CN105078456A - 生物组织微观结构的无创测量方法 - Google Patents

Abstract

生物组织微观结构的无创测量方法，包括：对生物组织进行磁共振扩散成像；测定各磁共振图像中各个像素点的实际图像信号强度；由实际图像信号强度与计算图像信号强度，求解得到磁共振图像中各个像素点的细胞外间隙容积比率、细胞容积比率、血管容积比率、在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量、在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量、和在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量；重构磁共振图像。生物组织微观结构的无创测量方法能够提供不同组织成分的结构信息，且可以很好的分析组织内水分子各向异性的扩散特性。

Description

生物组织微观结构的无创测量方法

技术领域

本发明涉及一种生物微观结构的测量方法，尤其涉及一种通过磁共振成像测量组织微观结构的无创测量方法。

背景技术

磁共振(magneticresonanceimaging,MRI)由于其无电离损伤、高软组织分辨率的特点，加之对化学成分的敏感性，已广泛应用于中枢神经系统和肝胆系统等生物组织的成像。随着磁共振水分子扩散敏感成像技术等新技术的应用逐渐成熟，出现了磁共振扩散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)和磁共振扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)，并已经可以实现对像素内水分子的各向同性扩散系数和各向异性扩散张量进行求解。

在进行磁共振扩散加权成像和磁共振扩散张量成像时，都需要依次施加若干方向上和若干数值的扩散权值矢量对脑组织进行磁共振扩散成像；当施加扩散权值矢量时，磁共振机在高频脉冲与数据采集之间，会加上成对双极扩散敏感梯度脉冲。第一个扩散敏感梯度脉冲使质子自旋去相位，如果没有水分子的运动，则第二个扩散敏感梯度脉冲可使其完全复相位。组织中水分子的扩散自由度可影响磁共振扩散加权成像图像信号强度的衰减，在扩散敏感梯度场施加方向上水分子扩散越自由，图像信号衰减越明显。在磁共振扩散成像中，如果水分子随机运动受限，图像信号为高信号。图像信号强度S＝S₀e^-b*D(其中，S₀为未施加扩散敏感梯度脉冲时，核磁图像中像素点的信号强度；S为施加扩散敏感梯度脉冲后核磁图像中像素点的信号强度；b是的幅度，单位mm²/s，通过改换扩散敏感梯度脉冲可以变化b的数值；D为水分子扩散方向上的扩散加权系数，单位s/mm²)。

目前，磁共振扩散加权成像已经可以分析不同生物组织成分内水分子的扩散运动，从而得到各组织成份的结构信息。但是扩散加权成像提供的是各生物组织成分的表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)，这个标量的描述方法没有正确反应出生物组织成分中水分子各向异性扩的散特性。和磁共振扩散加权成像不同，扩散张量成像可以很好的分析脑内水分子各向异性的扩散特性，但是其无法区分不同组织成分内水分子的扩散运动，也就无法提供不同组织成分的结构信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于生物组织微观机构检测的无创测量方法。

本发明提供了一种生物组织微观结构的无创测量方法，包括：

使用复数个不同的扩散权值矢量对生物组织进行磁共振扩散成像，得到复数个对应各扩散权值矢量的生物组织的磁共振图像；

测定各磁共振图像中各个像素点的实际图像信号强度；

定义一个计算图像信号强度，建立磁共振图像中各个像素点的计算图像信号强度与扩散权值矢量之间的函数关系，其中该函数关系式为：

$S\left({\stackrel{\→}{b}}_i\right)=S_0\·(V_{\mathrm{cell}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{cell}}{D}+}{V}_{\mathrm{ECS}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{ECS}}{D}+}{V}_{\mathrm{vas}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{vas}}{D}}+V_{\mathrm{non}}),$

其中：S₀为未施加扩散敏感梯度脉冲时，磁共振图像内各个像素点的理论信号强度，V_ECS为生物组织的细胞外间隙容积比率，V_cell为生物组织的细胞容积比率，V_vas为生物组织的血管容积比率，V_non为无流动水成分的组织成分的容积比率，为细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量，为血管内水分子在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量，为细胞外间隙内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量；

