统疾病，也是目前应用较为广泛和成熟的领域，本文结合近几年国内外研究现状，对其在脑损伤、脑梗死、脑退行性病变、脑肿瘤的临床应用以及未来前景等方面进行综述。
1DWI 原理及参数1.1基本原理磁共振扩散成像的物理基础是水分子自由扩散运Research progress of diffusion kurtosis imaging in central nervous system diseasesLI Qilin 1,YANG Liguang 1,WANG Ruru 1,ZHANG Jun 1,HOU Cong 1,LIU Xinjiang 1,21Department of Radiology,Affiliated Hospital of Binzhou Medical University,Binzhou 256603,China;2Department of Radiology,Shanghai Pudong Hospital (Pudong Hospital Affiliated to Fudan University),Shanghai 201399,China摘要：磁共振扩散峰度成像(DKI)是扩散张量成像(DTI)技术的延伸，其优势是可以量化组织内水分子非高斯扩散的特性，能够较扩散加权成像、DTI 技术提供更加真实、准确的组织微观结构信息。
MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值
MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值【摘要】本研究旨在探讨MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值。
首先介绍了MR扩散成像技术的原理及应用，然后探讨了轻度认知功能障碍和额叶前皮质微结构变化之间的关系。
接着分析了MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者中的应用，以及额叶前皮质微结构的变化情况。
最后展望了该技术在临床应用中的前景，并总结了其在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值。
未来的研究可进一步深入探讨该技术在认知功能障碍疾病中的应用，为临床诊断和治疗提供更多帮助。
【关键词】MR扩散峰度成像技术、轻度认知功能障碍、额叶前皮质微结构变化、研究、应用、价值、分析、临床应用、前景展望、总结、未来研究、脑影像学、神经科学。
1. 引言1.1 研究背景额叶前皮质作为大脑的重要部分之一，在认知功能的调控和执行中扮演着重要的角色。
额叶前皮质微结构的变化可能与认知功能的障碍有关，因此对其进行准确的评估和分析对于早期诊断MCI及干预具有重要意义。
目前，磁共振扩散成像技术（Diffusion Weighted Imaging，DWI）具有评估脑组织微结构的优势，可以定量评估脑内水分子在组织中限制性运动的程度，为研究大脑微结构提供了一种非侵入性方法。
而MR扩散峰度成像技术则是DWI的进一步发展，可以更加敏感地反映脑微结构的变化，有助于揭示MCI患者额叶前皮质微结构的病理改变。
利用MR扩散峰度成像技术对MCI患者的额叶前皮质微结构进行研究，具有重要的临床意义和应用价值。
1.2 研究目的本研究的目的是探讨MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值。
通过对轻度认知功能障碍患者进行MR扩散成像检测，我们旨在深入了解额叶前皮质微结构的变化情况，探讨其与认知功能障碍之间的关联，为早期诊断和干预提供更准确的依据。
研究还将探讨MR扩散峰度成像技术在此领域的应用前景，为临床实践提供更精准的辅助诊断手段。
磁共振扩散成像技术在阿尔茨海默病的研究进展
磁共振扩散成像技术在阿尔茨海默病的研究进展
詹秀萍;祁维民;史琴;成江;孟玥;李海宁
【期刊名称】《放射学实践》
【年(卷),期】2024(39)6
【摘要】阿尔茨海默病(AD)是发生于老年和老年前期、以进行性认知障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性病变。
