正常成人大脑内囊磁共振弥散张量成像研究
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应用磁共振扩散张量成像对正常人脑白质各向异性的初步研究刘静华;范义;胡卫东;娄明武
【期刊名称】《北华大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2006(007)004
【摘要】目的利用磁共振扩散张量成像(DTI)技术,研究正常人脑白质的各向异性的正常变化.方法随机选择20例正常志愿者进行磁共振扩散张量成像,测定双侧内囊前后肢、内囊膝部、外囊、半卵圆中心及胼胝体膝部和压部的FA值,并进行统计学分析.结果人脑白质中FA值在胼胝体、内囊、外囊、半卵圆中心间均有显著性差别(P<0.05).胼胝体膝部与压部、内囊前后肢与膝部无显著性差别.结论 DTI技术可以清楚地显示脑白质的解剖结构,通过FA值,能较好地反映组织的各向异性的变化.
【总页数】3页(P331-333)
【作者】刘静华;范义;胡卫东;娄明武
【作者单位】深圳市龙岗中心医院,广东,深圳,518116;深圳市龙岗中心医院,广东,深圳,518116;深圳市龙岗中心医院,广东,深圳,518116;深圳市龙岗中心医院,广东,深圳,518116
【正文语种】中文
【中图分类】R445
【相关文献】
1.磁共振弥散张量成像对正常大脑白质纤维束构象的初步研究 [J], 宋建波;刘起旺;彭琨;沈伟;冯艳林
2.磁共振扩散张量成像在显示正常人脑白质纤维中的应用 [J], 王海燕;赵斌;王光彬
3.正常人大腿肌肉的3T磁共振扩散张量成像初步研究 [J], 邓德茂;孟悛非;周春香;马玲;
4.磁共振扩散张量成像对正常人脑结构的显示及各向异性研究 [J], 钟维佳;赵建农;谢微波;邢海芳;陈维娟
5.正常人小腿肌肉3.0T磁共振扩散张量成像初步研究 [J], 邓德茂;孟悛非;马玲;高振华;张中伟
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颅脑磁共振弥散成像技术研究及其临床应用发表时间:2019-06-04T15:33:28.960Z 来源:《中国保健营养》2019年第1期作者:马赛赛钟海红刘秋娥陈凯(通讯作者)[导读] 【摘要】颅脑磁共振是进行临床病情诊断的一个主要的诊断技术,这种技术对于脑部疾病的相关诊断具有重要的价值,可通过颅脑磁共振的诊断,了解相关脑部病变的情况。
颅脑磁共振的弥散成像是磁共振诊断当中的一个重要的技术,所谓弥散是分子随机不规则的运动,在人体重要的生理活动当中它也是人体当中的物质运转方式,因此也将其称之为布朗运动。
分析颅脑磁共振弥散成像技术在临床的应用能够为颅脑磁共振技术的进一步发展提供可行依(中山大学附属第五医院放射科广东珠海 519000)【摘要】颅脑磁共振是进行临床病情诊断的一个主要的诊断技术,这种技术对于脑部疾病的相关诊断具有重要的价值,可通过颅脑磁共振的诊断,了解相关脑部病变的情况。
颅脑磁共振的弥散成像是磁共振诊断当中的一个重要的技术,所谓弥散是分子随机不规则的运动,在人体重要的生理活动当中它也是人体当中的物质运转方式,因此也将其称之为布朗运动。
分析颅脑磁共振弥散成像技术在临床的应用能够为颅脑磁共振技术的进一步发展提供可行依据,本文基于此进行探究,希望所得结果可为相关的研究领域提供可行的参考依据。
【关键词】颅脑磁共振;弥散成像技术;临床应用【中图分类号】R445 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484(2019)01-0087-01现如今临床在进行检查的时候,比较常应用到的是颅脑磁共振的弥散成像技术,一般也将其分为弥散加权成像和弥散张量成像。
两种不同的成像技术都能够为临床的相关病情诊断提供依据,在具体的应用过程中需根据患者病情状况等进行合理的选择,也可以对患者进行联合的应用,能够对于病情诊断提供可行的依据。
