扩散张量成像相关概念（二）

谈及扩散张量成像就必须得讨论有关纤维束追踪的相关问题。虽然追踪纤维束不是DTI成像的全部目的，但成功的显示相应的纤维束能够给临床医生提供更直观的感觉，这也方便推广DTI在临床中的实际应用。

纤维束追踪

扩散张量成像的纤维束追踪：DTI成像后可以通过相应的后处理得到特定方向的纤维束图，追踪这些纤维束走行信息可以更好地明确肿瘤病变和纤维束的关系，从而为进一步的手术治疗提供重要的影像学依据。明确肿瘤病变与纤维束之间的关系是DTI成像在临床上被广为认可的一个实际应用，因为明确这二者之间的关系可以在术前更好的决定手术入路，避免神经纤维束的损伤，这样可以确保病人有更好的生存质量。另外，通过追踪显示相应的纤维束也可以为某些破环纤维束的病变提供一定的评估依据。不过这里需要提醒大家：后处理所看到的纤维束并不是真正的神经纤维束本身，而是相应区域水分子的扩散路径，通过这个扩散路径间接反映出相应区域的纤维束。在GE的后处理平台纤维束追踪可以追踪通过某一个特定感兴趣区域的纤维束，也可以追踪同时通过两个特定区域的纤维束，这对于明确两点之间有无神经联系通路很有意义。通过纤维束追踪可以帮助更好地理解不同神经区域之间在功能上的相互关系。为了确保追踪出来的纤维束更精准，对于扫描参数提出了很高的要求：

图片说明：DTI后处理相关图像。黑白FA图中FA值越高其信号越高，在白质纤维束集中的区域如内囊前肢、后肢及外囊、胼胝体区呈较高的信号，当有纤维束破环时其信号降低。彩色FA图上FA值越高表现越红。彩色方向图中红、蓝、绿代表不同的纤维走行方向，通过该图可以初步判定纤维的主走行方向。纤维束追踪过程中根据FA值来追踪纤维束的走行方向。

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施加扩散梯度方向问题：因为神经纤维束的走行方向复杂，要想能更准确的通过DTI成像来反映纤维束的走行，显然对成像过程中的扩散梯度施加方向有一定的要求。不过，一般临床的需求相对要求没有那么苛刻，扫描15到25个方向已经可以很好的满足临床需求。但如果要通过DTI成像来进行精细的脑功能或者脑神经网络研究，那就要求扫描更多的方向。但方向越多，总的扫描时间就越长，而且扫描过程中也更有可能因为梯度性能稳定性问题导致一些伪影出现。一般用于科研需求的DTI成像序列不适合临床化。

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部分容积效应：这是追踪纤维束时需要考虑的问题。DTI成像和DWI成像一样，都是基于体素水平的。如果扫描的层厚过厚，就无法精准区分其中错综复杂的纤维束。用于科研目的的DTI成像通常都采用相对较薄的扫描层厚如2到3个毫米，用于临床目的的通常在4到5个毫米。过薄的扫描层厚带来的一个比较大的挑战就是全脑覆盖扫描时间会更长，同时还涉及到信噪比等诸多因素。在临床工作中的DTI成像无需追求过薄的扫描层厚。

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图像的信噪比问题：这是进行纤维束追踪时必须考虑的问题。在DTI成像过程中所研究的各向扩散受限异性其实也是利用了受限程度不同而导致最后图像的信噪比不同，正所谓将不同程度的扩散受限所带来的不同相位信息变化转化图像中的幅值信息。越是扩散受限的就会表现为图像中相对信号高的区域，越是不受限的就会表现为图像中相对信号低的区域。试想，如果因为扫描因素导致图像的信噪比过低，那么各种原因所导致的噪声就会导致图像信号不应有的起伏。这种信噪比变化会在后处理分析中误认为成像组织受限不同所致。保证足够的信噪比对于DTI的后处理分析至关重要。尤其当扫描层厚很薄时一定要保证足够的扫描时间来维持图像有足够的信噪比，这是确保扫描数据有效的前提和保证。

