DTI可反映婴幼儿脑组织的发育规律，特别有助于更加精确地呈现白质纤维束的发育变化。随着神经系统的成熟，脑组织中纤维间结合更加紧密，含水量逐渐减少，并不断髓鞘化，DTI上表现为白质纤维FA值增大、MD值减小、ADC值减小。白质发育是不对称的，同一时期不同组织的FA值有所不同，同一组织不同时期的FA及其变化速率也不相同，一些主要纤维束在出生第1年DTI参考值的变化较第2年快，近皮质区域相对中心区域变化较慢^[1]，如皮质脊髓束较胼胝体更早成熟、胼胝体后部较前部更早成熟，这些均可在DTI中得到反映^[2]。

早产儿已成为一个日益庞大的群体，根据2012年WHO发布的《全球早产儿报告》，全球早产儿发生率超过10%，每年有1 500万早产儿出生，在有确切数据的65个国家中，62个国家过去20年内早产率均在升高^[3]。早产是5岁以下儿童死亡的第2位原因，在存活的早产儿中，神经系统后遗症也是人们关注的重要问题。目前DTI已较多运用于早产儿脑发育状况的研究。目前已有一些不同胎龄早产儿在不同时期的DTI数据，并且证实早产儿的发育规律与足月儿相似，但发育程度仍存在差异^[2,4]。Anjari等^[5]对比早产儿和足月儿的DTI，发现早产儿多组白质纤维束的FA值，如半卵圆中心、额叶白质、胼胝体膝部等，即使在纠正胎龄足月时仍明显小于足月儿，对于胎龄≤28周的早产儿，这些范围扩大至外囊、内囊后肢和中部胼胝体。Miao等^[6]对足月儿和早产儿的DTI进行分析，得到胼胝体、内囊等的成熟顺序：在足月儿中，成熟顺序依次为胼胝体压部、胼胝体膝部、内囊后肢、内囊前肢；在胎龄<37周的早产儿中，纠正胎龄足月时胼胝体膝部成熟有延迟。

在评价脑结构发育畸形时，DTI不仅同超声和常规MRI一样反映宏观结构的变化，还将异常定位至更细微的白质纤维。一些先天的脑发育畸形，如神经管闭合畸形、前脑无裂畸形、神经管移行异常、颅后窝畸形等在DTI和纤维示踪成像中，表现为纤维束走行异常、增多或减少、FA和MD的改变等，使观察结构异常更加准确、直观。除了先天畸形，术后神经纤维离断的完整性同样可用DTI进行评价^[7]。

新生儿脑发育过程中DTI所反映的白质微结构的异常与不良的神经发育结局有关。目前有研究发现：认知功能与胼胝体、皮质脊髓束、内囊后肢、右眶额叶皮质、半卵圆中心、室管膜下区等部位的FA相关^[8]；而运动功能与皮质脊髓束、穹窿、内囊后肢、丘脑、放射冠、胼胝体的FA相关^[8,9]；语言发育与半卵圆中心的MD相关^[10]；视力与视辐射FA相关^[9]。但评估功能发育的时机多集中在2岁以下，探索DTI对于远期预后评价的作用，还需更长时间的随访。既往DTI主要研究深层的白质纤维束，Akazawa等^[11]利用新的DTI分析方法，对可能与运动、躯体感觉、听觉、视觉、边缘系统功能相关的皮层下浅层白质纤维和深层白质纤维束进行分析，得到一组足月儿和早产儿中这些功能相关白质纤维的DTI数据^[12]，进一步的研究将着力于这些变化对预后的预测作用。

常规磁共振也被用于观察脑白质损伤，如囊性脑室周围白质软化(periventricular leukomalacia，PVL)、点状脑白质损伤(punctate white matter lesions，PWML)、弥散性脑白质异常信号等。但DTI在描绘白质损伤方面更加准确，且能反映出一些常规磁共振无法看到的微结构变化。Bassi等^[13]发现PWML早产儿内囊后肢、大脑脚、小脑脚、脑桥交叉纤维束的FA值较健康早产儿低，PWML组皮质脊髓束上FA值降低的范围较常规磁共振观察到的范围要大，且与常规MRI上显示的损伤灶个数呈正相关。

