术前新辅助治疗后达到病理学完全缓解的直肠癌患者可以避免根治性手术切除，最大限度保留其肛门功能。但是目前的影像学方法仍无法实现直肠癌病理完全缓解的准确预测，增加了临床实践应用中的风险。近些年非高斯扩散模型的发展实现了针对组织复杂程度的定量测量。其中包含了非均匀时域空域物理量的扩散模型，为肿瘤疗效的评价提供了更详细的参数，但受限于成像时间，目前的模型并没有考虑不同扩散梯度方向下的张量特性。由于直肠具有管状结构特点，包含方向信息的张量模型有望对直肠癌病理完全缓解进行更准确的预测。本课题研究基于非均匀时域空域扩散张量成像对直肠癌术前新辅助放化疗后病理完全缓解的评价方法，以期提高预测的准确性，通过采用多层同时激发技术缩短成像时间，提高临床实用性，并建立多参数的综合预测指标，最终降低其临床应用的风险。

After preoperative neoadjuvant chemoradiotherapy of locally advanced rectal cancer (LARC), patients with a pathological complete response (pCR) are advised to receive a local excision or non-operative treatment for organ preservation. However, current radiological methods are still unable to provide accurate pCR prediction for LARC and consequently lead to risks in clinical practices. Recently-developed non-Gaussian diffusion model provides an approach to depict tissue complexity by including several detailed diffusion parameters. Particularly, a ‘continuous time random walk’ (CTRW) model makes it possible to measure both temporal and spatial heterogeneity. But the model has not considered the tensor characteristics or the impact by diffusion gradient direction. Due to the tubular structure of rectum, direction-related tensor information is likely to improve the accuracy of pCR prediction. In this project, a pCR evaluation method is proposed for rental cancer by using a CTRW tensor model to improve the prediction accuracy. A simultaneous multi-slice exciting technique is adopted to reduce the scanning time to a clinically-accepted level. A diagnosis value is utilized for pCR prediction by combining the indexes from multiple scanning protocols to reduce the risk in clinical practice.

术前新辅助治疗后达到病理学完全缓解的直肠癌患者可以避免根治性手术切除，最大限度保留其肛门功能。但是目前的影像学方法仍无法实现直肠癌病理完全缓解的准确预测，增加了临床实践应用中的风险。近些年非高斯扩散模型的发展实现了针对组织复杂程度的定量测量。其中包含了非均匀时域空域物理量的扩散模型，为肿瘤疗效的评价提供了更详细的参数，但受限于成像时间，目前的模型并没有考虑不同扩散梯度方向下的张量特性。由于直肠具有管状结构特点，包含方向信息的张量模型有望对直肠癌病理完全缓解进行更准确的预测。本课题建立并优化CTRW扩散张量模型：考虑不同方向对张量特性的影响，提取定量参数，D值和beta值。研究比较三个方向上CTRW 扩散张量参数、传统DWI参数，发现不同方向对张量特性无显著影响。同时，研究发现pCR组和no-pCR组术前β值及其变化率有显著差别，DDC值及其变化率无显著差别；术前β值及其变化率具有术前预测pCR的潜力，但诊断能力较ADC值差。