扩散编码梯度方向的数目对磁共振扩散张量成像测量的影响

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1、扩散张量成像（DTI）的概念扩散编码梯度方向的数目对磁共振扩散张量成像测量的影响•60年代Stejskal等提出扩散加权成像（DWI）概念•1994年Basser等提出DTI的技术构想•DTI的基础是DWI•DWI只是考察扩散的大小，不能测量扩散的方向性天津市第一中心医院•DTI可从量和方向上反映成像体素内扩散的变化，倪红艳可测量组织内扩散的各向异性DTI的概念研究背景•提高DTI成像精度是目前DTI方法学研究的•DTI是目前检测脑白质的唯一无创性方法重点问题之一•骨骼肌、心肌等各向异性组织的病理变化•用来描述组织扩散特性的DTI参数•依赖于图像采集技术、后处理算

2、法等几方面－平均扩散系数（）•图像数据采集技术：不同成像参数的影响－各向异性分数（FA）•扩散编码梯度数目（NDGD）－相对各向异性指数（RA）研究背景研究背景•NDGD是DTI采集中最重要的因素之一•NDGD至少为6，即DTI至少需要六套具有•理论上：当NDGD增加时，有更多的DWI图像用来计算张量D，但是扫描时间增加不同方向扩散敏感梯度的DWI图像•对于NDGD的选用，有一些相冲突的报道－NDGD越大越好(Papadakis1999,2000;Skare2000－大NDGD与NDGD＝6没有区别(Hasanetal2001)－蒙特卡罗模拟表明NDGD至少

3、为20(Jones,2004)•国内也有一些研究报道1研究方法研究目的1.研究对象：15个健康成年志愿者（年龄27～61，平均年龄38.8，男9例，女6例）2.磁共振成像序列采用具有不同NDGD的DTI序列对正常人体成像并进行比较，探讨NDGD对DTI脑白质•SSPG-SE-EPI序列获得DTI图像测量结果的影响，得出可靠的DTI序列设计•采用三种不同的DTI序列成像-NDGD=6,NEX=10,总DWI图像数=60-NDGD=21,NEX=3,总DWI图像数=63-NDGD=31,NEX=2,总DWI图像数=62研究方法研究方法3.图像后处理•同一个序列中的所有

4、DWI图像，以b=0图像为参考进•DTI的其它参数：行配准，以矫正运动伪影和涡流伪影TR/TE=8000/85ms,采集矩阵=128×28,视野•对三套DTI数据之间实施图像配准,配准之后，三个（FOV）=24cm,层厚/层间距=3.8/0.0mm,b值序列同一层面上的ROI完全一致，以便于三个序列=1000s/mm2,采集以胼胝体为中心的28个层面，间DTI参数测量的精确比较覆盖全脑•冠状面采集数据•每个序列的每个层面都只有一个参照图像（即b=0图像）研究方法研究方法4.DTI测量参数的确定5.感兴趣区的选择•使用实验室自行开发的软件进行后处理•基于所有DWI图

5、像，首先计算扩散张量六个ROI：•然后将扩散张量对角化生成λ、λ、λ及相应图像设置阈值123CCAFA<0.01•计算和FA，并生成相应图像CCM和>CCP1.70x10-3mm2/s过滤CIN去除CSF干SLF扰•、FA、λ、λ和λ作为DTI参数用于比较三个序列IC1232研究方法结果6.数据分析•ROI水平：分别计算三个序列的每个ROI的FA、1.ROI水平、λ1、λ2和λ3的平均值和平均标准差•FA和在三个序(SD)，逐次应用单次方差分析对其进行比较列之间均未显示统计学意义的差别•体素水平：分别计算每个ROI中体素的FA、

6、、（P>0.05）λ、λ和λ在两两序列之间的相关系数：123•三个本征值却显示r21-31、r6-21和r6-31，并应用单次方差分析对其了统计学意义的差异进行分析比较效应（P＜0.05）结果讨论•对于FA,r高于r和r，提示21-和31-NDGD序21-316-216-31列的FA测量结果更接近。与Jones提出对于各向异性的精确估算至少需要20个独立采样方向的结论一致2.体素水平•对于，在不同的ROI表现为不同变化的r、r21-316-21大部分ROI的FA、和r6-31，这也许提示少于31的NDGD还没有达到对的稳定测量。这个结果也支持对平均扩散

7、的精确估算至λλ和λ，123少需要30个独立采样方向的观点r高于r和21-316-21•在大多数ROI，λ、λ和λ的r高于r和r这12321-316-216-31r；然而，6-31些结果也许意味着NDGD大于21之后对λ、λ和λ的123则不是影响就很小了结论•DWI图像的噪声和低SNR可引起扩散张量计算中的误差•实际中应根据不同的应用来选择NDGD•对于那些只考虑ROI内FA和平均值的临床应用，只要保证SNR达到一定值，不同的NDGD不会产生很大的差异，6个梯度方向就够了•对于测量ROI内和体素的λ、λ和λ的应用，需要NDGD123大于21的序列以获得

8、精确的本征