磁共振扩散张量成像精选PPT.ppt
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1、关于磁共振扩散张量成像第1页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)l弥散张量成像(DTI)又称扩散张量成像 1965年,Stejskal EO等提出了测量扩散的梯度自旋回波序列的时序图第2页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)扩散成像是目前最理想的测量扩散的方法。是目前唯一一种追踪脑白质纤维并反映其解剖连通性的方向。第3页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)解剖成像组织的形态学研究分子水平分子水平(细胞内外
2、水分子跨膜运动细胞内外水分子跨膜运动)目前已应用于目前已应用于脑、心脏、脊髓脑、心脏、脊髓微细微细结构的研究结构的研究第4页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)水分子的自由运动 称为弥散,在脑脊 液和脑灰质中的水 分子的弥撒运动基 本上是各项同性的。水分子在自由状态下的弥散是各向同性的水分子在自由状态下的弥散是各向同性的第5页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)在纯水中,分子在所有方向的扩散一致,称为各向同性(isotropic diffusion),可用扩散球形体表
3、示。第6页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)如果分子扩散取决于方向,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7页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)DTI就是一种用数学的方法来表示脑组织内水分子弥散的各项异性就是一种用数学的方法来表示脑组织内水分子弥散的各项异性 第8页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)l扩散张量成像外加磁场内沿着强梯度磁场方
4、向自由运动水分子自旋去相位扩散系数定量可用自旋回波相位重聚前后信号的丢失,与未加扩散编码时的参考信号强度对比而得出第9页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)扩散敏感性用b表示,b值是由持续时间()、敏感脉冲梯度强度(G)和两个脉梯度之间的间隔时间()决定。用公式表示为:b value=2 G2 2(/3),是一个旋磁定量,所以,b值随梯度强度(G)和长的梯度脉冲()或增加脉冲间隔时间()而升高。第10页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)白质纤维内的白质纤维内的ADC
5、ADC值值白质纤维束的形态类似于一个长椭圆形白质纤维束的形态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11页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)扩散张量成像 MR图像的每一个体素内提供水分子扩散33扩散张量D分布,用高斯(Gaussian)分布表示6个方向标量:3个正交方向(X、Y,Z)沿四面体3个方向(XY,XZ,YZ)多个参数(FA、RA、RI等)能在活体上观察脑白质复杂结构及病理变化第12页,讲稿共86张,创作于星期二 张量值的计算采用张量值的计算采用张量
6、值的计算采用张量值的计算采用3X33X3矩阵矩阵矩阵矩阵 最低用六个方向的弥散梯度最低用六个方向的弥散梯度最低用六个方向的弥散梯度最低用六个方向的弥散梯度 Diagonal Diagonal 成分成分成分成分 Off-diagonal Off-diagonal 成分成分成分成分弥散张量成像的计算弥散张量成像的计算Dt弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第13页,讲稿共86张,创作于星期二Diagonal 成分成分Diagonal成分是计算成分是计算FA值的基础值的基础 Dt弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第14页,讲稿
7、共86张,创作于星期二Off-diagonal 成分成分Off-diagonal成分是精确计算成分是精确计算FA值的补充值的补充 Dt弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第15页,讲稿共86张,创作于星期二弥散梯度的数量弥散梯度的数量弥散梯度的方向在弥散梯度的方向在6-55之间选择之间选择Di=gT.Dt.g Di=B Dk gx2 2gxgy 2gxgz gy2 2gygz gz2B=弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第16页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,D
8、TI)正常组织结构正常组织结构水分子各项异性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扩扩散散张张量量成成像像的的理理论论基基础础第17页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)水分子扩散各向同性和各向异性 扩散:布朗运动(扩散:布朗运动(Brownian motionBrownian motion)影响因素:分子质量影响因素:分子质量 分子间相互作用分子间相互作用 温度温度 屏障或特异结构屏障或特异结构第18页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)磁共振测量
9、的扩散系数称为表观扩散系数(ADC)分子间的粘性屏障效应 成为表观扩散系数第19页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)处理软件 DTI数据 纤维束扩散张量纤维束成像(diffusion tensor fiber tractography,DT-FTdiffusion tensor fiber tractography,DT-FT)第20页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)场强对场强对DTI的影响的影响1.5T1.5T&3.0T3.0T扩散张量成像比较扩散张量成像比较