随着世界人口老龄化的加剧,AD的患病率逐年增高。
因此,研究AD的发病机制、诊断、治疗等具有重要意义。
近年来,新型磁共振扩散成像技术的不断发展为AD的研究提供了重要的价值。
现就体素内不相干运动扩散加权成像、扩散张量成像、扩散峰度成像、自由水扩散磁共振成像、神经突方向离散度和密度成像技术在AD中的研究进展予以综述。
【总页数】5页(P815-819)
【作者】詹秀萍;祁维民;史琴;成江;孟玥;李海宁
【作者单位】宁夏医科大学总医院神经内科;宁夏医科大学临床医学院;宁夏医科大学总医院眼科;宁夏回族自治区神经系统疾病诊疗工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】R745.7;R445.2;R44
【相关文献】
1.扩散张量成像和磁敏感加权成像在阿尔茨海默病海马的研究进展
2.磁共振扩散张量成像在阿尔茨海默病中的应用
3.阿尔茨海默病磁共振扩散张量成像与临床认知
评价相关性4.磁共振增强成像及磁共振扩散加权成像在肝脏常见占位性病变的临床应用和研究进展5.磁共振自由水扩散张量成像在阿尔茨海默病中的研究进展
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扩散峰度成像在正常成人脑白质老化中的研究进展
扩散峰度成像在正常成人脑白质老化中的研究进展摘要】目的:探讨扩散峰度成像在正常成人脑白质老化中的研究进展.方法:随机选择９６例正常志愿者进行DKI扫描,按照年龄分为３组,测定脑白质不同解剖部位的MK和FA,并进行统计学分析.结果:半卵圆中心、内囊后肢,胼胝体膝部、压部、额叶白质、顶叶、视辐射、尾状核头的MK 值及半卵圆中心、胼胝体膝部、内囊后肢、颞叶白质的FA 值在三组间差异有统计学意义(P＜０．０５).结论:DKI能够更加敏感地反映脑组织微观结构变化. 【关键词】扩散峰度成像;平均峰度;各向异性分数BICongSUN WengeLU TaoQIXixun(DepartmentofRadiology,TheFirstHospitalofChina MedicalUniversity;Shenyang ;Liaoningprovince１１０００１)【Abstract】Purposekurtosisdiffusionimagingstudiesintheresearchdevelopmentofthehumanbrainw hitematteraging．MaterialsandMethodsDKIscanrandomlyselected９６people,thedeterminationofMKandFAfromdifferentpartsofthebrainwhitematter,andstat isticalanalysis．ResultsHalfeggcirclecenterandinternalcapsulehindlimbsofFAvaluesindif ferenceamongthreegroupswasstatisticallysignificant(P＜０．０５)．ConclusionDKIcanbemoresensitivetoreＧflectc【Khaenygwesorodfst】hemicrostructureofthebraintissue． diffusionkurtosisimaging;averagekurtosis;fraction alanisotropy 【中图分类号】R４４５【文献标识码】B【文章编号】１００８－６３１５(２０１５)１２－０２７９－０１扩散张量成像(DTI)是一种基于单位体素内水分子各向异性弥散状态的成像技术,可无创性反映活体内微观组织结构的情况,评估组织结构的完整性[１],DKI更适合把握组织微观结构的变化.本研究的目的是对健康成人脑组织进行DKI扫描,对其得到的平均峰值(MK)及各向异性分数(FA)进行比较,为以后鉴别病理改变提供基础对照.１资料与方法１．１一般资料２０１４年５月－２０１４年１０月间从我院体检中心,按年龄分组收集９６例健康成年人志愿者.所有患者平均(５０．２±１８．