本文针对于此分析颅脑磁共振弥散成像技术的相关研究,并分析其临床应用,现将主要研究情况进行如下综述。
磁共振弥散成像的基本原理及临床顾雅佳一、磁共振弥散成像的基本概念1.弥散(diffusion):是描述小分子在组织中微观运动的物理概念,是分子等微观颗粒由高浓度向低浓度弥散的微观移动,即布朗运动,单位为mm2/s。
2.受限弥散:弥散在生物体内的表现。
弥散运动将使溶液系统中的浓度梯度逐渐消失。
但是,在生物体中细胞内外或小器官内外却能保持不同的化学环境,这是由细胞膜的屏障作用决定的,也就是说,膜有阻碍分子自由通过的功能,从而使有些分子的跨膜弥散受到限制。
受限弥散构成了弥散成像的基础。
3.弥散加权成像(diffusion-weighted MR imaging,DWI):人体中70%是水,通常所说的弥散主要指水分子或含水组织的弥散。
MR通过氢质子的磁化来标记分子而不干扰它的弥散过程。
在任一常规MR成像序列中加入弥散梯度突出弥散效应即可行弥散加权成像,可以对组织中水分子的弥散行为直接进行检测。
人体内水分子弥散运动速率与状态呈微米数量级的运动变化,与人体组织细胞的大小处于同一数量级。
因此,弥散加权成像使MRI对人体的研究深入到细胞水平的微观世界,反映着人体组织的微观世界几何结构以及细胞内外水分子的转运等变化。
4.弥散张量成像(difussion tensor imaging,DTI):在均质的水中,水分子的弥散运动是一个三维的随机运动,在不同的方向上弥散程度相同,称为各向同性(isotropic)。
而在人体组织中,水分子在三维空间的弥散要受多种局部因素如细胞膜及大分子物质的影响。
尤其在有髓鞘的神经纤维中,水分子沿轴突方向的弥散速度远大于垂直方向的弥散,此种有很强方向依赖性的弥散,即弥散的各向异性(anisotropic),即水分子的活动在各个方向上其弥散规律不是随机均等的,而是有弥散方向的不均匀性。
这个现象在脑白质、骨骼肌、心肌等多种组织中均可见到。
各向异性的程度用量化指标来测定,并用向量图或彩色编码来表示即为弥散张量成像。
正常人脑组织磁共振扩散张量成像谭湘萍;梁碧玲;钟镜联;陈建宇;黄穗乔;叶瑞心【期刊名称】《中山大学学报(医学科学版)》【年(卷),期】2003(024)0z1【摘要】[目的]获取正常人脑组织磁共振扩散张量图像,定量分析正常人脑组织水扩散的内在特性,进一步评价脑白质解剖结构.[方法]18例健康正常人,应用单次激发EPI-DW序列,计算出各向同性表面扩散系数(isotropic apparent diffusion coefficient,ADCiso)图及各向异性图,分析脑实质不同区域的白质解剖结构,测量ADCiso值及各向异性指数值.[结果]①脑灰、白质间的ADCiso差异无显著统计学意义(P>0.5).②双侧脑白质同一解剖区域的各向异性无显著统计学意义(P>0.5).③脑白质的不同区域各向异性不同,其大小顺序为:连合纤维>投射纤维、联络纤维(P <0.001).[结论]各向异性图能更好地显示脑白质的纤维微结构,定量分析水分子的扩散特点,区分不同白质的组织学类型,对神经功能解剖学和神经系统病变的研究提供了一种新的功能成像方法.【总页数】3页(P74-76)【作者】谭湘萍;梁碧玲;钟镜联;陈建宇;黄穗乔;叶瑞心【作者单位】中山大学附属第二医院放射科,广东,广州,510120;中山大学附属第二医院放射科,广东,广州,510120;中山大学附属第二医院放射科,广东,广州,510120;中山大学附属第二医院放射科,广东,广州,510120;中山大学附属第二医院放射科,广东,广州,510120;中山大学附属第二医院放射科,广东,广州,510120【正文语种】中文【中图分类】R445.2;R651.1+9【相关文献】1.基于纤维束的空间统计方式的复发缓解型多发性硬化患者磁共振扩散张量成像与正常人对照 [J], 秦耿耿;代月黎;陈卫国;欧阳晨雨;何子龙;曾辉;马乐;吴元魁2.