磁共振彌散張量成像課件

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1、北京醫(yī)院張晨Zhangchen@bjhmoh.cn中華醫(yī)學(xué)會(huì)北京分會(huì)放射技術(shù)專業(yè)委員會(huì)磁共振彌散張量成像彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)彌散張量成像(DTI)又稱擴(kuò)散張量成像1965年,StejskalEO等提出了測(cè)量擴(kuò)散的梯度自旋回波序列的時(shí)序圖彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)擴(kuò)散成像是目前最理想的測(cè)量擴(kuò)散的方法。是目前唯一一種追蹤腦白質(zhì)纖維并反映其解剖連通性的方向。彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)解剖成像組

2、織的形態(tài)學(xué)研究分子水平(細(xì)胞內(nèi)外水分子跨膜運(yùn)動(dòng))目前已應(yīng)用于腦、心臟、脊髓微細(xì)結(jié)構(gòu)的研究彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)水分子的自由運(yùn)動(dòng)稱為彌散,在腦脊液和腦灰質(zhì)中的水分子的彌撒運(yùn)動(dòng)基本上是各項(xiàng)同性的。水分子在自由狀態(tài)下的彌散是各向同性的彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)在純水中,分子在所有方向的擴(kuò)散一致,稱為各向同性(isotropicdiffusion),可用擴(kuò)散球形體表示。彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)如

3、果分子擴(kuò)散取決于方向,方向不一致,稱為各向異性的擴(kuò)散(anisotropicdiffusion),可用擴(kuò)散橢圓體表示。彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)DTI就是一種用數(shù)學(xué)的方法來(lái)表示腦組織內(nèi)水分子彌散的各項(xiàng)異性彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)擴(kuò)散張量成像外加磁場(chǎng)內(nèi)沿著強(qiáng)梯度磁場(chǎng)方向自由運(yùn)動(dòng)水分子自旋去相位擴(kuò)散系數(shù)定量可用自旋回波相位重聚前后信號(hào)的丟失,與未加擴(kuò)散編碼時(shí)的參考信號(hào)強(qiáng)度對(duì)比而得出彌散張量成像(DiffusionTensorImagin

4、g,DTI)擴(kuò)散敏感性用b表示,b值是由持續(xù)時(shí)間(δ)、敏感脈沖梯度強(qiáng)度(G)和兩個(gè)脈梯度之間的間隔時(shí)間(Δ)決定。用公式表示為:bvalue=γ2G2δ2(Δ–δ/3),是一個(gè)旋磁定量,所以,b值隨梯度強(qiáng)度(G)和長(zhǎng)的梯度脈沖(Δ)或增加脈沖間隔時(shí)間(δ)而升高。彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)白質(zhì)纖維內(nèi)的ADC值白質(zhì)纖維束的形態(tài)類似于一個(gè)長(zhǎng)橢圓形IIADC=1.2x10-5cm2/sADC=0.3x10-5cm2/sII彌散張量成像(DiffusionTensorImaging

5、,DTI)擴(kuò)散張量成像MR圖像的每一個(gè)體素內(nèi)提供水分子擴(kuò)散3*3擴(kuò)散張量D分布,用高斯(Gaussian)分布表示6個(gè)方向標(biāo)量:3個(gè)正交方向(X、Y,Z)沿四面體3個(gè)方向(XY,XZ,YZ)多個(gè)參數(shù)(FA、RA、RI等)能在活體上觀察腦白質(zhì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及病理變化張量值的計(jì)算采用3X3矩陣最低用六個(gè)方向的彌散梯度Diagonal成分Off-diagonal成分彌散張量成像的計(jì)算Dt彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)Diagonal成分Diagonal成分是計(jì)算FA值的基礎(chǔ)Dt彌散張量成像(

6、DiffusionTensorImaging,DTI)Off-diagonal成分Off-diagonal成分是精確計(jì)算FA值的補(bǔ)充Dt彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)彌散梯度的數(shù)量彌散梯度的方向在6-55之間選擇Di=gT.Dt.gDi=BDkgx22gxgy2gxgzgy22gygzgz2B=彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)正常組織結(jié)構(gòu)水分子各項(xiàng)異性擴(kuò)散擴(kuò)散病理組織結(jié)構(gòu)成分改

7、變擴(kuò)散張量成像的理論基礎(chǔ)彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)水分子擴(kuò)散各向同性和各向異性擴(kuò)散:布朗運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)影響因素:分子質(zhì)量分子間相互作用溫度屏障或特異結(jié)構(gòu)彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)磁共振測(cè)量的擴(kuò)散系數(shù)稱為表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)分子間的粘性屏障效應(yīng)成為表觀擴(kuò)散系數(shù)彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)處理軟件DTI數(shù)據(jù)纖維束擴(kuò)散張量纖維束成像(diffusiontensorfibertr

8、actography,DT-FT)彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)場(chǎng)強(qiáng)對(duì)DTI的影響1.5T&3.0T擴(kuò)散張量成像比較1.5&3.0T有足夠的SNR的情況下,F(xiàn)A無(wú)明顯的差異。3.0T有40%高的SNR,可得到高的分辨率的圖像,雖然其代價(jià)是幾何變性增加因3.0T磁場(chǎng)的不均勻性。3T的場(chǎng)強(qiáng)可以進(jìn)行高分辨率的DT

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