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数据分析前需要明确原始图像中是否存在伪影：DTI成像比DWI成像给硬件设备带来的负荷更沉重，特别是梯度系统。在DTI成像过程中为了获得更短的回波间隔和更短的TE时间，通常都采用尽可能大的梯度强度来获得相应的b值。在DTI和DWI成像时一般系统不会优先采用更高的梯度切换率，因为那会导致更高的PNS发生概率。过高的梯度强度长时间负荷工作对于梯度的稳定性、散热性都提出了很高的要求，这就很可能导致在一组DTI数据采集过程中出现某些偶发的伪影。在进行数据处理前需要浏览整套原始图像，排除或明确是否有伪影出现，伪影显然会导致图像信噪比波动，要明确相应的伪影是否会影响最后的分析结果，或者是否有额外的伪影校正技术等。

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规范扫描是确保DTI纤维束追踪的前提：在进行DTI扫描时规范化的扫描非常重要。如在病人摆位过程中要尽可能将头颅摆正，因为扫描过程中通过定位来纠正头颅偏斜会导致相应方向的梯度性能有所降低。DTI成像过程中为了获得更短的ESP以减少EPI信号读取过程中的相位累积错误，在成像参数中的信号接收带宽都默认采用系统最大值。如果在摆位过程中因为头颅偏斜而在扫描定位中通过调整定位框来确保扫描图像的角度，这有可能会导致系统此时所允许的最大接收带宽降低，这个带宽的降低就会导致ESP的延长，并因而导致DTI成像过程中的鬼影出现。DTI扫描时还必须设定正确的频率和相位编码方向。在头部DTI扫描要将相位编码方向设置在头的前后方向，这样确保各种磁敏感效应所导致的伪影或几何畸变在前后方向，如果相位编码方向在左右，这些伪影就会横行在两侧大脑半球，并导致邻近结构左右扭曲变形，这些伪影会严重干扰图像的观察和病变的显示，也会影响后续的纤维束追踪。在DTI扫描过程中要认真实时观察图像有无异常，同时也要密切注意是否有病人移动导致的图像伪影。只有这样才能保证整个扫描更高效、更有效。

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正确认识扩散张量成像中的纤维束：这里需要和大家强调一个基本概念，就是在DTI成像过程中我们探究的是水分子的运动轨迹，这也决定了我们在DTI成像过程中经过后处理所追踪出来的“纤维束”并不是真实的纤维束，而是由这些纤维束走行和排列方向所决定的水分子的扩散轨迹。换句话说，这些“纤维束”不是直接征象而是一种间接征象。我们正是通过这些间接征象来推断真实的纤维束走行方向的。当然，因为这些水分子的扩散轨迹和真实纤维束之间有着很好的平行关系，所以我们在临床实际工作中采用这些间接征象作为判断纤维走行以及脑连接的一个依据。

临床与科研应用

扩散张量成像的临床与科研应用：随着磁共振成像设备性能以及各种扩散相关成像新技术的不断成熟，DTI成像的空间分辨率以及图像质量都有了很大进步。这些对于拓展DTI在临床及科研中的应用具有非常大的促进作用。对于一些肿瘤病变，可以通过DTI成像所获得的纤维束走行信息为临床手术方案的制定提供必要的依据，这是DTI临床应用比较被认可的一个方面。同时，通过DTI成像的FA值测量及纤维束信息，也可以作为评估髓鞘是否破环或者髓鞘发育成熟程度的一个重要依据。近年来，也采用高分辨率DTI成像与其他脑功能成像技术相结合进行脑网络方面的研究，尽管这些工作离具体的临床应用尚有很大的距离，但它打开了人们对于大脑功能研究的一个新的窗口。对于诸如癫痫或者某些精神类疾病，这些研究也可能为发现致病机制提供一些新的线索。

图片说明：胼胝体占位病变DTI评估。DTI成像后纤维束追踪显示显示占位病变推压周围纤维束。清晰地显示纤维束与病变之间的关系对于手术方式的选择有指导意义。

图片说明：颅内肿瘤病变明确病变与纤维束之间关系。对于颅内肿瘤病变而言，明确肿瘤病变与纤维束之间的关系既是鉴别诊断的依据，也是手术术式选择的重要指导依据。

图片说明：脑出血治疗后复查。DTI后处理FA图显示病变区FA值降低，双侧纤维束对比提示病变区纤维束破环减少。对于脑出血或脑梗塞后DTI成像研究对于远期判断及功能恢复评估具有一定临床意义。

图片说明：右颞叶胶质瘤病变，DTI成像后纤维束追踪提示相应区域脑白质纤维明显破坏减少。