磁共振弥散张量成像学习教案

会计学1磁共振弥散磁共振弥散(msn)张量成像张量成像第一页，共87页。第1页/共86页第二页，共87页。第2页/共86页第三页，共87页。分子水平分子水平(细胞细胞(xbo)内外水分子跨膜运动内外水分子跨膜运动) 目前已应用于脑、心脏、脊髓微细结构的研究目前已应用于脑、心脏、脊髓微细结构的研究第3页/共86页第四页，共87页。水分子在自由状态水分子在自由状态(zhungti)下的弥散是各向同性的下的弥散是各向同性的第4页/共86页第五页，共87页。第5页/共86页第六页，共87页。n如果分子(fnz)扩散取决于方向，方向不一致，称为各向异性的扩散（anisotropic diffusion）,可用扩散椭圆体表示。第6页/共86页第七页，共87页。DTI就是一种就是一种(y zhn)用数学的方法来表示脑组织内水分子弥散的各项异性用数学的方法来表示脑组织内水分子弥散的各项异性 第7页/共86页第八页，共87页。第8页/共86页第九页，共87页。第9页/共86页第十页，共87页。白质白质(bizh)(bizh)纤维内的纤维内的ADCADC值值白质纤维束的形态白质纤维束的形态(xngti)类似于一个长椭圆形类似于一个长椭圆形IIADC = 1.2 x 10-5 cm2/sADC = 0.3 x 10-5 cm2/sII第10页/共86页第十一页，共87页。第11页/共86页第十二页，共87页。zzzyzxyzyyyxxzxyxxDDDDDDDDDD弥散弥散(msn)张量成像的计张量成像的计算算Dt第12页/共86页第十三页，共87页。Diagonal 成分成分(chng fn)zzzyzxyzyyyxxzxyxxDDDDDDDDDDDiagonal成分成分(chng fn)是计算是计算FA值的基础值的基础 Dt第13页/共86页第十四页，共87页。Off-diagonal 成分成分(chng fn)Off-diagonal成分是精确计算成分是精确计算(j sun)FA值的补充值的补充 zzzyzxyzyyyxxzxyxxDDDDDDDDDDDt第14页/共86页第十五页，共87页。弥散梯度弥散梯度(t d)的数量的数量弥散梯度的方向弥散梯度的方向(fngxing)在在6-55之间选择之间选择Di = gT . Dt . g Di = B Dk gx2 2gxgy 2gxgz gy2 2gygz gz2B =第15页/共86页第十六页，共87页。正常组织正常组织(zzh)结构结构水分子各项异性(yxng)扩散扩散扩散扩散病理病理组织结构成分改变组织结构成分改变第16页/共86页第十七页，共87页。n水分子(fnz)扩散各向同性和各向异性n 扩散：布朗运动（Brownian motion）n 影响因素：分子(fnz)质量n 分子(fnz)间相互作用n 温度n 屏障或特异结构第17页/共86页第十八页，共87页。第18页/共86页第十九页，共87页。 处理软件 DTI数据(shj) 纤维(xinwi)束第19页/共86页第二十页，共87页。场强对场强对DTI的影响的影响1.5T&3.0T扩散张量成像比较扩散张量成像比较 1.5&3.0T有足够的有足够的SNR的情况的情况(qngkung)下，下，FA无明显的差异。无明显的差异。 3.0T 有有40%高的高的SNR，可，可得到高的分辨率的图像，虽然其代价是几何得到高的分辨率的图像，虽然其代价是几何变性增加因变性增加因3.0T 磁场的不均匀性。磁场的不均匀性。第20页/共86页第二十一页，共87页。3T的场强可以的场强可以(ky)进行高分辨率的进行高分辨率的DTI成像成像5mm层厚层厚2mm层厚层厚场强对场强对DTIDTI的影响的影响(yngxing)(yngxing)高分辨率采集高分辨率采集常规采集常规采集第21页/共86页第二十二页，共87页。弥散梯度弥散梯度(t d)依次加在三个编码方向上，依据选择的方向多少重复上述过程依次加在三个编码方向上，依据选择的方向多少重复上述过程Diffusion LobesDTIDTI脉冲序列剖面图脉冲序列剖面图第22页/共86页第二十三页，共87页。