1. 彌散張量成像 dti的彌散梯度方向多少對圖象有何影響
在磁共振成像中.組織的對比度不僅與每個像素內組織的T1、T2 弛豫時間和質子密度有關,還與受檢組織每個像素內水分子的彌散有關。Hahn於1956 年首次提出水分子彌散時對磁共振信號的影響。
彌散過程可以用彌散敏感梯度磁場來測量,在施加梯度磁場時水分子的隨機運動可獲得隨機位移,導致重聚失相位,自旋迴波信號衰減。1965年,Stejskal和Tanner設計出梯度磁場自旋迴波技術,在自旋迴波序列180o脈沖前後各施加一個彌散敏感梯度磁場,以檢測水分子的彌散情況。衡量彌散大小的數值稱為彌散系數,用D表示,即一個水分子單位時間內自由隨機彌散運動的平均范圍,單位是mm2/s。 D值越大,水分子彌散運動越強。可用公式ln(S/S0)=-bD來描述。D為彌散系數,S和S0分別為施加和未施加梯度磁場的信號強度。b為彌散敏感系數,b=γ2G2δ2(△-δ/3)。γ—旋磁比,G—梯度場強,δ—每個梯度脈沖施加時間,△—脈沖施加時間間隔。b 值為常數,由施加的梯度場強的參數來控制。b 值越大對水分子的彌散運動越敏感,可引起較大的信號衰減。
在人體生理環境中D值受多種因素影響,所以常用表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)來衡量水分子在人體組織環境中的彌散運動,即把影響水分子運動的所有因素(隨機和非隨機)都疊加成一個觀察值,反映彌散敏感梯度方向上的水分子位移強度。根據Stejiskal-Tanner公式,ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2) ,S2與S1是不同b 值條件下的信號強度。磁共振DWI即利用ADC值分布成像。ADC值越高,組織內水分子彌散運動越強,在DWI圖上表現為低信號,相反ADC值越低,DWI圖上表現為高信號。
表觀彌散系數ADC只代表彌散梯度磁場施加方向上水分子的彌散特點.而不能完全、正確地評價不同組織各向異性的特點。Higano等在進行測定中風和腦腫瘤病人內囊和放射冠的彌散各向異性特點的研究時,將彌散梯度磁場分別施加在X、Y、Z軸上。但是研究結果表明,三個方向彌散加權成像計算出的組織各向異性程度往往被低估,測得的數值往往是旋轉變數(即值隨彌散方向及磁場內被檢查病人的體位和方向而改變),因為大部分的白質纖維通路常常傾斜於磁場坐標方向,所以單從一個或三個方向施加彌散梯度磁場不能正確評價具有不對稱組織結構的各向異性特點。
2. 彌散張量成像的臨床應用
腦血流下降到低於10~15 ml/100 g/min時將導致細胞內水容量增大,水從細胞間隙流入細胞內使細胞腫脹,產生細胞毒性水腫。使用傳統MR,急性期腦梗塞很難被發現,缺血腦實質的范圍只有在較晚的時期當血管源性水腫出現時才能被發現。當普通MR表現正常的時候,DWI和DTI可以早期發現急性腦梗塞。他們使鑒別腦梗塞急慢性期的改變成為可能,這對治療方法的選擇具有重要的臨床價值。在急性期,局灶性腦梗塞發作30分鍾內,ADC值最初下降約30~50%,在急性和亞急性早期,梗塞灶的白質比灰質的ADC值下降的更明顯。對缺血性腦梗塞,DTI的參數如MD,最初是下降,然後升高,最後比正常高。在損傷的慢性期,ADC一直保持升高。在ADC先下降後升高的間隔期,有段時間是ADC值表現正常,這個期間就是所謂的「假正常期」。在成人,這個時期大約在腦梗塞9天後,而在新生兒大約在7天後。除了ADC的變化,在缺血早期梗塞灶腦白質的FA值會有一個急性升高。這個急性升高後,緊接著在慢性期FA值會明顯的下降。這種變化被認為是由於細胞結構的破壞導致組織微觀結構正常順序的喪失。