不同b值在正常人脑组织磁共振扩散张量成像中的应用探讨 [J], 钟镜联;谭湘萍;梁碧玲;云文娟;黄穗齐;叶瑞心3.正常人肾脏磁共振扩散张量成像及可重复性 [J], 王文娟;郭燕;王丽琴;王焕军;杨栋4.正常人脑组织磁共振扩散张量成像 [J], 谭湘萍;梁碧玲;钟镜联;陈建宇;黄穗乔;叶瑞心5.正常人大腿肌肉的3T磁共振扩散张量成像初步研究 [J], 邓德茂;孟悛非;周春香;马玲;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
核磁弥散张量成像弥散系数核磁弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一种通过测量分子在组织中的自由扩散来研究神经纤维束走向和相互连接的技术。
核磁弥散张量成像通过测量水分子在组织中的自由扩散行为,可以提供关于组织的微观结构和组织纤维方向的信息。
而弥散系数(diffusion coefficient)是核磁弥散张量成像中常用的参数之一,它用来描述水分子扩散的速度和方向。
核磁弥散张量成像的测量原理是通过感兴趣区域内的梯度脉冲使水分子的自由扩散受到约束,然后测量水分子的自由扩散行为。
通过采集多个不同方向的梯度脉冲下的信号强度,可以构建出一个三维扩散张量矩阵,即弥散张量(diffusion tensor)。
根据弥散张量的特征值和特征向量,可以计算出组织中的弥散系数。
弥散系数的计算可以使用线性回归方法,将弥散张量的三个特征值分别记为λ1、λ2、λ3,其中λ1>λ2>λ3。
则在每个测量方向上的弥散系数可以通过以下公式计算得到:D = (λ1 + λ2 + λ3) / 3其中D代表平均弥散系数。
平均弥散系数可以提供有关组织的整体扩散性质,如灰质和白质的微结构差异,脑损伤和疾病状态等信息。
弥散系数可以用于研究神经系统的微结构和连接方式。
例如,在白质纤维束中,水分子在纤维束方向上的扩散系数通常比横向方向上的扩散系数小。
因此,通过测量弥散系数的向量形式,可以获得关于纤维束走向和相互连接的信息。
此外,弥散系数还可以用于研究与神经退行性疾病相关的微结构变化,如脑卒中、帕金森病和阿尔茨海默病等。
弥散系数的计算还可以通过非线性回归方法来进行,例如使用高斯模型、多水分子模型或双指数模型等。
这些方法可以更精确地描述组织内水分子的扩散行为,提供更多关于组织微结构的信息。
总的来说,核磁弥散张量成像的弥散系数可以提供关于组织微结构和神经纤维束走向的信息,能够在神经科学和临床领域中广泛应用。
探讨健康成人视辐射的磁共振弥散张量成像与年龄的相关性张祥;李葆青;李坤成【期刊名称】《中国医学影像技术》【年(卷),期】2012(028)005【摘要】目的定量分析正常成人视辐射的DTI中各参数与年龄的相关性.方法选取键康志愿者50名行DTI扫描,年龄20~75岁,分为5个连续的年龄组.将图像载入DTI studio 2.4中,分别在双侧视辐射勾画ROI,得到FA、平均弥散率(MD)及神经纤维根数(NOF),分析双侧间的差异性、不同组间差异性及与年龄间的相关性,并用SPM2软件分析不同组间视辐射FA、MD值变化趋势,验证所得结果.结果双侧视辐射FA、MD及NOF之间差异均无统计学意义(P均>0.05);双侧FA、MD 及NOF各组间差异有统计学意义(P均<0.05);双侧FA与年龄呈负相关(右侧:r=-0.856,左侧:r=-0.864,P均<0.05),双侧MD与年龄无相关性(P均>0.05).双侧NOF与年龄呈负相关(右侧:r=-0.458,左侧:r=-0.674,P<0.05);SPM2仅显示出视辐射区持续扩大的FA减低,与勾画ROI法所得结果相符.结论成人双侧视辐射随年龄增长出现FA减低和神经纤维数目减少,而MD的变化与年龄无相关性.