弥散张量成像

扩散张量成像 DTI 是什么？

扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）是核磁共振成像（MRI）的一种，可以无创地定量分析大脑的精细结构。

主要提供白质（人脑的重要组成部分之一，详见白质）的信息，可以定量分析病变组织和正常组织的特征，从而为疾病的鉴别诊断提供信息。

扩散张量成像 DTI 有什么优势或者缺点?

• 优点：DTI 目前唯一能够显示活体的「白质」信息，并且不会造成任何创伤的成像手段。
• 缺点：DTI 图像易受运动（患者无法保持静止导致移位）、涡流和磁敏感效应（磁场有关的噪声）的影响，导致图像变形明显，尤其在颅底附近。

扩散张量成像 DTI 的原理是什么？

DTI 主要是以水分子布朗运动（即悬浮在液体或者气体中的微粒的不间歇、无规则运动）为基础，通过计算水分子在脑组织中扩散的参数，对脑组织微观组织结构进行分析的方法。

水分子在能够自由移动的情况下，往不同方向扩散的速度是一样的（称为「自由扩散」），如果将不同方向的速度画成实体，就是一个球的形状。水分子在脑脊液中的扩散就接近于自由扩散。

而在人脑白质中，水分子的扩散是受到限制的，在顺着细胞轴突的方向，水分子运动速度最快，而在垂直于轴突的方向，水分子的运动受到限制，速度最慢。因此。在白质中，水分子往不同方向扩散的速度各不相同。同样，如果画成实体，就是一个椭球，水分子扩散速度快的方向半径更大。

DTI 可以反映出水分子在脑组织中扩散的主要方向，从而对白质的纤维走向和完整性做出判断。

扩散张量成像 DTI 的常用指标有哪些？

DTI 的常用指标有：各项异性分数（FA），轴向扩散系数（AD）、径向扩散系数（RD）、表观扩散系数（ADC）等，其中最常用的是 FA。

• 各项异性分数（FA）表示水分子在组织中运动受限的程度，FA 值越高，表明水分子在不同方向扩散的速度不同的程度越高。FA 取值范围在 0～1 之间，在白质纤维中，FA 值接近1；
• 轴向扩散系数（AD）反映水分子在白质纤维中沿着纤维走向的扩散；
• 径向扩散系数（RD）反映水分子在白质纤维中垂直于纤维走向的扩散；
• 表观扩散系数（ADC）反映水分子的平均扩散强度。

扩散张量成像 DTI 可以用来检查什么？

DTI 在协助诊断脑肿瘤、前列腺癌、宫颈癌、脑梗死等方面均有重要价值，还可辅助诊断精神分裂症、颞叶癫痫等。具体来说，DTI：

• 可辅助诊断宫颈癌。
  研究显示，宫颈癌组织与正常组织相比，ADC 值、FA 值均有显著下降，且宫颈癌纤维排列稀疏、走向异常。

• 可辅助诊断脑肿瘤。
  在脑肿瘤附近，DTI 可以反映出肿瘤周围组织受压迫的情况，并且肿瘤部位的 FA 值降低。

• 可用于辅助判断急性缺血性脑梗死的发病时间。
  研究显示，在脑梗死发生的急性（发病后 6～72 小时）和亚急性期（发病后 4～10 天），病灶部位的 FA 值均显著下降，超急性期（发病后 6 小时内）的 FA 值则升高。

• 获取白质束纤维的走向以及白质完整性。
  通过纤维束追踪，DTI 可以获取白质纤维的走向信息，从而较为直观地观察梗死灶和白质纤维的联系。

• 辅助精神分裂症诊断。
  在精神分裂症患者的大脑中，局部区域的白质体积减少，并且白质纤维的 FA 值降低。通过观察脑白质指标出现的各项异常，可以帮助诊断精神疾病。

• 辅助诊断颞叶癫痫患者。
  颞叶癫痫患者的白质存在损伤，因此，可通过 DTI 进行检测。

扩散张量成像 DTI 对身体有伤害吗？

没有。

扩散张量成像与其他磁共振成像的检测原理类似，不是使用 X 射线等具有放射性的技术，因此没有辐射，且没有创伤，不会对身体造成伤害。

做扩散张量成像 DTI 时有什么感觉吗？

会听到机器工作有规律的噪声，个别患者可能会有发热的感觉，这些都属于正常现象。

扩散张量成像 DTI 在医学以外的领域有哪些应用?

在认知神经科学领域，DTI 是一种常用的成像手段，主要用来研究白质特征与行为表现之间的关系、认知训练对白质特征产生的影响等。

比如，研究显示，在 12 个月大的婴儿中，部分白质区域的 FA 值与工作记忆（短时间内记忆信息并操作信息的能力）能力有关，且 FA 值越高，工作记忆能力越好。

再比如，研究显示，11个小时的冥想训练可以提高放射冠（人脑白质的一部分）的 FA 值。

哪些人不适合做扩散张量成像 DTI ?

1. 幽闭恐惧症患者。

2. 因各种原因，体内有如下铁磁性植入物的患者：

   • 心脏起搏器（部分新型材料的起搏器可兼容磁共振检查，需咨询医生）；
   • 手术后动脉夹；
   • 人工金属心脏瓣膜；
   • 金属假肢、关节以及假牙；
   • 胰岛素泵或者神经刺激器。

3. 妊娠不足 3 个月的孕妇。

要注意的是，无论是否存在以上情况，在检查之前，都必须告知医生自身的具体情况，谨遵医嘱，决定是否做 DTI 检查。

做扩散张量成像 DTI 需要做哪些准备?

DTI 检查的注意事项和常规磁共振成像类似。主要包括：

• 准时到达，不要迟到。
• 如有禁忌证，比如患有幽闭恐惧症、体内有铁磁性植入物以及妊娠不足 3 个月等情况，提前告知医生。
• 除去身上所有金属物体，包括但不限于手机、手表、耳钉、项链等，有条件的还可以换上检查专用的衣服。

无。

扩散张量成像 DTI 能够提供什么信息？

从 DTI 图像中，可以对肿瘤所在位置及其周围纤维走向做出判断。

如图所示，彩色 FA 图显示，在肿瘤附近，FA 值异常，指示该区域组织结构存在异常。在手术之后，肿瘤区域恢复正常。

通过对 DTI 进行纤维重建，还可以看出，肿瘤附近的纤维走向异常中断。

无。