５)岁,男４６名,女５０名.按年龄分为３组:２０－３９岁为青年组(n＝３２);４０－５９岁为中年组(n＝３１);６０岁及以上为老年组(n＝３３). １．２检查方法采用３．０T MRISiemensVeriosystem 成像仪.常规MR 检查包括T１WI轴位和矢状位、T２WI轴位以及T２WI－FLAIR 轴位扫描.DKI 采用平面回波序列.１．３数据处理体素分析－弥散数据经运行在Matlab基础上的DKE,使用ImageJ软件进行处理,分别于半卵圆中心、内囊后肢,胼胝体膝部、胼胝体压部、额叶白质、顶叶、视辐射、尾状核头测量每个感兴趣区(ROI)的MK值与FA 值.(附FA 图,MK图).３讨论弥散加权成像是一种反映活体内水分子弥散运动的功能MRI成像方法, 弥散加权成像现已被广泛应用于临床中测量脑内水分子的的微米级的运动. 目前弥散加权技术使用最广泛的是弥散张量成像DTI,但是DTI仅能提供弥散特征信息的一小部分,其主要原因在于DTI的原理是基于高斯分布近似值来模拟脑内水分子弥散运动的概率分布函数.健康成年人脑组织的超微结构会发生一定的年龄相关性改变. 相对于FA,MK的优势在于不依赖于组织结构的空间方位,该技术这一优势意味着可以选较大范围感兴趣区涵盖额叶,MK可以细化、评估其内灰、白质,而不需要分别绘制组织(灰质、白质)的具体感兴趣区,且相对于其他扩散参数,MK对部分容积效应不敏感.本组研究表明,半卵圆中心、内囊后肢,胼胝体膝部、胼胝体压部、额叶、顶叶、颞叶、尾状核头的MK 值各组间差异有统计学意义(P＜０．０５),青年组＞中年组＞老年组. 在目前阶段,中枢神经系统一些疾病的DKI报道不多,但作为一种新的磁共振无创检查手段,DKI能够更好地反映出脑组织灰质与白质微观结构的改变. 参考文献[１]LUH,MaL,XuX,etal．Preliminarystudyofdiffusiontensorimagingandfibertractographyin diffusegliomasat３．０T MRI．ChinJ MedImagingTechnol,２００７,２３(８):１１３９－１１４２。
磁共振扩散峰度成像(DKI)临床研究进展
磁共振扩散峰度成像(DKI)临床研究进展
王玉亮
【期刊名称】《影像诊断与介入放射学》
【年(卷),期】2015(0)4
【摘要】扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging,DKI）是一种磁共振扩散成像的新兴技术,是反映生物组织非高斯分布的水分子扩散运动的方法。
它是基于扩散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）技术上的延伸,能够比DTI更加敏感的反应组织微结构的复杂程度。
DKI技术最早由纽约大学Jenson教授于2005年提出。
【总页数】6页(P340-345)
【作者】王玉亮
【作者单位】510080广东广州,中山大学附属第一医院医学影像科
【正文语种】中文
【相关文献】
1.磁共振扩散峰度成像的临床研究进展
2.扩散峰度成像(DKI)在体部应用的研究进展
3.磁共振(MRI)扩散峰度成像(DKI)与拉伸指数模型(SEM)评价裸鼠原位肝细胞癌(HCC)异质性
4.磁共振扩散峰度成像临床应用的研究进展
5.扩散峰度成像(DKI)在局部晚期直肠癌患者新辅助放化疗早期疗效预测的临床研究
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磁共振扩散峰度成像技术研究进展戴艳芳 综述，卢 洁，李坤成 审校（首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科 北京 １０００５３） 【摘 要】 磁共振扩散峰度成像（ＤＫＩ）作为非高斯扩散成像技术，在探测组织细微结构损伤方面优于传统扩散成像技术（包括ＤＷＩ和ＤＴＩ），并已被初步应用于临床研究，对脑肿瘤的评价、退行性疾病、脱髓鞘疾病和脑血管疾病等方面均取得了初步成果，具有广阔的临床应用前景。
本文对ＤＫＩ成像原理和在临床应用的优势与不足进行综述。