Split Diffusion LobesDTIDTI脉冲序列剖面图脉冲序列剖面图Dual Spin Echo 可以减低图像可以减低图像(t xin)的扭曲，轻微降低的扭曲，轻微降低SNR第23页/共86页第二十四页，共87页。各项异性各项异性(yxng)的测量的测量因因FA图的灰白质的对比度最好图的灰白质的对比度最好(zu ho)而最常使而最常使用用FA各向异性分数(fnsh) fractional anisotropyRA相对各向异性 relative anisotropyVR容积比 volume ratio第24页/共86页第二十五页，共87页。椭圆体形状、大小(dxio)、方向本征值是扩散椭圆体内分子沿三个正交方向上的扩散率，每个本征值与一个本征向量在空间方向上一致。在b值变化允许范围，扩散张量反映的是组织结构(jigu)特性。第25页/共86页第二十六页，共87页。第26页/共86页第二十七页，共87页。第27页/共86页第二十八页，共87页。相似性3D白质(bizh)纤维束图FA2D彩色(cis)图方向性本征值扩散(kusn)椭圆体相邻体素第28页/共86页第二十九页，共87页。(1-D)2+(2-D)2+ (3-D)21 2+ 2 2 + 3 2计算得出(d ch), 1, 2,和 3响应代表最大、中等、最小本征值，D是本征值总和的1/3即（1/3 ）*（ 1 + 2 + 3 ）。第29页/共86页第三十页，共87页。FAFA的影响的影响(yngxing)(yngxing)因因素素因因FA图的灰白质的对比度最好图的灰白质的对比度最好(zu ho)而最常使用而最常使用 SNRSNRB B值值层厚层厚FA的范围的范围(fnwi) 0-1影响因素影响因素第30页/共86页第三十一页，共87页。第31页/共86页第三十二页，共87页。线扫描弥散线扫描弥散(msn)张力成像张力成像 对运动对运动(yndng)不敏感不敏感 对磁敏感性伪影不敏感对磁敏感性伪影不敏感 SNR高高 空间分辨率高空间分辨率高扫描时间长扫描时间长优点优点(yudin)缺点缺点Line Scan 技术可以清晰显示脑干区域的纤维形态技术可以清晰显示脑干区域的纤维形态第32页/共86页第三十三页，共87页。线性扫描(somio)弥散张力成像后处理分析第33页/共86页第三十四页，共87页。第34页/共86页第三十五页，共87页。Simens Simens 弥散弥散(msn)(msn)张量成像张量成像同时同时(tngsh)(tngsh)应用三个互相垂直的弥散梯度再加上一个垂应用三个互相垂直的弥散梯度再加上一个垂直梯直梯度形成一个四面体梯度矢量，这种方法得出的度形成一个四面体梯度矢量，这种方法得出的DTIDTI图图像具有较高的像具有较高的SNR(SNR(比常规的三方向的成像方法高比常规的三方向的成像方法高31/231/2）主 要 用 来 评 价主 要 用 来 评 价 o f f - d i a g n o lo f f - d i a g n o l 成 分成 分 第35页/共86页第三十六页，共87页。philips philips 弥散弥散(msn)(msn)张量成像张量成像 GRE tensor 与与SE Tensor 比较比较(bjio)SE-EPI 弥散弥散(msn)张张量成像量成像GRE-EPI 弥散张量成像弥散张量成像第36页/共86页第三十七页，共87页。扩散张量的成像方法及纤维追踪技术数据的获取 扩散张量成像是受敏感梯度的强度、数量(shling)和方向影响。 b值在0-1000s/mm2范围，可减少b值因数量(shling)对定量值测量影响第37页/共86页第三十八页，共87页。第38页/共86页第三十九页，共87页。nDTI后处理n容积比率（Volume ratio）:是椭圆体的体积比上半径(bnjng)为平均扩散率的球形体积，值范围从0-1。n相对各向异性（relative anisotropy,RA）:本征值相对于他们的平均值的变异值。