扩散峰度成像（DKI）与DTI的关系

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DKI的历史

2003年的国际磁共振年会（ISMRM）上，Jensen首次提出扩散峰度概念，并于2005年在MRM杂志上发表DKI理论，2010年又发表了首篇关于DKI的综述。他提出DKI技术是DTI技术的扩展，需要较高的b值和较多的扩散梯度方向。通过在DTI成像公式上引入一个四阶张量，称为具有15个独立参数的四阶3x3x3x3矩阵，最少扫描方向数为21个。

a扩散系数                                                  b扩散峰度

【A-E: 不同浓度蔗糖溶液，各向扩散同性，无结构  F: 芦笋汤，接近各向扩散同性，有细胞壁等结构，模拟大脑灰质结构特点  在扩散系数图中，各向同性的芦笋汤与蔗糖溶液区别不大，而扩散峰度值明显高于蔗糖溶液，说明峰度值能更灵敏地反映组织结构的复杂性，提供更多结构信息】

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DKI的理论

DWI及DTI都是基于水分子以自由、非受限的形式扩散，即扩散位移呈高斯分布的假设。然而在生物组织内，由于存在细胞器、细胞膜等限制以及细胞内外空间差异，使得水分子扩散并非真正处于随机状态，而是呈非高斯分布。DKI是一种新模型，能更好地表征水分子的非高斯扩散，引入峰度（kurtosis）这一概念更为客观地量化实际水分子非高斯扩散位移与理想状态水分子高斯扩散位移间的偏差，以此来表示水分子扩散的受限程度和不均质性。它可更精确地揭示局部组织微结构及病理生理学改变的重要信息，特别是组织结构以不均质为主的区域。

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b值在DKI中的意义

b值能够提高MR功能成像的图像质量，随着b值的升高，病灶与正常组织对比度越明显，有助于病灶尤其是癌灶的显示。很多文献指出，超高b值（2 000、3 000 s/mm2）DWI诊断前列腺癌的敏感度、特异度及ROC下面积均高于常规DWI，表明超高b值DWI具有较高的诊断能力和诊断信度。但随着b值的加大（如>1 500 s/mm2），生物组织的不均质性对水分子扩散的影响相应增加，水分子扩散位移偏离高斯分布也更明显。DKI模型对较大b值（约2 500 s/mm2）的扩散加权信号配准良好，可以很好地捕捉实际信号衰减与高斯分布的偏差。

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DKI的参数

DKI技术以常规DWI为基础，使用更高b值（一般>1 000 s/mm2）的敏感梯度场来拟合非高斯模型。

DKI的主要参数有平均峰度（mean kurtosis，MK）值（K值）、经过非高斯水扩散矫正过的ADC值（D值）、平行扩散峰度（axial kurtosis，Ka）、径向扩散峰度（radial kurtosis，Kr）、平均扩散系数（mean diffusivity，MD）、平行扩散系数（axial diffusivity，Da）、垂直扩散系数（radial diffusivity，Dr）以及峰度各向异性（kurtosis anisotropy，KA）等。MK值是各个扩散方向的峰度系数的平均值，是DKI最具代表性的参数，反映水分子扩散受限程度及组织微结构复杂程度，其大小取决于ROI内组织微结构的复杂程度，结构越复杂，水分子扩散受限越明显，MK值就越大，大小介于0~1间。Ka代表平行于扩散张量长轴方向的扩散峰度值；Kr是垂直于扩散张量长轴方向的扩散峰度值；KA值能够提供比DTI的各向异性（fractional ansotropy，FA）更确切的信息，起到相辅相成的作用。