磁共振擴散張量成像技術

（臨床應用）

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1、大腦發育中的應用

我們知道，出生後大腦仍繼續發育、髓鞘化 ，2歲左右基本完成，遵循從下到上，從後到前，從中央到周圍的規律進行髓鞘化。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 。

DTI顯示不同年齡兒童胼胝體的纖維束髮育情況

許多發育遲緩的兒童，儘管MRI平掃未見明顯異常，但在DTI影象上存在多處白質纖維通路FA值下降而平均ADC增加的區域，為這一類疾病的診斷提供了影像學依據。

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腦腫瘤應用

DTI可以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；顯示神經纖維束與腦腫瘤的關係，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，並評估預後，這是DTI技術最有臨床價值和應用的前景。

有學者利用FA圖和彩色張量圖將腫瘤和白質纖維的關係分為4種模式。

模式I：患側纖維的FA值相對於對側正常或輕微降低（降低

模式I，為腫瘤擠壓周圍纖維移位，提示腫瘤為良性或侵襲性不強的惡性腫瘤

模式II：患側纖維FA值相對於對側明顯降低（>25％），同時纖維位置和方向正常。

模式II提示瘤周發生水腫，但不排除有腫瘤侵入。

模式III：患側纖維FA值相對於對側明顯減低，同時纖維的走向發生改變。

模式III提示瘤周纖維被腫瘤侵入

模式IV：患側纖維顯示各向同性或近似同性，無法看出走行方向。

模式IV，提示腫瘤破壞瘤周纖維，僅限於惡性腫瘤，但可以是高級別或低級別腫瘤

這四種模式對應不同的手術方案。模式I和模式IV建議腫瘤全切，模式II和模式III建議部分切除，加強輔助治療，提高生存質量。

左側顳部腦膜瘤DTI示左側神經纖維束受壓移位，但連續性完整，符合模式I

左側額葉低級別膠質瘤，低灌注，左側額葉白質纖維破壞，無法看出走行，符合模式IV

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腦血管病應用

我們知道，DWI有助於超早期、早期腦梗死的及時診斷，而DTI在檢測腦梗死後神經纖維束的損傷方面有著顯著優勢。

不同時期腦梗死的ADC和FA值均會有不同的變化：在超急性期病變區ADC值降低，FA值輕度增高；在急性期病變區ADC值、FA值均比對側相應部位降低；亞急性期FA較健側有明顯下降，ADC 值變化不一致；慢性期病變側較健側FA值持續降低而ADC值高於健側。FA值的變化與缺血損傷的嚴重程度有關，A值的水平還可以反映細胞腫脹、胞膜降解的程度，即缺血性損傷的嚴重程度。

DTI也可顯示血腫、梗死區與纖維束的關係，如接近、穿行、中斷等，有助於判斷白質纖維束損害程度與身體相應部位的功能障礙的關係，有助於判斷臨床治療效果、判斷病人恢復、預後。

右側基底區急性期梗死FA值下降，纖維束區域性中斷

此外，有學者研究發現，與梗死區相聯絡的同側內囊、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，透過對梗死遠端皮質脊髓束FA計算判斷其變性程度，可以預測患者的運動功能轉歸。

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腦白質病變的應用

（1）多發性硬化

DTI 可以充分顯示神經纖維脫髓鞘後擴散各向異性的異常，為臨床診斷提供更加充足的影像學資訊。DTI將有助於MS的診斷，同時還可對MS進行更準確的臨床分期，對病情進展及轉歸進行預測及隨訪。

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。

（2）肌萎縮側索硬化

肌萎縮側索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）：ALS是一類進行性肌肉無力，伴有球麻痺症狀的疾病，通常在發病後6年內死亡，T2WI可在內囊後肢、大腦腳等皮質脊髓束走行區發現異常高訊號。DTI則對皮質脊髓束變性的範圍和嚴重程度有很大幫助，並利於早期發現病變，在T2WI訊號變化之前即可獲得ADC的升高和FA的降低，這些微小的變化反映了繼發軸索脫失後細胞外容積的擴大。

（3）阿爾茨海默病

阿爾茨海默病（Alzheimer Disease ，AD）：AD是大腦最常見的變性病，是成人痴呆的一個主要原因，傳統MR表現為顳葉前部和海馬區的萎縮和異常高訊號，但其對早期發現AD病的敏感性和特異性不高。在輕度或早期AD，顳葉腦白質的FA值就可以有明顯降低，並與臨床的嚴重程度密切相關。顳葉腦白質早期的軸索膜或髓鞘破壞和脫失造成纖維密度降低，被認為是FA降低的可能原因。阿爾茨海默病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 。