【总页数】5页(P843-847)【作者】张祥;李葆青;李坤成【作者单位】首都医科大学宣武医院放射科,北京100053;北京石景山医院放射科,北京100043;北京石景山医院放射科,北京100043;首都医科大学宣武医院放射科,北京100053【正文语种】中文【中图分类】R445.2【相关文献】1.MR相位差增强成像技术对健康成人视辐射的初步研究 [J], 王静;杨丽;刘玉波;王光彬2.健康成人脑白质扩散峰度成像与年龄相关性变化的初步研究 [J], 谢铭飞;高思佳;胡文;苏宇;李丹3.年龄相关性视辐射功能减退的磁共振DTI各向异性研究 [J], 洪梅;张祥4.健康成人脑白质扩散张量各向异性与年龄相关性的研究 [J], 赵丽丽;彭泰松;武金龙;杨晓霞;许志高;杨慧;樊森秀;范树芳5.健康成人新纹状体区铁沉积及体积与年龄的相关性 [J], 王秋实;王晓明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
磁共振弥散张量成像(DTI)在颅脑疾病诊断中的临床应用摘要:目的:评价磁共振弥散张量成像(Diffusion Transformation Imaging, DTI)对颅脑疾病的诊断意义。
方法:参与到本次研究的患者均是来自我院在2020年12月-2023年12月收治的颅脑损伤患者,共计70例患者,所有患者的检查方式均是DTI,同时选取同期进行体检的70位健康检查者作为对照分析。
结果:观察组的各数值明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:磁共振弥散张量成像在颅脑疾病的诊断中具有操作简便,无创,准确率高等特点,是一种值得在临床中广泛使用的方法。
关键词:磁共振弥散张量成像;颅脑疾病;临床应用引言在功能磁共振成像中磁共振弥散张量成像是非常关键的技术,其利用水分子的弥散食物特性,实现对体素内中不同方位的弥散特性的定量检测,从而实现对体素内组织中水分子扩散行为的定量检测。
弥散张量成像技术可对病变部位的结构完整性、病理变化以及结构与功能的相关性进行评估。
本文着重介绍了弥散张量成像技术在颅脑疾病中的应用。
1资料和方法1.1一般资料本文选取本院在2020年12月-2023年12月间住院的颅脑损伤病人70名作为观察组,同时选取同期进行健康体检的70名人员作为对照组。
观察组45名男性,25名女性;患者年龄21-60岁,平均年龄为(32.36±11.58)岁。
对照组中36名男性和34名女性;患者年龄20-59岁,中位(31.29±12.08)岁。
两组病人都是处于昏迷状态,受伤后持续6小时以上,并且排除严重脏器疾病,内分泌疾病,代谢疾病,器质性脑病,且没有任何一位患者有过颅脑疾病手术的经历。
经过对比分析两组间的性别,年龄方面并没有明显差异,具有可比性,本研究经过本院伦理委员会审批通过,所有患者及其家属均对本研究知晓且签署知情同意书。
1.2方法应用磁共振弥散张量成像技术对70例颅脑损伤病人和70名正常体检者进行检测并对其结果进行对照分析。
磁共振弥散张量成像对原发性癫痫诊断价值的临床
研究的开题报告
磁共振弥散张量成像(MRI-DTI)是一种以图像形式显示脑白质微结构的新型神经影像学技术,通过研究水分子在脑神经纤维束中的扩散方向和速度来了解神经纤维束的方向、完整性和组织结构,以及神经系统的生理和病理状态。
近年来,MRI-DTI已越来越受到临床医生的关注,尤其是在癫痫的诊断和治疗上。
原发性癫痫是一种常见的神经系统疾病,其症状包括反复发作的异常电活动和临床表现。
MRI-DTI可以通过对癫痫患者和正常对照组的脑部DTI参数进行比较,评估神经系统的结构和功能的差异,并从中探索原发性癫痫的病理生理机制。
本研究旨在探究MRI-DTI对原发性癫痫的诊断价值,在临床实践中应用MRI-DTI技术对癫痫患者进行诊断,并探究MRI-DTI可以提供哪些独特的诊断信息。
研究将选择一组临床确诊的原发性癫痫患者作为研究对象,以同龄、同性别和同种族的正常人作为对照组。
