磁共振扩散张量成像在新生儿脑发育的应用及展望

侯 欣 综述，杨 健，鱼博浪 审校

脑发育的过程开始于胚胎早期并持续到成年，在妊娠后期至新生儿期发育速度最快，该阶段脑灰质体积、突触数量及髓鞘化进程都发生着巨大的变化[1,2]。如何直观、动态地评价脑发育过程，敏感、量化地检测脑微结构异常，不仅是重要的科学问题，更具有深远的临床意义。扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)弥补了常规磁共振的不足，可以对脑组织微结构进行量化，在显示脑组织精细结构，尤其是白质纤维上具有明显优势。同时，DTI对水肿、缺氧等造成的脑组织损伤十分敏感，因而适用于评估各阶段尤其是新生儿的脑发育状况[3-5]。由于足月儿与早产儿脑灰质和白质结构的发育各具特点，本文将对近年来DTI在新生儿脑发育领域的研究进行归纳总结，为进一步探索新生儿脑发育规律提供更多的科学依据。

1 扩散张量成像及其数据处理方法

1.1 DTI的基本原理及参数

扩散作为一种物理过程，在脑组织中具有不同的特征：脑灰质主要由神经元构成，水分子的扩散运动在各个方向是近乎一致的，称为各向同性；脑白质中由于神经纤维高度有序的排列以及轴索外髓鞘的限制，水分子沿着平行于轴索方向的扩散运动距离较垂直方向更大，称为各向异性。DTI就是基于水分子扩散运动的各向异性特征而成像，其基本参数为本征向量(e1, e2, e3)和本征值(λ1, λ2, λ3)，由此演化出表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)、部分各向异性参数(fractional anisotropy,FA)、相对各向异性参数(relative anisotropy, RA)、轴向扩散张量λ∥(axial diffusivity, AD)、垂直扩散张量λ⊥(radial diffusivity, RD)。……