扩散张量成像（DTI）与DWI的关系
01
DTI成像基础
扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）由Basser等［1］在1994年首次提出，是扩散成像（diffusion weighted imaging, DWI）的发展和深化，是无创性显示和分析白质纤维束的一项新技术，在神经影像学方面有着非常重要的应用。DTI是在DWI技术基础上发展起来的一种新的磁共振成像技术,其可以在三维空间内定时定量地分析组织内水分子弥散特性。活体组织中结构的不同从而影响水分子自由扩散的方向和速率,这种差异是DTI成像的基础,并为其所检测并转为图像和各参数值。DTI为三维信息的采集,因此至少要在6个方向施加扩散敏感梯度。
02
DTI成像中的参数概念及参数成像的图
各向同性扩散( isotropic diffusion,so)在那些具有随意微结构的组织中水分子的扩散是随机的,即向各个方向运动的概率相同,表现为扩散各向同性。各向同性用扩散张量的踪迹( trace ofdiffusion tensor)来描述,与各个方向平均ADC值成正比。
各向异性( anisotropy)在那些具有固定排列顺序的结构中,水分子通常更加倾向于沿某一特定方向进行扩散表现为扩散的各向异性。如在脑灰质主要为神经元的胞体,脑白质主要为神经元的突起——神经纤维组织。在神经纤维组织,水分子因受髓鞘、轴索排列方式等影响,表现为沿纤维走行方向的扩散比与其垂直的方向更容易。在脑内不同结构的神经纤维其各向异性不同,如胼胝体、锥体束、内囊前肢、半卵圆中心的各向异性依次降低。胼胝体的压部、体部、滕部的各向异性亦有所不同。扩散的各向异性与脑白质内神经纤维的直径、密度、神经胶质细胞的密度和磷脂化程度有关,主要与神经纤维的方向和结构有关。
部分各向异性( fraction anisotropy,FA)是指水分子各向异性成分占整个扩散张量的比例,表现为各向异性的扩散系数的一小部分，为定量分析各向异性的最常用参数。FA的值为0~1,0代表最大各向同性的扩散,1代表假想下最大各向异性的扩散。在脑白质中FA值与髓鞘的完整性、纤维的致密性及平行性呈正相关。
相对各向异性( relative anisotropy,RA)为各向异性和各向同性成分的比例。
容积比（volume ratio, VR）
最大特征值 代表平行于纤维束走行方向上的扩散率,它随b值的增加而降低,随着b值的增加灰白质间最大特征值的差别缩小。
部分各项异性图，即FA图 DTI最常用图,以FA值为图像信号强度可以拟合出FA图,直接反映各向异性的比例即程度,间接反映组织水扩散的快慢。故扩散速率快,FA值越大,FA图信号越强,灰度高。在FA图中,脑白质各向异性最高为高信号,而脑脊液各向异性最低则为低信号。而在ADC图中,信号强度与ADC值呈正相关,如脑脊液为高信号,而脑白质为低信号,与FA图信号相反。临床上ADC图常与FA图联合应用。
03
DTI与DWI的比较
DWI与DTI成像基础相同,都是基于水分子在不同结构的扩散方向和速度的差异。
两者所包含的信息量不同，DWI只用ADC一个参数描述,扩散程度的测量限于一个平面内,常低估组织的各向异性。DTI用多个参数来描述,从三维立体空间定量地分析水分子的扩散运动及相关性。
两者主要应用方向不同，DWI早期用于脑梗死的诊断,现在此技术非常成熟，可以应用于各系统，对感染和肿瘤性病变,在提供早期诊断和确定肿瘤范围方面有特殊价值。DTI包含了方向信息的向量图,主要用来评价组织结构的完整性,是功能磁共振成像的一个重要组成部分,主要应用于脑、心脏、骨骼肌及脊髓具有规律走行的纤维束结构。