在腦梗塞慢性期,相對於ADC的重新正常化,和隨後的升高,彌散各向異性指數FA值明顯的低於對側相同區域正常腦組織,即使是在缺血性腦梗塞2-6個月後梗塞灶的FA值依然低於健側。ADC閾值在預測組織存活和缺血性腦梗塞預後方面可能具有重要價值。ADC和各向異性參數的結合,能很好的明確缺血性腦梗塞的臨床分期。
某些情況下在缺血性腦梗塞早期,ADC表現為升高而不是下降。通常,在細胞毒性水腫出現後,ADC立刻下降,但是當血管源性水腫同時出現時,ADC也可以早期升高。例如,在可逆性後部白質腦病綜合征,或高壓性腦積水時。 腦白質疏鬆有非特異性影像學表現,在CT或MR上可見腦室周圍腦白質的彌漫性改變。它可以出現在各種腦白質病中,包括慢性腦缺血,阿爾茨海默病,伴皮質下梗塞和白質腦病的常染色體顯性遺傳性腦動脈病。在組織學方面的表現,可見到神經軸索缺失和神經膠質增殖。在缺血性腦白質疏鬆症,T2加權圖像上顯示信號升高的區域,DTI顯示平均彌散系數MD升高和FA值減低。腦白質疏鬆症的平均彌散系數明顯低於腔隙性腦梗塞病灶區域,大概是由於前者神經膠質增生阻礙了水分子的彌散。
3、瓦勒蛻變(wallerian degeneration,WD)
瓦勒變性是軸索的順行性變性,神經軸索的髓鞘崩解繼發於鄰近的軸索損傷或神經細胞死亡。最常見的是繼發於同側的腦梗塞,皮質脊髓束出現WD。在WD,DTI比T2WI圖像更敏感。彌散各向異性指數如FA值在原發病灶和發生WD的區域都出現減低。但是,ADC值在WD中只是輕微升高,在原發性缺血梗塞灶中是明顯升高。這樣通過ADC值可以把原發病灶和WD區分開來。 (developing brain ,maturation and aging)
DTI在研究大腦發育的過程中還存在許多挑戰。一些研究表明,在腦組織中,使用相同的脈沖序列和後處理方法對兒童和成人進行DTI檢查(除了b值不同,一般成人1000mm2/s,兒童700~800 mm2/s),可以發現腦組織的ADC值和彌散各向異性指數隨著年齡增大而發生有規律地變化。新生兒的腦組織ADC值明顯高於成人,而FA值明顯低於成人。在兒童,白質的ADC值明顯高於灰質。半卵圓中心的ADC接近2.0×10-3mm2/s,隨著年齡的增長,ADC值下降直到達到成人的0.7×10-3mm2/s,而各向異性指數上升(尤其是RA在發育過程中,以非線性方式上升)。ADC值的變化主要發生在嬰兒出生最初的6個月,這個變化被認為和腦組織水容量的下降、神經軸索髓鞘的形成、白質纖維結構成型有關,這些因素都降低了平均彌散率。在大腦不同的區域都能發現這種現象,ADC值隨年齡增長而變化。
DTI已經被用於腦組織生理性退化的研究,目的是發現和年齡相關的改變。年齡超過40歲的成人,腦白質的ADC值要高於年輕人。另外,20歲以後,彌散各向異性程度會出現下降趨勢。在白質纖維束密集的深部腦白質的FA值會出現和年齡相關的下降趨勢,特別是胼胝體的膝部和半卵圓中心。在評估疾病的影響時,這些與年齡相關的生理性變化應該被考慮,尤其是在老年人。 (diffuse axonal injury,DAI)
除了腦梗塞外,大多數局灶性腦損傷還沒有使用DTI來進行廣泛的研究。外傷性腦損傷被分為局灶性和彌漫性。局灶性腦損傷常常由一個直接的外力作用產生腦損傷,例如血腫或是腦挫裂傷。而彌漫性腦損傷,常是由於剪切傷的結果,或者是由於腦組織各部分的密度和剛性不同而在減速運動中所引發的牽拉傷。DWI可以被用來檢查在常規MR圖像上顯示不明顯的剪切傷。但是,DWI對於出血性病灶的顯示卻不如T2WI敏感。在局灶性病變如腦挫傷或血腫的周圍,也會有個半暗區,這里的彌散系數會出現下降。這個半暗區的存在對於頭部外傷患者治療計劃的選擇可能很重要。