（4）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。

（5）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。

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腦外傷的應用

瀰漫性軸索損傷的患者中，絕大多數都會表現出彌散各向異性程度的改變。外傷後瀰漫性軸索損傷最初的24小時裡，在普通MR上表現正常的白質可能會出現彌散各向異性指數輕度的下降。而外傷幾周後這種下降會很明顯。

外傷患者DWI顯示腦幹損傷，DTT圖示白質纖維束扭曲變形及移位

此外，對於一些腦挫裂傷的患者，DTI也可顯示挫傷區與纖維束的關係，同樣有助於判斷白質纖維束損害程度與身體相應部位的功能障礙的關係，有助於判斷臨床治療效果、判斷病人恢復、預後。

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脊髓病變應用

脊髓損傷的發病率為20～40/100萬，早期準確反映脊髓損傷及其程度，瞭解軸突損傷再生及再髓鞘化過程，對於脊髓損傷治療及預後具有重要意義。常規MRI檢查低估了脊髓損傷的程度，不能用於評估脊髓的功能狀態，有關脊髓評價和治療效果驗證目前主要依靠臨床的主管評價，缺乏客觀的功能影像學標準。

DTI技術能敏感地反映脊髓中水分子擴散各項異性的改變，從而提供活體脊髓的細微病理生理結構變化資訊，理論上認為DTI測量所得的ADC值和FA值能反映脊髓損傷和修復期軸突再髓鞘化過程，因而正應用於脊髓損傷動物模型和臨床研究中。

脊髓損傷患者，顯示纖維束明顯扭曲、變形、部分斷裂

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其它系統疾病的應用

（1）DTI 在心臟的應用

精確地瞭解心肌纖維結構對深入理解和解釋心臟電生理機能和機械功能十分必要。DTI可以作為一種無創的方法定量地描述和分析心肌纖維走向。受心臟搏動和呼吸運動的影響，多方向獲取資料在時間上受到一定限制，隨著數學方法和掃描序列的不斷更新，這些問題都將迎刃而解。DTI不僅應用於心肌機械效能（即描繪纖維束的位置和方向） ，還可應用於心肌的電傳導效能，心臟的解剖結構也可獲得精確測量。

（2）DTI 在腎臟的臨床應用

水的運輸是腎臟功能的一個主要現象，所以測量腎臟的彌散特性將為各種不同腎臟疾病提供重要資訊，如慢性腎衰、腎動脈狹窄、輸尿管梗阻等。腎積水的ADC值增加，腎動脈狹窄或輸尿管梗阻時ADC值則下降。在急性或慢性腎衰時，皮、髓質的ADC值則顯著下降，皮質的ADC與血清肌酐水平密切相關。此外，腎皮質的各向異性較弱，髓質則有很高的各向異性。

（3）DTI 在骨骼肌的臨床應用

骨骼肌有顯著的各向異性，測量各向異性引數可推斷出骨骼肌纖維顯微結構的排列，也可判斷其病理狀態。壓力和張力的分佈在很大程度上依賴於纖維的方向，DTI則是目前判斷肌纖維方向的唯一方法。

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DTI侷限性和展望

DTI是目前惟一能無創繪製活體纖維通路的方法， 它能夠從若干特徵性引數的變化反映各個系統正常或異常改變， 尤其是中樞神經系統。

但DTI也有其侷限及不足之處，主要表現為以下方面：

彌散梯度引起渦流，對纖維束方向的確定有所影響；②磁場不均勻性使影象扭曲變形，影響DTI定量分析；

較小纖維束顯示不佳或不能顯示；

受水腫等因素影響，受壓與破壞不確切；

結果具有操作者因素，例如興趣區的大小、位置、FA閾值、採用的演算法以及對神經解剖學知識的熟悉程度均影響示蹤成像結果的準確性。

不過這些並不影響DTI的發展和應用，隨著技術方法的提高和後處理分析的不斷最佳化，DTI必將在科研和臨床中展示更多特殊的應用，其前景十分廣闊，尤其是將DTI技術與Bold-fMRI聯合應用於神經科學領域更是近年來的研究熱門。

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