【关键词】 扩散峰度成像；峰度；磁共振成像中图分类号：Ｒ４４５．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－９０１１（２０１５）０５－０９１３－０３Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｉｍａｇｉｎｇＤＡＩ Ｙａｎ－ｆａｎｇ，ＬＵ Ｊｉｅ，ＬＩ Ｋｕｎ－ｃｈｅｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，Ｘｕａｎｗｕ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｃａｐｉｔａｌ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００５３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ａｓ ａ ｎｏｎ－Ｇａｕｓｓｉａｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｉｍａｇｉｎｇ（ＤＷＩ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｌ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｉｍａｇｉｎｇ（ＤＫＩ）ｉｓ ｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ＤＷＩ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｔｅｎｓｏｒ ｉｍａｇｉｎｇ（ＤＴＩ）ｉｎ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｔｉｓｓｕｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＤＫＩ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒａｉｎ ｔｕｍｏｒｓ，ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ，ｄｅｍｙｅｌｉｎａｔｉｎｇ ｄｉｓｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｃｅｒｅｂｒｏｖａｓｃｕｌａｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ＤＫＩ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｉｍａｇｉｎｇ；Ｋｕｒｔｏｓｉｓ；Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ 磁共振扩散峰度成像（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｉｍａｇｉｎｇ，ＤＫＩ）作为扩散张量成像（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｔｅｎｓｏｒ ｉｍａｇｉｎｇ，ＤＴＩ）的拓展，采用非高斯分布模型，较传统ＤＴＩ而言该模型更符合高ｂ值下组织内水分子实际扩散分布情况，不仅可以获得ＤＴＩ相关指标（如平均扩散系数、各向异性分数等），还可以同时获得ＤＫＩ特有指标（如峰度、平均峰度等），为临床研究提供了更丰富信息［１～３］。
另外，ＤＫＩ对组织微观结构的改变更加敏感，因此能为组织微观结构变化及某些疾病早期的组织细微损伤探测提供更为先进、准确的评价。
近年来，ＤＫＩ在临床研究中已有初步应用，并取得了一定成果，本文对ＤＫＩ成像原理和在临床应用的优势与不足进行综述。