通过MRI-DTI技术获取各自的DTI参数,分析两组之间的差异,并探究与原发性癫痫的相关性。
研究还将评估MRI-DTI在原发性癫痫患者的定量评估和预测中的应用。
通过本研究的探究,期望可以进一步验证MRI-DTI在原发性癫痫的诊断和治疗中的应用前景,为癫痫患者提供更加精准的诊疗方案,也为MRI-DTI技术在神经系统疾病的研究和临床应用提供更广阔的前景。
核磁弥散张量成像弥散系数核磁共振扫描技术(NMR)已成为临床和科学研究中非常重要的工具之一。
其中,核磁弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一种常见的核磁共振成像技术,用于测量水分子在生物组织中的弥散程度和走向。
这种技术不仅可以提供微观组织结构的信息,还可以用于研究神经系统的结构与功能之间的关系。
在DTI中,最常用的参数是弥散系数(diffusion coefficient),用于描述水分子在组织中的弥散情况。
弥散系数是衡量分子自由扩散的速率,可以反映组织的微观结构特征。
主要包括平均弥散系数(mean diffusion coefficient)和各向异性弥散系数(anisotropic diffusion coefficient)。
平均弥散系数(ADC)是指在所有方向上测量的弥散率的平均值。
它可以用来评估组织中水分子的分散程度,常用于研究脑组织中的病变或损伤。
各向异性弥散系数(ADC)是指沿特定方向测量的弥散率与垂直于该方向的弥散率之比。
它可用于测量水分子在组织中的走向和固定程度,常用于研究神经纤维束的定位和纤维束的连接性。
DTI中的弥散系数与组织的微观结构特征有关,例如细胞膜的通透性、细胞排列的有序性、组织纤维的密度等。
通过测量组织中的弥散系数,可以对组织的完整性、纤维结构和微观结构的异常进行评估,进而为临床诊断和治疗提供重要信息。
弥散系数在医学研究中具有广泛应用,特别是在神经科学领域。
它可以用于研究脑白质的病变与退化、白质损伤与修复、脑卒中和肿瘤等疾病的诊断与治疗。
此外,弥散系数还可以用于研究癫痫、多发性硬化症、帕金森病和阿尔茨海默症等神经系统疾病的发病机制和变化。
除了以上介绍的平均弥散系数和各向异性弥散系数外,核磁弥散张量成像还可以生成其他参数,如扩散张量、扩散图像和方向编码散弹激发(diffusion-weighted imaging,DWI)等,这些参数都在各自的应用领域中发挥着重要的作用。
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SEEPI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diffusionTENSORVisualizer1.5(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:AStudyofnormaladultcerebralinternalcapsulebydiffusiontensorimagingHEGuang-wu,XIANGHua,HEJiang-bo,etal.(DepartmentofRadiology,BaoshanBranchofShanghaiFirstPeople’sHospital,Shanghai200940,China)【Abstract】Objective:Toanalysetheshape,fiberstructureofnormaladultcerebralinternalcapsuleinlivinghumansbydiffusiontensorimaging.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。
间弥散图像。