由实际图像信号强度与计算图像信号强度，通过非凸优化方法求解得到磁共振图像中各个像素点的细胞外间隙容积比率、细胞容积比率、血管容积比率、在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量、在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量、和在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量；和

由磁共振图像中各个像素点的细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量、血管内水分子在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量、细胞外间隙内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量、细胞外间隙容积比率、细胞容积比率、和血管容积比率分别重构磁共振图像。

生物组织微观结构的无创测量方法能够提供不同组织成分的结构信息，且可以很好的分析组织内水分子各向异性的扩散特性。

在生物组织微观结构的无创测量方法的再一种示意性的实施方式中，无创测量方法包括由细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量、血管内水分子在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量、和细胞外间隙内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量，按照椭球分布推算得到细胞外间隙内水分子在任意方向上的细胞外间隙扩散矢量、细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量、以及血管内水分子在任意方向上的血管扩散矢量。

在生物组织微观结构的无创测量方法的另一种示意性的实施方式中，由细胞外间隙内水分子在任意方向上的细胞外间隙扩散矢量、细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量、以及血管内水分子在任意方向上的血管扩散矢量推算得到细胞外间隙、细胞、以及血管的纤维束走向分布。

在生物组织微观结构的无创测量方法的再一种示意性的实施方式中，细胞外间隙、细胞、以及血管的纤维束走向分布的推算采用统计方法或基于主扩散方向(principaldiffusiondirection)追踪方法。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1和图2显示了施加不同扩散权值矢量时脑组织的磁共振扩散加权图像。

图3和图4显示了由细胞内扩散矢量重构后的磁共振图像。

图5和图6显示了由细胞外间隙扩散矢量重构后的磁共振图像。

图7和图8显示了由血管扩散矢量重构后的磁共振图像。

图9显示了由细胞外间隙容积比率V_ECS重构后的磁共振图像。

图10显示了由细胞容积比率V_cell重构后的磁共振图像。

图11显示了由血管容积比率V_vas重构后的磁共振图像。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。以下以脑组织的磁共振成像为例。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

本文中，虽然各实施方式的实施对象为脑组织，但不局限于脑组织，还可以将生物组织微观结构的无创测量方法实施于其他生物组织。

生物组织微观结构的无创测量方法包括如下步骤。

在步骤A中，使用多个不同的扩散权值矢量对脑组织进行磁共振扩散成像，从而获得对应于不同扩散权值矢量的脑组织磁共振图像，其中i为整数且i＝1，2，……。可以通过改变模值和方向来获得多个不同的扩散权值矢量在生物组织微观结构的无创测量方法一种示意性实施方式中，扩散权值矢量的方向分别为实验室[1，0，0]方向和实验室[0.446，0.895，0]。

在步骤B中，测定步骤A中获得的各磁共振图像中各个像素的实际图像信号强度S_i，且实际图像信号强度在磁共振图像中反映为图像中像素点的灰度大小。

在步骤C中，定义一个计算图像信号强度且构建得到一个扩散权值矢量与计算图像信号强度的函数关系，该函数关系式的表达式为。

$S\left({\stackrel{\→}{b}}_i\right)=S_0\·(V_{\mathrm{cell}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{cell}}{D}+}{V}_{\mathrm{ECS}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{ECS}}{D}+}{V}_{\mathrm{vas}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{vas}}{D}}+V_{\mathrm{non}}).$ 其中，S₀为未施加扩散敏感梯度脉冲时，磁共振图像内各个像素点的理论信号强度；V_ECS为生物组织的细胞外间隙容积比率；V_cell为生物组织的细胞容积比率；V_vas为生物组织的血管容积比率；V_non为无流动水成分的组织成分的容积比率；为细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量；为血管内水分子在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量；为细胞外间隙内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量。