１ ＤＫＩ成像技术原理１．１ ＤＫＩ技术理论原理扩散加权成像（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｉｍａｇｉｎｇ，ＤＷＩ）和ＤＴＩ成像技术已广泛应用于临床，最常使用的指标如表观扩散系数（ａｐｐａｒｅｎｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ＡＤＣ）、各向异性分数（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，ＦＡ）等已普遍用以诊断和评估中枢神经系统相关疾病。
但是，ＦＡ和ＡＤＣ具有一定局限性，因为传统扩散成像技术基于高斯假设模型进行计算，然而，神经元组织是复杂的微观环境，水分子扩散信号的衰减受诸多因作者简介：戴艳芳（１９８２－），女，北京人，在职硕士研究生，主管技师，主要从事磁共振成像技术工作通信作者：李坤成 教授 Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｊｒ．ｌｉｋｕｎｃｈｅｎｇ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｍ素影响，特别是高ｂ值下水分子并不遵循高斯分布，因此，理想高斯模型并不能真实地反映组织的结构信息，新的非高斯模型扩散成像技术，如Ｑ空间成像（ｑ－ｓｐａｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ，ＱＳＩ）和ＤＫＩ，在理论层面较传统扩散成像技术更具优势。
ＤＫＩ利用峰度量化非高斯模型下水分子任意分布的概率，不需要完整测量扩散位移分布概率，因此其成像时间和对梯度硬件的要求都低于ＱＳＩ。
ＤＫＩ采用了非线性位移分布的数学表达式，反映水分子扩散的非高斯特性，与ＤＴＩ不同，要求特定扩散方向的扩散加权信号大小符合如下ｂ值函数［１，４］：Ｓ（ｂ）＝Ｓ（０）ｅｘｐ（－ｂＤ＋１ｂｂ２ Ｄ２ Ｋ）。
其中Ｄ是扩散系数，Ｋ是扩散峰度。
因为附加自由度参数，故至少需要３个不同的ｂ值，且其中必须含有ｂ＝０。
类似于传统扩散张量，扩散峰度张量使用取向峰度的全部表征［１，４］，此扩散峰度张量具有１５个独立的自由度，要求必须至少１５个独立的扩散方向反映组织的各向异性扩散特性，包括方向依赖性，上述函数最终有２２个自由度，其中６个用于扩散张量，１５个用于峰度张量，１个与Ｓ（０）相关。
完整ＤＫＩ数据包含构建扩散张量所需的全部信息，因此，非线性扩散函数可以同时获得传统扩散指标ＡＤＣ和表观峰度系数（ａｐｐａｒｅｎｔ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ＡＫＣ）。
ＡＫＣ值可量化偏离高斯模型的偏差量，反映生物组织的非高斯特性，这些参数也可以使用张量形式表达［５，６］。
１．２ ＤＫＩ相关参数３１９医学影像学杂志２０１５年第２５卷第５期 Ｊ Ｍｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．５ ２０１５虽然ＤＫＩ采集至少使用３个不同ｂ值和１５个扩散（梯度）方向，但为了提高稳定性和精度，实际应用中通常使用更多ｂ值和梯度方向，这必然会带来扫描时间延长。
大多数情况下，ｂ值采集使用６个相等间隔ｂ值（ｅｑｕａｌｌｙ ｓｐａｃｅｄ ｂ－ｖａｌ－ｕｅｓ，ＥＳＢ）（典型ｂ值采样范围从０到２５００ｓ／ｍｍ２）［７，８］，也有研究采用４个ＥＳＢ（０～２４００ｓ／ｍｍ２）甚至４１个ＥＳＢ［９］。
ＤＫＩ的ｂ值设定需要适度增加并超出传统ＤＷＩ，但不同于ＱＳＩ，对于ＤＫＩ最大ｂ值应慎重选择，因为ＤＫＩ公式只适用于ｂ＜３５００ｓ／ｍｍ２获得的正常脑组织的扩散数据［１］。
此外，使用不同ｂ值组合将产生不同峰度值，因此ＤＫＩ的ｂ值组合和最大ｂ值应根据临床情况进行选择。
类似ＤＴＩ成像参数如平均扩散系数（ｍｅａｎ ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ，ＭＤ）、轴向扩散张量（ａｘｉａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ，Ｄ∥）和垂直扩散张量（ｒａｄｉａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ，Ｄ⊥），ＤＫＩ的峰度参数分别定义为平均扩散峰度（ｍｅａｎ ｋｕｒｔｏｓｉｓ，ＭＫ）、轴向峰度（ａｘｉａｌ ｋｕｒｔｏｓｉｓ，Ｋ∥）和径向峰度（ｒａｄｉａｌ ｋｕｒｔｏｓｉｓ，Ｋ⊥），分别表示所有可能扩散方向上的平均峰度、扩散张量本征向量的方向扩散最大特征值峰度和所有垂直于扩散特征向量方向的峰度平均值。