10、 1.5&3.0T有足够的SNR的情况下,FA无明显的差异。3.0T 有40%高的SNR,可得到高的分辨率的图像,虽然其代价是几何变性增加因3.0T 磁场的不均匀性。第21页,讲稿共86张,创作于星期二3T的场强可以进行高分辨率的的场强可以进行高分辨率的DTI成像成像5mm层厚层厚2mm层厚层厚场强对场强对DTIDTI的影响的影响弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)高分辨率采集高分辨率采集常规采集常规采集第22页,讲稿共86张,创作于星期二弥散梯度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弥散梯度依次加在三个编码方向上,依据选择的方向多少重复上述
11、过程Diffusion LobesDTIDTI脉冲序列剖面图脉冲序列剖面图弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第23页,讲稿共86张,创作于星期二Split Diffusion LobesDTIDTI脉冲序列剖面图脉冲序列剖面图Dual Spin Echo 可以减低图像的扭曲,轻微降低可以减低图像的扭曲,轻微降低SNR弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第24页,讲稿共86张,创作于星期二各项异性的测量各项异性的测量因因FA图的灰白质的对比度最好而最常使用图的灰白质的对比度最好而最常使用FA各向异性分数 fractiona
12、l anisotropyRA相对各向异性 relative anisotropyVR容积比 volume ratio弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第25页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)椭圆体形状、大小、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特性。本征值(eigenvalues)和本征向量(eigenvectors)第26页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion
13、Tensor Imaging,DTI)扩散张量成像中的本征值可表示每个体素的特征。各向异性指标:各向异性指标:部分各向异性(各向异性指数)AIAI 相对各向异性相对各向异性 RARA 容积比率容积比率 VRVR 脑的参数定量图脑的参数定量图第27页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)扩散各向异性:描述在3D空间内一个椭圆体的特征。一个2列张量的特征是可被对角斜线化,仅剩下3个沿着张量的主对角线上非零元素,称为本征值(1、2、3)。本征值(eigenvalues)反映扩散椭圆体的形状或结构,三个本征值的总合(trace=1、+2+3
14、),反映椭圆体的大小。第28页,讲稿共86张,创作于星期二相似性3D白质纤维束图FA2D彩色图方向性本征值扩散椭圆体相邻体素弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第29页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)部分各向异性(FA)可由以下公式:FA=3/23/2(1-D)2+(2-D)2+(3-D)21 2+2 2+3 2计算得出,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30页,讲稿共86张,创作于星期二FAFA的影响因素的影响因素因因FA图
15、的灰白质的对比度最好而最常使用图的灰白质的对比度最好而最常使用 SNRSNRB B值值层厚层厚FA的范围的范围 0-1影响因素影响因素弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第31页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)FA像6axis 9axis 21axis 55axis 第32页,讲稿共86张,创作于星期二线扫描弥散张力成像线扫描弥散张力成像 对运动不敏感对运动不敏感 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缺点缺点Line Sc
16、an 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弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第33页,讲稿共86张,创作于星期二线性扫描弥散张力成像后处理分析弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第34页,讲稿共86张,创作于星期二第35页,讲稿共86张,创作于星期二Simens Simens 弥散张量成像弥散张量成像同同 时时 应应 用用 三三 个个 互互 相相 垂垂 直直 的的 弥弥 散散 梯梯 度度 再再 加加 上上 一一 个个 垂垂 直直 梯梯度度 形形 成成 一一 个个 四四 面面 体体 梯梯 度
17、度 矢矢 量量,这这 种种 方方 法法 得得 出出 的的D D T T I I图图像像 具具 有有 较较 高高 的的S S N N R R(比比 常常 规规 的的 三三 方方 向向 的的 成成 像像 方方 法法 高高3 31 1/2 2)主要用来评价主要用来评价off-diagnoloff-diagnol成分成分 弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第36页,讲稿共86张,创作于星期二philips philips 弥散张量成像弥散张量成像 GRE tensor 与与SE Tensor 比较比较SE-EPI 弥散张量成像弥散张量成像GRE-EPI 弥散张量成
18、像弥散张量成像弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)第37页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)扩散张量的成像方法及纤维追踪技术扩散张量的成像方法及纤维追踪技术 数据的获取数据的获取 扩散张量成像是受敏感梯度的强度、数量和方向影响。b值在0-1000s/mm0-1000s/mm2范围,可减少范围,可减少b值因数量对定量值测量影响第38页,讲稿共86张,创作于星期二弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)图像后处理 扩散张量成像数据定量分析、方向性定量指数都可反映生物
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