上述方程可以进一步修改为：

$S=S_0\·(V_{\mathrm{cell}}\·e^{-\underset{\underset{x,y,z}{i=}}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}_i\·\underset{\underset{x,y,z}{j=}}{\mathrm{\Σ}}D_j^{\mathrm{cell}}{}_b{\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}_j}+V_{\mathrm{ECS}}\·e^{-\underset{\underset{x,y,z}{i=}}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}_i\·\underset{\underset{x,y,z}{j=}}{\mathrm{\Σ}}D_j^{\mathrm{ECS}}{}_b{\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}_j}+V_{\mathrm{vas}}\·e^{-\underset{\underset{x,y,z}{i=}}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}_i\·\underset{\underset{x,y,z}{j=}}{\mathrm{\Σ}}D_j^{\mathrm{cell}}{}_b{\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}_j}+V_{\mathrm{non}})$

x，y，z表示实验室坐标系的三个正交轴。 是实验室坐标系的三个单位矢量。b_i表示扩散权值矢量在x，y，z实验室坐标轴向上的分量。表示细胞内扩散矢量在x，y，z实验室坐标轴向上的分量；表示细胞外间隙扩散矢量在x，y，z实验室坐标轴向上的分量；表示血管扩散矢量在x，y，z实验室坐标轴向上的分量。

由磁共振图像中各个像素点的实际图像信号强度S_i和计算图像信号强度通过非凸优化(Non-ConvexOptimization)方法求解，可以获得细胞外间隙内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量毛细血管内水分子在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量细胞外间隙容积比率V_ECS、细胞容积比率V_cell、血管容积比率V_vas、和无流动水成分的组织成分的容积比率V_non。在非凸优化方法的求解过程中，可以使用任何一种本领域已知的算法，在此不再赘述。

在步骤D中，由磁共振图像中各个像素点在扩散权值矢量方向上的的细胞外间隙扩散矢量在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量和在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量细胞外间隙容积比率V_ECS、细胞容积比率V_cell、和血管容积比率V_vas重构磁共振图像。

图1和图2显示了施加扩散权值矢量时脑组织的磁共振图像。其中，图1和图2分别对应于两个不同的扩散权值矢量，这两个扩散权值矢量方向相同且模值不同。图1和图2中各像素点的灰度值代表信号的强弱。

图3和图4显示了由细胞内扩散矢量重构后的磁共振图像。其中图3中扩散权值矢量的方向为实验室[1，0，0]方向，且图4中扩散权值矢量的方向为实验室[0.446，0.895，0]。图3和图4中各像素点的颜色变化代表水分子在扩散权值矢量方向上扩散速率大小的变化。

图5和图6显示了由细胞外间隙扩散矢量重构后的磁共振图像。其中图5中扩散权值矢量的方向为实验室[1，0，0]方向，且图6中扩散权值矢量的方向为实验室[0.446，0.895，0]。图5和图6中各像素点的颜色变化代表水分子在扩散权值矢量方向上扩散速率大小的变化。

图7和图8显示了由血管扩散矢量重构后的磁共振图像。其中图7中扩散权值矢量的方向为实验室[1，0，0]方向，且图8中扩散权值矢量的方向为实验室[0.446，0.895，0]。图7和图8中各像素点的颜色变化代表水分子在扩散权值矢量方向上扩散速率大小的变化。

图9至图11显示了由细胞外间隙容积比率V_ECS、细胞容积比率V_cell、和血管容积比率V_vas重构后的磁共振图像。其中，图9是由细胞外间隙容积比率V_ECS重构后的磁共振图像；图10是由细胞容积比率V_cell重构后的磁共振图像；图11是由血管容积比率V_vas重构后的磁共振图像。各图中，各像素点颜色的变化代表容积率的大小变化。

在生物组织微观机构的无创测量方法另一种示意性实施方式中，还包括步骤E，在步骤E中，由步骤C中获得的细胞外间隙内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量和血管内水分子在扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量推算得到细胞外间隙内水分子在任意方向上的细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量以及血管内水分子在任意方向上的血管扩散矢量

可以将细胞外间隙内水分子在任意方向上的细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量以及血管内水分子在任意方向上的血管扩散矢量均设定为椭球分布，即：

$\underset{r=\mathrm{1,2,3}}{\mathrm{\Σ}}{\left|\frac{{\stackrel{\→}{D}}^{\mathrm{ECS}}\·\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{ECS}}^r}{{\left(\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{ECS}}^r\right)}^2}\right|}^2=0;$

