弥散张量纤维束成像(Diffusion tensor imaging,DTI)
是在弥散加权成像基础上发展起来的一种核磁共振成像技术。这里有两个概念需要介绍一下,各项同性(isotropy)和各向异性(anisotropy)。水分子在均匀介质中的运动是无序随机的,即各个方向运动的几率是相同的,具有各向同性。在人体组织中,水分子的运动由于受到组织细胞结构的影响,在各个方向上弥散程度是不同的,具有方向依赖性,即具有各向异性。与弥散系数不考虑组织各向异性不同,弥散张量描述了每一个方向上水分子的移动及在这些方向上水分子移动的相关性,可以在三维空间内定量分析组织内水分子的弥散的特性。
DTI属于脑功能成像,可以定量评价脑白质的各项异性,主要用于脑白质传导束的观察、追踪,脑发育和脑认知功能的研究,利用3DSlicer软件进行三维重建显示脑内主要白质纤维束,辨认脑内白质纤维束的解剖,包括联络纤维如弓状纤维、扣带束、上纵束、下纵束、上额枕束、下额枕束、前联合、后联合,小脑中脚等;投射纤维如:皮质脊髓束、胼胝体侧束、皮质小脑束、皮质脑桥束、皮质核束、脊髓丘脑束、脊髓小脑束等。
弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)
在核磁共振成像中,组织对比度不仅取决于每个像素内组织的T1弛豫时间和T2弛豫时间、质子密度,还与这个像素内存在的质子流或弥散现象有关。这里的弥散指水分子的随机、无规则的热运动,只表示水分子的位移情况。水分子的微观运动,能反映组织中水分子无序扩散运动快慢的信息。水分子在不同组织中的弥散运动能力不同,弥散加权成像就是基于这种扩散能力差异转化图像的灰度信号或其他参数值。
Diffusion Weighted DICOM Import(DWIConvert):
是数据转换模块,用来将符合DICOM标准的弥散加权MR图像转换为Nrrd格式,以便在Slicer中进行分析和纤维束成像。该程序目前仅能处理西门子,通用电气和飞利浦公司生产的扫描设备所获得的DICOM格式的弥散加权图像,对DICOM多帧格式数据的支持还在开发中。在进行数据转换时,程序通过解析DICOM头文件以提取关于测量帧,弥散加权方向,b值等的必要信息,然后将这些信息写入到nrrd格式图像文件。
需要说明的是这里能够用于纤维束成像的DWI数据并不是普通的DWI扫描,而是一组具有弥散加权方向、b值等信息的DWI序列,提申请单的时候要写DTI扫描,我们要到影像科去拷贝原始数据或刻盘才能用于重建。据我所知绝大多数的PACS系统的数据都经过压缩处理,而且缺少相应的弥散方向信息,不能用于重建。合格的DTI扫描DICOM数据,如果一个文件800k左右,大概得有100多个文件吧。如果只有10多个200k左右的DWI扫描数据,则可确定为普通的DWI扫描数据,不要再问为什么没有转换成功了。
DTI数据转换方法
1、选择转换模块:
- Diffusion → Import and Export → Diffusion Weighted DICOM Import(DWIConvert)
- 在模块搜索框中搜索相应的单词即可,支持模糊搜索。
2、选中Dicom ToNrrd模式,Output DWI Volume file(输出DWI数据文件)中选择新建输出文件并命名。
3、选择Input Dicom Data Directory(输入DICOM数据文件夹)。
4、西门子机器要选择Use BMatrix Gradient DIirections(使用BMatrix梯度直方图),其他机器不选,其他选项默认即可。
5、点击Apply(应用)即可进行转换。
6、数据保存为nrrd格式,下次直接载入此nrrd文件即可,无需再次进行转换。
7、数据也可以保存为.nhdr和.raw.gz格式,其中.nhdr文件可以用记事本或写字板打开查看b值和弥散方向信息等参数。
8、其中.nhdr文件可以用记事本或写字板打开查看b值和弥散方向信息等参数,如果转换后的文件无法用于后续纤维束成像,可以通过查看此文件的信息了解转换失败的原因。