各向同性和各向异性扩散有什么区别

对于大多数流体和一些均质固体材料（如凝胶），在各个方向上的扩散都是相同的。这些物质被称为各向同性，并以单一扩散系数 (D) 为特征。另一方面，生物组织是高度结构化的，通常沿不同方向具有不同的扩散系数，称为各向异性。几乎所有的生物材料都表现出一定程度的各向异性。由于其神经纤维束的平行取向，白质纤维束具有高度各向异性。其他表现出显着各向异性的组织包括骨骼肌和肌腱。

在各向异性材料中，扩散不能用单个数字来描述，而是一个 [3 x 3] 阵列，称为扩散张量。 张量的三个对角线元素（Dxx、D yy、D zz）表示在实验室参考系中沿每个主要（x-、y- 和 z -）方向测量的扩散系数。六个非对角线项（Dxy、  Dyz等）反映了对应每对主要方向的随机运动之间的相关性。 

对于完美各向同性扩散的特殊情况（例如在纯液体中看到的），非对角线元素都为零。对于各向同性材料，对角线元素都相同且等于单个扩散系数 D（即，  D xx  = D yy  = D zz  = D）。 

扩散各向异性和扩散张量的概念是许多先进处理技术的基础，包括 DTI、各向异性分数成像和 MR 纤维束成像。