弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging， DTI)由 Basser等【1】在1996年首次提出，是目前唯一能在活体人脑组织的研究脑白质的非侵入性手段。
一、DTI的定义
在介绍DTI之前，我们先来了解DWI。DWI是能够提供组织微环境内水分子的功能信息，可以显示水分子由细胞外向细胞内转移、细胞膜通透性的变化、细胞膜去极化功能受损等产生的影像变化，还能反映组织内细胞密度【2】。DTI是在DWI基础上出现的一种MRI成像技术，不仅能发现常规MRI难以显示的病变，而且能以三维方式显示神经纤维束的走行方向，为无创性评价白质纤维束间的联系及其病变一种成像技术。
二、与DTI相关的概念
DTI成像参数主要有两个：各向异性分数(Fractional Anisotropy，FA)，反映细胞膜的完整性，受白质通道的调节，对纤维束的方向及一致性更加敏感；平均弥散率(Mean Diffusivity， MD)，反映分子整体的弥散水平(平均椭球的大小) 和弥散阻力的整体情况，MD越大，弥散阻力越大，信号传递速度越慢。此外，还有扩散系数（DC）：表示单位时间内分子自由扩散的范围；扩散敏感因子b值：是反映MRI各成像序列（如SE、FE、EPI）对扩散运动表现的敏感程度，体现成像序列检测扩散的能力；表观扩散系数（ADC）：描述磁共振扩散加权成像中不同方面水分子扩散运动的速度何范围。
三、DTI的原理
DTI技术通是过对水分子的自由热运动的各向异性进行量化分析，利用彩色图像显示白质纤维束的走行、方向、排列、紧密度、髓鞘化情况等信息【3】，可以间接评价大脑白质纤维的完整性。是一种定量显示白质纤维束的成像方法。
四、白质纤维束的成像
扩散加权成像(DTI)可检测脑白质纤维内水分子扩散的各向异性和扩散的程度，通过后处理技术计算得出FA值(各向异性分数)以及ADC值(表观弥散分数)，经过RIO设置种子追踪，可清楚显示颅内白质纤维束走形的方向和分布，以此评价纤维束的完整性。
在DTI中，扩散最大的方向代表纤维束走行的主要方向。
在彩色影像上，每个体素的3个矢量成分均被分配以红（X轴）、绿（Y轴）蓝（Z轴）3种颜色。纤维束方向的表示：绿色代表前后纤维束的方向；红色代表左右走行纤维束的方向；蓝色代表头尾方向走行的纤维束的方向。
五、DTI的临床应用
1.DTI在恶性脑肿瘤中的应用 恶性脑肿瘤是神经系统常见疾病，是导致患者死亡和神经功能障碍的主要原因之一。我们经过研究50例恶性脑肿瘤全部病例均由病理及手术证实。观察50例经过扩散加权成像(DTI)重建的彩色张量(DEC)图及部分各向异性指数图(FA值)进行影像学分析。5例发生于颞叶I～II 级低级别胶质瘤的脑白质纤维受压、偏移，部分纤维束中断，部分各向异性指数图(FA)值没有明显改变；10例发生于颞叶及岛叶III一Ⅳ级高级别胶质瘤的实质部分、瘤周水肿和水肿边缘的FA值比低级别胶质瘤明显降低，FA值图中各级别胶质瘤表现为不同程度的低信号，弥散张量成像(DTI) 图中病变区纤维束整体形态异常，表现为中断、稀疏或部分中断，其中III级胶质瘤周围水肿区可见纤维束明显破坏，肿瘤周围 T2W1信号正常白质区内也有部分纤维束被肿瘤浸润、破坏，Ⅳ级胶质瘤周同水肿区及T2WI信号正常白质区内均有明显的纤维束浸润、破坏，高级别胶质瘤瘤周水肿的ADC值低于低级别胶质瘤瘤周水肿；30例发生于枕顶叶、额顶叶的转移瘤的扩散加权成像 (DTI)则表现为脑白质纤维束受压移位及浸润、破坏，FA值减低；5例发生于大脑廉旁的额叶恶性脑膜瘤的扩散加权成像 (DTI)图中，肿瘤周围白质FA值轻度低于良性脑膜瘤瘤周围白质，恶性脑膜瘤的肿瘤周围水肿区、肿瘤周围白质区出现明显的脑白质纤维束缺失，肿瘤实质区的ACD值低于良性脑膜肿瘤实质区。
研究表明扩散张量成像技术 (DTI)的ADC值和FA值图在鉴别高级别和低级别脑胶质瘤中有重要意义，同时也有助于脑转移瘤、良恶性脑膜瘤的鉴别【4】。
2.DTI在轻度认知功能障碍方面的研究经过25 例 aMCI 患者及22例健康老年志愿者进行神经心理学评估，采用 3.0T 磁共振对受试者进DTI 检查，应用 TBSS方法分析脑白质区域的部分各向异性（fractional anisotropy, FA）和平均扩散率（mean diffusivity, MD），并分析 FA 值和 MD 值与认知评估的相关性。结果：aMCI 组在情景记忆、视空间、工作记忆、处理速度、执行功能、推理、语言功能等认知领域得分均低于正常对照组（均 P<0.05）。TBSS 两组差异比较，与正常对照组相比，aMCI 患者在小脑中脚、胼胝体、内囊、外囊及放射冠区域出现FA值的减低，在胼胝体、内囊、外囊、放射冠及上纵束出现 MD值的升高。
