大脑的扩散磁共振成像(Diffusion MRI)—理论和概念

在过去的二十年里，由于扩散磁共振成像对水分子在微米尺度上的位移具有独特的敏感性，这种方法已经成为研究组织微结构，特别是人类白质的最有前途的方法之一。 由于热运动的原因，组织中的水分子不断地随机运动（自扩散），而细胞结构则阻碍了它们在微米尺度上的运动，因此加权扩散磁共振信号可以有效地探测组织微结构。

1 介绍

扩散磁共振成像在视觉上最引人注目的应用之一是利用纤维束追踪或纤维束成像技术描绘白质通路，这一技术现在是连接学领域的关键组成部分。这依赖于扩散磁共振成像对纤维结构(如神经元轴突)方向的敏感性，从而可以推断大脑中任何给定位置的白质方向。脑纤维束成像算法依赖于这些信息来推断大脑中白质通路的路径，并进一步推断大脑的远程连通性。这些方法目前被用于术前神经外科规划，更广泛地说，是通过大脑的连通性来研究大脑功能。

扩散磁共振成像也广泛用作微观结构成像的工具，这一领域目前正处于非常活跃的发展阶段。 这类技术侧重于获得关键微结构参数的可靠指标，特别是轴突直径、髓鞘 g 比率和表观纤维或轴突密度。 到目前为止，扩散磁共振成像主要用于大脑，特别是研究脑