在內囊和胼胝體發生的組織病理學異常,絕大多數都會表現出彌散各向異性程度的改變。外傷後彌漫性軸索損傷最初的24小時里,在普通MR上表現正常的白質可能會出現彌散各向異性指數輕度的下降。而外傷幾周後這種下降會很明顯。在圍產期,具有高危腦損傷的新生兒,出生後第一天在T1WI或FLAIR表現正常的腦實質,就可以發現ADC值的下降。但是,ADC值明顯下降出現在第3天。同時,在一周內ADC值可以出現假正常化。因此,DTI在外傷後第1天並不能完全顯示新生兒外傷的范圍,外傷後第3天的圖像也許能更好的顯示損傷的范圍。不久的將來,會有進一步的研究來評估DTI對於測量腦實質損傷的范圍以及預後的價值,並找到DTI最佳的檢查時間。
3. 核磁為什麼要掃描DWI和DTI
DWI和DTI對腰椎間盤早期退變的診斷價值
探討應用磁共振彌散加權成像(DWI)和彌散張量成像(DTI)判別專腰椎屬間盤早期退變的可行性。方法:青年志願者40例(均無腰痛和腰椎部畸形、外傷、手術病史),行腰1(L1)~骶1(S1)椎間盤DWI和DTI掃描,生成表觀彌散系數(ADC)和部分各項異性(FA)偽彩圖。在腰1/2(L1/2)~腰5/骶1(L5/S1)的各個椎間盤髓核內放置5點感興趣區(ROI),測量ADC值和FA值。分析並比較腰椎間盤髓核表觀彌散系數(ADC)值和部分各項異性(FA)值差異。結果:ADC值和FA值在同一椎間盤內的不同區域或不同椎間盤平面內的對應區域存在差異(P0.05);椎間盤平均ADC值與解剖部位相關,腰4/5(L4/5)和L5/S1椎間盤ADC值明顯增高(P0.05);FA值在不同椎間盤平面內的對應區域,隨解剖部位位置的降低有升高的趨勢,L5/S1椎間盤FA值升高最明顯(P0.05)。結論:ADC值和FA值能體現椎間盤水分子彌散能力的變化,量化反映椎間盤退變早期髓核的生化狀態。DWI和DTI技術可以對腰椎間盤早期退變的診斷提供影像學依據,並有助於理解椎間盤退變的發生機制。
4. DTI studio計算得到的FA值怎麼打開
利浦的dcm數據,可以直接用MRICRON中的dcm2nii轉換。
然後你可以直接得到gradient table,文件內名為:bvecs,是容個文本文件,只是格式有所差異,改一下就可以了,圖像可以轉換為Analyze或nii格式直接導入dti-studio使用。
5. DTI ROI到底可靠嗎
DTI數據處理,可以用分析得到FA,MD等同時進行統計分析,還可以用DTIStudio跟SPM結合進行分析,DTIStudio還可以進行ROI分析,纖維追蹤等等,另外FSL也是一個不錯的,FSL - FslWiki有很多軟體介紹、下載安裝及處理流程的Manual教程,可以學到很多東西的。
探討應用磁共振彌散加權成像(DWI)和彌散張量成像(DTI)判別腰椎間盤早期退變的可行性。方法:青年志願者40例(均無腰痛和腰椎部畸形、外傷、手術病史),行腰1(L1)~骶1(S1)椎間盤DWI和DTI掃描,生成表觀彌散系數(ADC)和部分各項異性(FA)偽彩圖。在腰1/2(L1/2)~腰5/骶1(L5/S1)的各個椎間盤髓核內放置5點感興趣區(ROI),測量ADC值和FA值。分析並比較腰椎間盤髓核表觀彌散系數(ADC)值和部分各項異性(FA)值差異。結果:ADC值和FA值在同一椎間盤內的不同區域或不同椎間盤平面內的對應區域存在差異(P0.05);椎間盤平均ADC值與解剖部位相關,腰4/5(L4/5)和L5/S1椎間盤ADC值明顯增高(P0.05);FA值在不同椎間盤平面內的對應區域,隨解剖部位位置的降低有升高的趨勢,L5/S1椎間盤FA值升高最明顯(P0.05)。結論:ADC值和FA值能體現椎間盤水分子彌散能力的變化,量化反映椎間盤退變早期髓核的生化狀態。DWI和DTI技術可以對腰椎間盤早期退變的診斷提供影像學依據,並有助於理解椎間盤退變的發生機制。