n部分各向异性（fractional anisotropy ,FA）:是扩散张量中的各向异性成分与整个扩散张量的比值，值范围从0-1。第39页/共86页第四十页，共87页。n每一个层面均可获得：n 一个T2图像n 一个扩散轨迹权重图n 一个扩散轨迹表观(bio un)扩散系数图n 一个计算得到的相对各向异性图n主要效应扩散率（本征值1、 2 、 3 ）n本征向量X、Y、Z的计算n应用专用软件就可将纤维的方向用最大本征值的本征向量叠加在解剖背景图上显现。为了突出灰质和白质，T2WIs常用着背景图。第40页/共86页第四十一页，共87页。第41页/共86页第四十二页，共87页。第42页/共86页第四十三页，共87页。第43页/共86页第四十四页，共87页。第44页/共86页第四十五页，共87页。第45页/共86页第四十六页，共87页。第46页/共86页第四十七页，共87页。第47页/共86页第四十八页，共87页。临床临床(ln chun)应用应用第48页/共86页第四十九页，共87页。第49页/共86页第五十页，共87页。第50页/共86页第五十一页，共87页。第51页/共86页第五十二页，共87页。第52页/共86页第五十三页，共87页。第53页/共86页第五十四页，共87页。长联合纤维束： 弓状束 钩状束 纵束 额枕束 扣带第54页/共86页第五十五页，共87页。第55页/共86页第五十六页，共87页。第56页/共86页第五十七页，共87页。第57页/共86页第五十八页，共87页。第58页/共86页第五十九页，共87页。第59页/共86页第六十页，共87页。nBabak AA等对14例胼胝体压部及双侧海马旁回的DTI研究，表明FA值减少。近年报道用DTI发现精神分裂症患者的脑白质(bizh)呈广泛性的各向异性减低，特别是额叶前部白质(bizh)。Kubicki M等DTI研究钩状束，发现正常人表现为左侧钩状束各向异性大于右侧，而慢性精神病患者的钩状束各向异性无这一特点，由此可见，精神病患者是联系额叶和颞叶之间的纤维束异常。第60页/共86页第六十一页，共87页。第61页/共86页第六十二页，共87页。第62页/共86页第六十三页，共87页。第63页/共86页第六十四页，共87页。第64页/共86页第六十五页，共87页。第65页/共86页第六十六页，共87页。第66页/共86页第六十七页，共87页。第67页/共86页第六十八页，共87页。第68页/共86页第六十九页，共87页。第69页/共86页第七十页，共87页。第70页/共86页第七十一页，共87页。第71页/共86页第七十二页，共87页。第72页/共86页第七十三页，共87页。第73页/共86页第七十四页，共87页。第74页/共86页第七十五页，共87页。第75页/共86页第七十六页，共87页。第76页/共86页第七十七页，共87页。1、DTI对病灶(bngzo)的分析2、DT-FT对病灶(bngzo)的分析第77页/共86页第七十八页，共87页。第78页/共86页第七十九页，共87页。第79页/共86页第八十页，共87页。第80页/共86页第八十一页，共87页。第81页/共86页第八十二页，共87页。第82页/共86页第八十三页，共87页。第83页/共86页第八十四页，共87页。nD T I 提供了一种无创显示(xinsh)活体大脑白质神经纤维通路的方法, 反应的是水分子的弥散运动，可以对组织的弥散的各向异性进行定量描述，在临床上有广阔的运用前景，是传统M R I 方法的有力补充。同时D T I 成像存在一定局限性，如部分容积效应导致分辨率过低，扩散梯度导致的涡流从而引起对纤维束方向确定的不可靠，另外，目前还没有一个纤维束示踪的金标准, 相信随着M R I 软硬件的不断进步这些问题会逐渐解决。第84页/共86页第八十五页，共87页。第85页/共86页第八十六页，共87页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第86页/共86页第八十七页，共87页。