aMCI组与正常对照组相比，蓝色区域显示为FA值减低区域，红色区域显示为MD值升高区域，绿色显示为平均FA骨架。
基于模板的白质纤维束分析结果显示，与正常对照组相比，aMCI 组双侧丘脑前辐射、双侧皮质脊髓束、双侧扣带回皮质的扣带束、双侧海马的扣带束、胼胝体辐射线枕部、胼胝体辐射线额部、左侧额枕下束、双侧上纵束及双侧钩束出现显着的 FA 值减低，经过 Bonferroni 校正后左侧丘脑前辐射及左侧海马的扣带束结果仍为显着；双侧丘脑前辐射、双侧皮质脊髓束、双侧扣带回皮质的扣带束、双侧海马的扣带束、胼胝体辐射线额部、双侧上纵束及右侧钩束出现显着的 MD值增加，经过Bonferroni 校正后左侧海马的扣带束结果仍为显着。相关分析发现，aMCI 患者左侧海马的扣带束的MD值升高与 ROCF 回忆评分减低呈现显着相关性（r=-0.422, P=0.049）。
本研究表明 DTI 的 FA 值和 MD 值是早期诊断 aMCI 的两个指标【5】。
3.在肥大性下橄榄核变性诊断中的应用收集1例患有眼肌阵挛和步态异常的男性，39岁患者的临床资料。主诉：脑出血5 个月，左侧肢体及头面部紧缚感20 d。现病史：于5个月前因脑出血就诊当地医院经治疗后遗留左侧肢体活动不灵、口角歪斜等后遗症。1个月在康复治疗期间逐渐出现左侧肢体及头面部紧缚感(肌肉发紧、僵硬)，在当地医院按脑梗死，治疗未见好转。既往史：高血压病史，血压控制不良，最高达180/110 mmHg。查体：神清，言语笨拙，双瞳孔等大等圆， D=3.0 mm，光反应灵敏。双眼球内收及外展不能；左眼上下运动充分，右眼上视运动充分，下视运动轻度受限。双眼肌垂直方向可见眼肌阵挛，左侧睫毛征 (+)，左侧鼻唇沟浅，软腭及悬雍垂居中，咽反射存在，伸舌居中。颈强直(- )，左侧胸锁乳突肌肥大，斜颈。四肢肌力5 级，四肢肌张力正常。BCR( 左：++，右： ++)，TCR( 左：++，右：++)，PSR( 左：++，右：++)， ASR( 左：++，右：++)。Babinski 征(左： ，右： )。深浅感觉未见确切异常。轮替试验左侧较差，指鼻验左侧欠稳准，跟膝胫试验左侧欠稳准，闭目难立征(+)。
该患者查头颅CT 示：脑桥被盖部呈高密度影，符合出血改变(箭头)。
头颅MRI检查示：右侧延髓下橄榄核区局限性肿胀，呈T1WI 等信号（A箭头）、T2WI 高信号（B箭头）、DWI 高信号(C箭头）。该病灶即是肥大变性的下橄榄核。
MR DTI 和 DTT 显示：① ADC 值右侧大于左侧(A箭头）；② FA 值右侧小于左侧（B箭头）；③右侧神经纤维束相对左侧减少变薄并部分呈现中断现象（C箭头）。
诊断考虑为桥脑出血继发肥大性下橄榄核变性。给予巴氯芬、氯硝西泮等药物治疗，紧缚感症状有所缓解，但眼肌阵挛、共济失调等症状未见明显改善。MR DTI 和 DTT在诊断肥大性下橄榄核变性时一定程度上优于常规MRI，影像学的发展提高了肥大性下橄榄核变性的诊断和鉴别诊断水平。
此外，弥散张量成像（DTI）还广泛应用于精神疾病（如:精神分裂症、抑郁症等），癫痫、脑梗死，脑缺血等疾病方面。
参考文献
【1】BasserPJ，Pierpaoli C. Microstructural andphysiological features of tissues elucidated by quantitative-diffusion-tensorMRI［J］ . J Magn Reson B， 1996， 111(3):209-219.
【2】[23Dhanda S．Thakur M，Kerkar R，et a1．Diffusion-weighted
imaging of gynecologic tumors：Diagnostic pearls and potential
pitfalls．Radiographics，，34(5)：1393—1416．
【3】龚高浪，朱朝喆，臧玉峰，等.基于扩散张量成像的白质纤维束跟踪［G］ . 全国医学影像技术学术会议论文汇编，
大连， 2001:268-269.
【4】陈珊红，张杨贵，谭学渊，周伟文，胡虞馨，廖文华，梁钰笛，文志玲.扩散张量成像（DTI）技术在脑部恶性肿瘤中的应用价值.
【5】魏妍，邵文，王磊，黄亚平，张淑娟，彭丹涛. 遗忘型轻度认知功能障碍患者弥散张量成像研究.1月阿尔茨海默病及相关病杂志.
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