$\underset{r=\mathrm{1,2,3}}{\mathrm{\Σ}}{\left|\frac{{\stackrel{\→}{D}}^{\mathrm{cell}}\·\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{cell}}^r}{{\left(\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{cell}}^r\right)}^2}\right|}^2=0;$ 和

$\underset{r=\mathrm{1,2,3}}{\mathrm{\Σ}}{\left|\frac{{\stackrel{\→}{D}}^{\mathrm{vas}}\·\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{vas}}^r}{{\left(\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{vas}}^r\right)}^2}\right|}^2=0.$

其中，代表了细胞外间隙内水分子在任意方向上的细胞外间隙扩散矢量所分布的椭球的三个轴矢量。代表了细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量所分布的椭球的三个轴矢量。代表了血管内水分子在任意方向上的血管扩散矢量所分布的椭球的三个轴矢量。

对于细胞内扩散矢量的椭球分布，推定：

$\arg \min \left\{\underset{r=\mathrm{1,2,3}}{\mathrm{\Σ}}{\left|\frac{\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{cell}}^b\·\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{cell}}^r}{{\left(\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{cell}}^r\right)}^2}\right|}^2\right\}=0.$

考虑上述方程中包含六个未知标量，故至少需要施加六个不同的扩散权值矢量相应获得细胞内水分子在至少六个不同扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量由此获得细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量

对于细胞外间隙扩散矢量的椭球分布，推定：

$\arg \min \left\{\underset{r=\mathrm{1,2,3}}{\mathrm{\Σ}}{\left|\frac{\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{ECS}}^b\·\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{ECS}}^r}{{\left(\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{ECS}}^r\right)}^2}\right|}^2\right\}=0.$

考虑上述方程中包含六个未知标量，故至少需要施加六个不同的扩散权值矢量相应获得细胞外间隙水分子在至少六个不同扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量由此获得细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量

对于血管扩散矢量的椭球分布，推定：

$\arg \min \left\{\underset{r=\mathrm{1,2,3}}{\mathrm{\Σ}}{\left|\frac{\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{vas}}^b\·\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{vas}}^r}{{\left(\stackrel{\→}{D}_{\mathrm{vas}}^r\right)}^2}\right|}^2\right\}=0.$

考虑上述方程中包含六个未知标量，故至少需要施加六个不同的扩散权值矢量相应获得血管内水分子在至少六个不同扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量由此获得细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量

在生物组织微观机构的无创测量方法另一种示意性实施方式中，还包括步骤F，在步骤F中，由步骤E中获得的细胞外间隙在任意方向上的细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在任意方向上的细胞内扩散矢量以及血管内水分子在任意方向上的血管扩散矢量进行纤维束追踪，得到细胞外间隙、细胞、以及毛细血管的纤维束走向分布。

可采用统计方法或者基于主扩散方向(principaldiffusiondirection)追踪的方法，进行纤维束追踪，得到细胞外间隙、细胞、以及毛细血管等不同成分的纤维束走向分布。

在生物组织微观机构的无创测量方法一种示意性实施方式中，通过递归方法，由方程获得细胞内的纤维束走向分布。其中，是细胞内纤维束上第i个点的位置矢量，是细胞内纤维束上第i+1个点的位置矢量，是点周边的8个像素点的位置矢量，是每个点周边的8个像素点所对应的细胞内水分子的细胞内扩散矢量所分布的椭球的三个轴矢量中最长的矢量。i＝1所对应的起始点可以选择脑内任何像素点。

由方程获得细胞外间隙的纤维束走向分布。其中，是细胞外间隙的纤维束上第i个点的位置矢量，是细胞外间隙的纤维束上第i+1个点的位置矢量，(l＝1,2,…8)是点周边的8个像素点的位置矢量，是每个点周边的8个像素点所对应的细胞外间隙扩散矢量所分布的椭球的三个轴矢量中最长的矢量。i＝1所对应的起始点可以选择脑内任何像素点。

