乾貨!磁共振彌散張量成像(DTI)究竟有怎樣的神奇功效?

彌散成像多少錢

隨著社會與經濟的發展，醫療技術不斷得到進步。尤其是近些年來，腦立體定向技術不斷的完善，使得許多病患得以擺脫困擾。其中，DTI技術佔有一定的作用。

什麼是DTI?

DTI英文全稱為diffusion tensor imaging

DTI即磁共振彌散張量成像，可實現活體觀察組織結構的完整性和連通性，利於對各種疾病的引起的白質纖維束的損害程度及範圍的判斷，也可用於顯示腦白質內神經傳導束的走行方向，實現對人的中樞神經纖維精細成像。

DTI的基本原理

兩個概念

一、均質介質中水分子的運動是無序隨機運動，即向各個方向運動的機率是相同，即具有各向同性（isotropy）。

二、在人體組織中，水分子的運動由於受到組織細胞結構的影響，在各個方向彌散程度是不同的，具有方向依賴性，即具有各向異性（anisotropy） 。要描述水分子的空間彌散情況 ，引入了張量的概念，腦白質中每一個體素的各向異性擴散過程就可以用張量D表示 。需要用一個二維矩陣表示 ：

（正常的ADC圖）

（1）均質介質中可以水分子的自由運動為各向同性，即在各個方向上的彌散強度大小一致，彌散張量D描述為球形，沿磁共振的三個主座標的特徵值為 λ1=λ2=λ3。

（2）在腦白質中由於髓鞘的阻擋，水分子的彌散被限制在與纖維走行一致的方向上，具有較高的各向異性，此時彌散張量可表示為橢球形，其特徵值λ1>λ2>λ3，最大特徵值對應的方向與經過該體素的纖維束走行平行。

DTI的量化引數

第一類是平均擴散率

指MR成像體素內各個方向擴散幅度的平均值，代表了某一體素內水分子擴散的大小或程度，通常所用的指標就是平均彌散係數（average diffusion coefficient，ADC），反應了水分子單位時間內擴散運動的範圍，單位是mm2/s，其值越大，說明水分子擴散能力越強。

第二類是反映各向異性的引數

(1)部分各向異性指數(fractional anisotropy， FA )

分析各向異性最常用的引數，指彌散的各向異性部分與彌散張量總值的比值，反應了各向異性成分佔整個彌散張量的比例，取值在0~1之間，0代表了最大各向同性的彌散，比如在完全均質介質中的水分子彌散，1代表了假想下最大各向異性的彌散。

腦白質中FA值與髓鞘的完整性、纖維的緻密性及平行性呈正相關 。

(2)相對各向異性(relative anisotropy，RA)和容積比(volume ratio，VR)RA為各向異性和各向同性成分的比例。

VR等於橢球體的體積與半徑為平均擴散率的球體體積之比。兩者的取值範圍亦在0~1之間 ，RA的意義與FA相似，越接近1說明水分子的各向異性程度越高。而VR越接近1說明水分子的彌散越趨於各向同性 。

在中樞神經系統的臨床應用

一、大腦發育及衰老

出生後大腦仍繼續發育、髓鞘化 ，2歲左右基本完成。發育遵循從下到上，從後到前，從中央到周圍的規律進行髓鞘化膽固醇逐漸降低，磷脂逐漸增多，最後形成成熟的髓鞘。在這個過程中，組織的各向異性不斷增加，利用DTI技術，可以定量分析不同部位腦組織的各向異性程度，顯示大腦的發育過程。

在新生兒和嬰幼兒的大腦白質ADC值比成人大而空間各向異性比成人小，隨著大腦發育成熟，由於整體水份的減少和髓鞘化的程序，許多區域的ADC值降低、而FA值增加並且一些區域的改變要明顯早於傳統MRI的T1WI和T2WI的訊號改變，被認為是前髓鞘化的表現 。

MRI觀察髓鞘化程序只能限於2歲左右，2歲以後髓鞘化的情況就不能分辨，而DTI在評價缺氧缺血性腦損傷（如腦癱）後腦內主要白質纖維束變化方面有較高的應用價值。DTI能提示纖維束的髓鞘化程序的延遲，可反映兒童發育中腦白質微觀結構的變化，在PVL的隨訪觀察中有較大的潛力。

MRS能敏感地反映小兒腦癱發育的代謝變化，觀察大腦不同部位代謝產物濃度的變化，發現尚未出現形態學異常的早期改變，測定出神經元軸圖喪失或損害最大的部位。

二、腦腫瘤

定量分析腫瘤組織特點以鑑別腫瘤的級別，鑑別正常的白質纖維、水腫及腫瘤區域。測量瘤周的水腫的平均ADC值和FA值以分析鑑別轉移瘤和膠質瘤，但目前這些研究的結果尚沒有取得完全一致。DTI使臨床外科醫生可以在術前、術中更清楚掌握腫瘤和白質纖維的情況，使手術方案更加可靠安全。目前已有學者報道了DTI在神經外科腫瘤切除術中的有效性，認為利用DTI指導手術可以提高手術全切率，降低術後的功能障礙。

二、腦梗塞

DWI有助於臨床診斷早期、超早期腦梗死的及時診斷，而DTI在檢測腦梗死後皮質脊髓束損傷有著顯著優勢。

腦梗死區域的FA顯著降低，早期平均ADC值降低，後期增高。與梗死區相聯絡的的同側內囊、大腦腳和橋腦處的皮質脊髓束FA較對側顯著降低，提示腦梗死後遠端的皮質脊髓束可能存在進行性的Wallerian變性。

DTI在透過對梗死遠端皮質脊髓束FA計算判斷其變性程度，並預測患者的運動功能轉歸。DTI不僅可用於腦梗死後白質纖維束，例如白質纖維束變性的研究，還能用於顱內灰質微觀結構改變的研究。長期DTI隨訪觀察有助於加深人們對卒中後臨床病理學演變過程的認識。

三、腦白質變性疾病

(1)多發性硬化(MS)

急性期，ADC和FA均下降

慢性期，ADC增加，FA值雖下降但比急性期高

T2WI顯示正常的區域白質也有改變，提示這是一種瀰漫性的多發病變。

(2)缺血性白質疏鬆(LA)

主要表現為ADC升高和FA降低，與病理提示的軸突減少和膠質增生相符合。 FA值的減低程度及範圍與臨床認知功能改變明顯相關，對於監測LA的進展演變有更大優勢。

(3)肌萎縮性側索硬化症(ALS)

該症患者皮質脊髓束區域，ADC值明顯升高而FA值明顯減少，表明DTI可發現ALS皮質脊髓束的病理改變

(4)阿爾茨海默氏病(AD)

利用DTI研究發現該症患者的白質聯合纖維傳導束的完整性明顯受損，輕度或早期的AD，顳葉白質FA值降低，並且和臨床嚴重程度密切相關，而錐體束的完整性無明顯受損，這一發現與該症的臨床表現一致，突出症狀是認知功能下降而不是運動功能障礙 。

(5)精神分裂症

DTI可以顯示白質纖維束通路上連通的異常，表現為病變部位的FA值的降低。

(6)慢性酒精中毒

在胼胝體膝部、壓部及半卵園中心FA值均有降低，且FA值與使用酒精的時間長短有一定的相關性 。

(7)瀰漫性軸索損失

DTI可以顯示常規MRI不能顯示的剪下傷，一些研究表明，彌散性軸索損傷後白質的FA值顯著降低，而這些白質在常規MRI24小時內可顯示為正常。