由于弥散是一立体三维过程,其向各个方向弥散移动的距离是不相等的,尤其在人体生理条件下,水分子向三维空间各个方向的弥散运动是受到限制的,它不仅受细胞本身特征的影响,而且还受阻碍水自由运动的细胞结构的影响,因此,DWI并不能完全反映水分子的弥散特征,使其临床应用受到一定的限制。
随后人们又研究出磁共振DTI方法,至少是在6个方向施加弥散敏感梯度,可以比较全面反映水分子的弥散特征。
DTI成像的基础是水分子在不均质组织中的弥散具有各向异性(anisotropic)特征,此种各向异性特征在人体大脑白质纤维中表现的尤为明显,比如,水分子在有髓鞘白质纤维中沿垂直于纤维方向的弥散受到的限制远大于沿着纤维方向的弥散。
大脑白质纤维依据其行径和联系可以分为3种:(1)联络纤维:联系同一半球的叶与叶或回与回;(2)连合纤维:联系左右半球的纤维;(3)投射纤维:联系大脑皮质和皮质下中枢的上行和下行的纤维。
在投射纤维中穿行于背侧丘脑、尾状核和豆状核之间的纤维称为内囊(internalcapsule)。
内囊是上、下行纤维在大脑内的集中部分,下连中脑,上通皮质各部。
在背侧丘脑水平,内囊呈“<”形,尖向内侧,分为3部分:膝部、前肢和后肢。
在FA图中,大脑白质纤维的各向异性程度最高,呈高信号,纤维排列越整齐的组织越具有高的各向异性,其结构则显示越清楚。
从FA图上可以观察到大脑白质纤维的主要结构,以显示内囊、外囊、胼胝体和半卵圆区等结构最清楚。
从图1可以非常清楚的显示内囊的“<”形结构。
通过内囊的纤维束很多,走行方向不一致,但FA图不能反映不同白质纤维束的这种走行方向不一致的情况。
而彩色FA图则(见图2)可以看到,前肢显示为绿色,后肢则为蓝色,说明通过前肢的纤维主要为前后走行,而通过后肢的则主要为上下走行,这与经典的解剖结构相符合。
通过内囊前肢的纤维束有额桥束、丘脑前辐射和额传出束;通过内囊膝部的纤维束主要有皮质核束;通过内囊后肢的纤维束比较多,其中主要有皮质脊髓束、皮质红核束、丘脑中央辐射、丘脑后辐射、丘脑下辐射。
由于通过内囊前后肢的纤维束较多,其走行方向并不完全一致,如前肢纤维以前后走行纤维较多,呈绿色,而后肢主要容纳上下走行的纤维,在彩色FA图上以呈蓝色为主,但由于可能混杂其它方向走行的纤维束,有的部位呈现紫色。
观察内囊在彩色FA图上以横断面为最佳,在横断面上内囊呈“<”,两侧对称,随着计算机软件的不断开发和利用,人们利用DTI所获得的数据进行大脑白质纤维成像,此即为弥散张量纤维束成像(diffusiontensortrackingDTT),DTT是DTI技术的进一步发展,它可以辨认大脑内的特殊纤维通道及其之间的相互连接。
DTT成像的基本原理是假设弥散张量成像中的最大本征值λ1代表局部占优势的纤维轴索的走行方向。
Mori等[3]最早于1999年利用动物进行试验,成功的显示了大脑白质纤维的3D结构。
本文所用的DTT的成像方法为线形扩展法,首先设定“种子点(seed)”和纤维束追踪终止条件,而后计算机自动将标记的纤维束进行三维显示。
彩色FA图横断面上辨认内囊的部位和形状,从而进行纤维束成像。
DTT图像(见图3)可以更加直观的显示白质纤维束的形态、走行和方向。
弥散张量纤维束成像是目前研究的重点,既用于研究正常成人大脑的白质纤维束结构[4],亦用于病理状态下研究疾病所导致的白质纤维束的异常改变[5]。
何光武等利用DTT技术,成功的在活体进行了大脑胼胝体纤维结构的显示,并在3个不同的断面-横断面、冠状面和矢状面来显示胼胝体纤维的形态和结构,并认为在横断面显示胼胝体为最佳,呈“蜈蚣状”。
Witwer等[6]利用彩色编码DT(color-codedDTimaging)图像研究9例颅内肿瘤的白质纤维束的改变,其将白质纤维束的改变分为4种:移位、水肿、浸润和破坏,通过分析不同类型的颅内肿瘤所导致的大脑白质纤维的改变及其与肿瘤的关系,认为DTI技术可以直观显示大脑白质纤维束通道,对于外科手术方案的制定和手术过程中避免损伤周围重要白质纤维束具有很大的帮助。