由方程获得血管的纤维束走向分布。其中，是血管的纤维束上第i个点的位置矢量，是血管的纤维束上第i+1个点的位置矢量，(l＝1,2,…8)是点周边的8个像素点的位置矢量，(l＝1,2,…8)是每个点周边的8个像素点所对应的血管扩散矢量所分布的椭球的三个轴矢量中最长的矢量。i＝1所对应的起始点可以选择脑内任何像素点。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.生物组织微观结构的无创测量方法，包括：

使用复数个不同的扩散权值矢量对生物组织进行磁共振扩散成像，得到复数个对应各所述扩散权值矢量的生物组织的磁共振图像，其中i为整数且i＝1，2，……；

测定各所述磁共振图像中各个像素点的实际图像信号强度(S_i)；

定义一个计算图像信号强度建立所述磁共振图像中各个像素点的所述计算图像信号强度与所述扩散权值矢量之间的函数关系，其中该函数关系式为：

$S\left({\stackrel{\→}{b}}_i\right)=S_0\·(V_{\mathrm{cell}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{cell}}{D}}+V_{\mathrm{ECS}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{ECS}}{D}}+V_{\mathrm{vas}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{vas}}{D}}+V_{\mathrm{non}})$

$S\left({\stackrel{\→}{b}}_i\right)=S_0\·(V_{\mathrm{cell}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{cell}}{D}}+V_{\mathrm{ECS}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{ECS}}{D}}+V_{\mathrm{vas}}\·e^{-{\stackrel{\→}{b}}_i\·\stackrel{b\→\mathrm{vas}}{D}}+V_{\mathrm{non}}),$

其中：S₀为未施加扩散敏感梯度脉冲时，所述磁共振图像内各个像素点的理论信号强度，

V_ECS为生物组织的细胞外间隙容积比率，

V_cell为生物组织的细胞容积比率，

V_vas为生物组织的血管容积比率，

V_non为无流动水成分的组织成分的容积比率，

为细胞内水分子在所述扩散权值矢量方向上的细胞内扩散矢量，

为血管内水分子在所述扩散权值矢量方向上的血管扩散矢量，

为细胞外间隙内水分子在所述扩散权值矢量方向上的细胞外间隙扩散矢量；

由所述实际图像信号强度(S_i)与所述计算图像信号强度(S(b_i))，通过非凸优化方法求解得到所述磁共振图像中各个像素点的所述细胞外间隙容积比率(V_ECS)、所述细胞容积比率(V_cell)、所述血管容积比率(V_vas)、在所述扩散权值矢量方向上的所述细胞内扩散矢量在所述扩散权值矢量方向上的所述血管扩散矢量和在所述扩散权值矢量方向上的所述细胞外间隙扩散矢量和

由细胞内水分子在扩散权值矢量方向上的所述细胞内扩散矢量血管内水分子在所述扩散权值矢量方向上的所述血管扩散矢量细胞外间隙内水分子在所述扩散权值矢量方向上的所述细胞外间隙扩散矢量所述磁共振图像中各个像素点的所述细胞外间隙容积比率(V_ECS)、所述细胞容积比率(V_cell)、和所述血管容积比率(V_vas)分别重构所述磁共振图像。

2.如权利要求1所述的生物组织微观结构的无创测量方法，其中所述无创测量方法包括：

由细胞内水分子在所述扩散权值矢量方向上的所述细胞内扩散矢量血管内水分子在所述扩散权值矢量方向上的所述血管扩散矢量和细胞外间隙内水分子在所述扩散权值矢量方向上的所述细胞外间隙扩散矢量按照椭球分布推算得到细胞外间隙内水分子在任意方向上的所述细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在任意方向上的所述细胞内扩散矢量以及血管内水分子在任意方向上的所述血管扩散矢量

3.如权利要求2所述的生物组织微观结构的无创测量方法，其中由细胞外间隙内水分子在任意方向上的所述细胞外间隙扩散矢量细胞内水分子在任意方向上的所述细胞内扩散矢量以及血管内水分子在任意方向上的所述血管扩散矢量推算得到细胞外间隙、细胞、以及血管的纤维束走向分布。

4.如权利要求3所述的生物组织微观结构的无创测量方法，其中细胞外间隙、细胞、以及血管的纤维束走向分布的推算采用统计方法或基于主扩散方向追踪方法。