Il campo più avanzato in MRI è quello dello studio del tensore di diffusione "DTI" e "DWI" (usando la RM per misurare le restrizioni o facilitazioni date al libero movimento dell'acqua dai fasci di tessuto, permettendo così la ricostruzione di complesse strutture tridimensionali di fasci nervosi, nervi, vasi encefalici, il movimento del liquor nei ventricoli e acquedotti, ecc.) anche in associazione con programmi di "trattologia" come TrackVis. Le procedure di diffusione vengono impiegate dall'elettrocardiografia, anche sotto sforzo, per studiare spasmi e stenosi transienti delle coronarie. Ad esempio, il pacchetto DTI integrato in 3D-Slicer permette la conversione e l'analisi delle immagini DTI. I risultati di queste analisi possono essere integrati con i risultati forniti dalle analisi di MRI morfologica, l'angiografia in RM e la fMRI.