目前已有研究利用DTI评价脑白质微结构变化，成为研究方法的一部分。O′Gorman等^[14]将DTI用于评价药物对促进早产儿脑白质发育的疗效，选择人重组促红细胞生成素(EPO)进行随机对照试验，EPO组的胼胝体等部位的FA值高于安慰剂组，从而推断EPO具有促进早产儿脑白质发育的作用。Rose等^[15]将DTI用于探索造成新生儿脑白质异常的危险因素，以及不同部位脑组织对危险因素的易感性，发现丘脑对低血浆清蛋白水平等危险因素更加易感。

弥散张量纤维束成像(diffusion tensor tractography，DTT)是对DTI数据处理后得到的图像，以不同颜色代表弥散张量的方向，以FA大小作为色彩明暗度的加权，仍然具有量化分析的优势，且能够清晰地显示神经纤维的传导通路或神经束的走行、交叉及中断、破坏，进而对预后做出推测。Chang等^[16]应用DTT证实了幼儿皮质脊髓束的退化和运动功能低下相关。但由于DTT在技术层面更加复杂，目前应用并不广泛。

在早期诊断HIE时，DTI可以作为影像学的补充。Ward等^[17]对胎龄>36周的HIE婴儿进行研究，发现在出生第1周，白质、丘脑基底核损伤时FA均低于正常对照组，而只在重度损伤时出现ADC值降低；在出生第2周，ADC表现出假正常化，而FA值仍低于对照组。虽然目前HIE诊断多依赖于临床表现，DTI仍可作为研究HIE的影像学手段之一。Ly等^[18]发现HIE患儿的皮质脊髓束、脑室周围、颞区等组织的FA值明显比健康婴儿低。

同样，DTI可作为研究方法，应用于评价HIE干预手段的疗效。Massaro等^[19]对行亚低温治疗的HIE患儿分析发现，其出生后皮质脊髓束的FA值和15个月、21个月时的精神运动发育指数呈正相关，胼胝体的FA值与智力发育指数呈正相关。Tusor等^[20]发现亚低温治疗1年后预后不良的HIE患儿，出生3周内半卵圆中心、胼胝体、内囊前肢和后肢、外囊、下纵束的FA值较预后良好的患儿低。

新生儿脑梗死的早期诊断主要依靠弥散加权成像，DTI可用来预测脑梗死后的神经发育结果。van der Aa等^[21]对脑梗死患儿在新生儿期、出生3个月、出生24个月行连续的DTI，选择内囊前后肢、胼胝体、视辐射、丘脑后辐射作为感兴趣区进行分析，发现新生儿期FA值与预后无关；出生3个月时运动功能障碍与所有感兴趣区的低FA值有关，视野缺损与视辐射低FA值有关，胼胝体的FA值与Griffith神经发育量表结果相关；24个月时结果与3个月时相似。所以他们推测出生3个月时行DTI能更准确地预测神经发育结局。Koenraads等^[22]在围生期缺血性脑梗死患儿3个月时完善常规MRI和DTI，通过评价视辐射的不对称性来预测视野缺损情况，2种方法的受试者工作特征(ROC)曲线下面积均≥0.9。Roze等^[23]发现发展为单侧痉挛性脑瘫的脑梗死患儿的DTI易表现出内囊后肢不对称的倾向，这也许可以作为一种早期预测运动发育的参考指标。

DTI还可用于其他一些疾病的诊断、治疗与评估。Trivedi等^[24]发现，脑膜炎患儿软脑膜、皮质、皮层下白质的平均FA值升高，使用2周抗生素后，部分区域FA值较前明显降低。Donald等^[25]用DTI研究孕期酒精暴露对新生儿的影响，证明酒精暴露患儿在新生儿时期已出现脑白质的损伤，并与新生儿不正常的神经行为相关。Gupta等^[26]对通过新生儿筛查确定的Krabbe病(婴儿家族性弥散性硬化)患儿进行DTI研究，发现DTI可在疾病症状发生前就做出相应的预后评估。