DTI预处理和脑网络构建_diffusion toolkit

DTI处理流程

1. DTI介绍

弥散张量成像(DTI)，是一种描述大脑结构的新方法，是核磁共振成像(MRI)的特殊形式。举例来说，如果说核磁共振成像是追踪水分子中的氢原子，那么弥散张量成像便是依据水分子移动方向制图。弥散张量成像图（呈现方式与以前的图像不同）可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接，引导医疗人员进行大脑手术。

弥散（diffusion）是指分子的随机不规则运动，是人体重要的生理活动，是体内的物质转运方式之一，又称布朗运动（brownian motion）。弥散是一物理过程，其原始动力为分子所具有的热能。在溶液中，影响分子弥散的因素有：分子的重量、分子之间的相互作用（即粘滞性）和温度。

弥散是一个三维过程，分子沿空间某一方向弥散的距离相等或不相等，可以将弥散的方式分为两种：一种是指在完全均匀的介质中，分子的运动由于没有障碍，向各个方向运动的距离是相等的，此种弥散方式称为各向同性（isotropic）弥散，例如在纯水中水分子的弥散即为各向同性弥散，在人脑组织中，脑脊液及大脑灰质中水分子的弥散近似各向同性弥散。另一种弥散具有方向依赖性，在按一定方向排列的组织中，分子向各个方向弥散的距离不相等，则称为各向异性（anisotropic）弥散。

b为弥散敏感系数，b=γ2G2δ2(△-δ/3)。γ—旋磁比，G—梯度场强，δ—每个梯度脉冲施加时间，△—脉冲施加时间间隔。b 值为常数，由施加的梯度场强的参数来控制。b 值越大对水分子的弥散运动越敏感，可引起较大的信号衰减。

在人体生理环境中D值受多种因素影响，所以常用表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）来衡量水分子在人体组织环境中的弥散运动，即把影响水分子运动的所有因素（随机和非随机）都叠加成一个观察值，反映弥散敏感梯度方向上的水分子位移强度。根据Stejiskal-Tanner公式，ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2) ，S2与S1是不同b 值条件下的信号强度。磁共振DWI即利用ADC值分布成像。ADC值越高，组织内水分子弥散运动越强，在DWI图上表现为低信号，相反ADC值越低，DWI图上表现为高信号。

axial diffusivity (AD)

fractional anisotropy (FA)

mean diffusion (MD)

radial diffusivity (RD)

1. DTI数据预处理

1. bvecs: 3xN的ASCII文本文件，代表DTI图片采集时的磁场参数之一
2. bv