由于峰度张量具有１５个自由度，理论上ＤＫＩ可以提供更多的参数指标。
由于参考对角化的扩散张量的峰度张量分量都可以视为旋转不变量，实际上ＤＫＩ能够提供更有意义的指标。
峰度张量上定义为“特征值”的参数在扩散测量上也是重要指标。
对于水分子各向同性扩散组织（如灰质），只有ＤＫＩ的两个参数（ＭＤ和ＭＫ）可以测量［１］。
２ ＤＫＩ在临床研究应用的优势与不足２．１ ＤＫＩ的优势ＤＫＩ相比以往传统的扩散成像技术，临床应用中最突出的优势是对组织细微结构改变更敏感，提供更丰富的扩散参数［１０］，能够检测出传统ＤＴＩ可能遗漏的脑损伤后反应性星形胶质细胞增生［１１］。
Ｌａｚａｒ等［１２］使用ＤＫＩ对自闭症患者与正常对照进行研究发现，ＤＫＩ指标相比以往传统指标的灵敏度和特异性均有所提高。
对于急性脑梗死ＤＫＩ的ＭＫ、Ｋ∥、Ｋ⊥图能呈现出与梗死组织病理改变相对应的不均匀高信号［１３～１５］，而传统ＤＴＩ的ＭＤ、Ｄ∥、Ｄ⊥图在梗死区域常表现为均匀低信号，说明ＤＫＩ能更准确反映组织微观结构改变及脑梗死区域内水分子扩散受限的不均质性，反映脑梗死扩散的复杂程度［１３］。
ＤＫＩ在多发性硬化患者正常表现白质（ｎｏｒｍａｌ－ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｗｈｉｔｅ ｍａｔｔｅｒ，ＮＡＷＭ）和灰质（ｎｏｒｍａｌ－ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｇｒａｙ ｍａｔｔｅｒ，ＮＡＧＭ）区域检测出异常［１６］，高ｂ值ＤＫＩ图像敏感度更高，可对灰质结构变化进行评估［８］。
与传统ＤＴＩ相比ＤＫＩ的扩散参数不仅更敏感，有时甚至是能够检验出差异的唯一指标。
Ｖａｎ Ｃａｕｔｅｒ等［１７］研究发现使用３．０ＴＭＲ成像扫描仪进行脑胶质瘤ＤＫＩ成像，高级别与低级别胶质瘤的ＭＫ、Ｋ∥、Ｋ⊥参数均存在显著差异，并且仅有峰度参数的差异具有统计学意义，ＦＡ和ＭＤ的差异均不具统计学意义。
Ｗａｎｇ等［９］认为，与传统扩散指标ＦＡ、ＭＤ、Ｄ∥、Ｄ⊥相比，黑质ＭＫ是诊断帕金森病的最佳指标（灵敏度＝０．９２，特异性＝０．８７）。
Ｈｏｒｉ等认为ＭＫ和均方根位移（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ＲＭＳＤ）值是早期颈椎病脊髓微观改变和破坏的高度敏感指标［１８］，并且ＭＫ是能够反映脊髓灰质损伤的唯一指标［１９］。
近年来有研究发现，ＤＫＩ显示注意力缺陷多动症患者的额叶白质发育停滞［２０］，特别是额叶、顶叶、岛叶、胼胝体、右侧内囊和外囊更显著［２１］，其灰质也缺乏正常对照组的随着年龄增加灰质结构的细微变化，而且只有峰度信息可以检测到这种差异［２０］。
２．２ ＤＫＩ的不足与解决办法目前ＤＫＩ在临床应用的最大制约因素是扫描时间较长，使用３．０ＴＭＲ成像采集覆盖全脑的空间分辨率３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍ的ＤＫＩ数据约需７ｍｉｎ［１］。
为减少扫描时间，确保精度的前提下需要减少ｂ值使用量［１，２２］。
研究［２３］提出通过最小化ＤＫＩ参数的Ｃｒａｍéｒ－Ｒａｏ下限，能同时优化梯度方向分布和ｂ值，从而实现缩短扫描时间，但是其理论过于复杂，而且优化这些参数需要更改脉冲序列，因此临床操作较难，无法广泛推广使用。
Ｊｅｎｓｅｎ等［１］根据经验建议临床应用只选用３个ｂ值，在不修改脉冲序列前提下缩短采集时间，但需要牺牲一定的图像精度和准确度。
由于低ｂ值下水分子分布主要为高斯分布，且ＤＷＩ信号衰减主要源于ＡＤＣ的第一阶项，因此使用较低ｂ值采集的数据可确保ＡＤＣ精确度；随着ｂ值增加，特别是ｂ值＞２ ０００ｓ／ｍｍ２，扩散特性中非高斯因素影响显著，由于ＡＫＣ值表示水分子背离高斯模型运动的偏差度，所以采用２ ０００～３ ０００ｓ／ｍｍ２（适用于ＤＫＩ的最大ｂ值［１］）之间的高ｂ值，ＤＷＩ数据会增加ＡＫＣ的鲁棒性［２４］。