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MRI纤维束成像在桥脑梗死后运动功能恢复中的临床研究
目的:探讨M R I纤维束成像在桥脑梗死后运动功能恢复中的临床应用价值.方法:选取2016年3月—2017年10月期间在我院住院治疗的桥脑梗死患者15例,分别在入院第1天,住院第4周进行磁共振弥散张量纤维束成像(diffusion tensor tracking,DTT)检查,患侧及健侧大脑脚的部分各向异性(FA)的值.结果:入院第1天病侧FA值明显小于健侧,P<0.05,差异有统计学意义.随着治疗时间的延长,病侧F A值明显升高,P<0.05,差异有统计学意义;但是住院第4周时,病侧FA值仍小于健侧,P<0.05,差异有统计学意义.住院第4周患者ADL评分明显高于入院第1天,P<0.05,差异有统计学意义.结论:磁共振弥散张量纤维束成像可以无创性显示皮质脊髓束与脑桥梗死灶的空间关系以及损伤程度,为临床治疗提供了一定的指导价值.
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脑梗死后运动功能恢复机制的弥散磁共振成像研究进展
脑梗死是导致成人瘫痪的主要原因之一，而运动功能障碍则是脑梗死引起的常见后遗症［1］。运动功能恢复的程度密切影响患者及其家人的生活质量，故对脑梗死后运动功能恢复机制的研究至关重要。目前常用的研究方法是经颅磁力刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）和功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）［2?3］。而弥散MRI相对前两者的优越性在于其能准确地识别和评估脑梗死对皮层下白质纤维束的影响［4］。弥散是人体重要的生理活动和体内物质转运的重要形式。水分子在脑组织中的弥散主要受半透膜、细胞内外和血管间隙微结构定向性存在的影响，导致水分子更多沿平行于障碍物的方向运动，这种弥散的方向性就是各向异性。脑组织中的水分子多是沿平行于白质纤维束的方向弥散，故白质有很高的各向异性，而当白质受损时会导致各项异性降低。目前已知的弥散MRI技术主要包括采用高斯弥散模型的弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）［5］和弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）［1］、采用非高斯弥散模型的弥散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）［6?7］和q?空间成像（q?space imaging，QSI）［8］。DWI是早期诊断脑梗死的重要方法，且能准确定位梗死病灶的范围。DTI能获得较DWI更为精确的白质纤维束微结构信息，且基于DTI信息的弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）能直观显示纤维束的三维形态，特别是梗死区与皮质脊髓束（corticospinal tract，CST）的关系，对判断预后起到重要作用。此外，更先进的DKI和QSI技术则充分考虑生物体不同组织弥散环境的异质性，认为脑组织中水弥散存在非高斯概率分布，可以提供更多的组织微结构信息。本文对各种弥散MRI技术在脑梗死运动功能恢复机制研究中的应用和进展进行综述，探讨脑梗死后运动功能恢复的可能生物学机制。
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人脑连合纤维的弥散张量纤维束成像
目的建立弥散张量纤维束成像对人脑连合纤维的显示方法,探讨显示结果与已知解剖知识的一致性.方法对1个正常志愿者进行单次激发回波平面弥散张量成像,利用纤维束成像软件包显示脑内连合纤维,观察重建的连合纤维与已知解剖知识的一致性.结果通过选择恰当的感兴趣区,设置不同的分数各向异性阈值、角度阈值、步长和体素内采样数目等参数,弥散张量纤维束成像可以清楚地显示胼胝体、穹隆和前连合等连合纤维的三维结构.显示结果与已知解剖知识具有良好的一致性.结论纤维束成像的结果与解剖学描述具有高度一致性,该方法是一种可靠的研究人脑纤维连接的方法.
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弥漫性胶质瘤3.0T磁共振扩散张量成像及纤维束成像的初步研究
目的 探讨扩散张量成像(DTI)及纤维束成像在弥漫性胶质瘤的诊断、分级以及显示肿瘤与周围结构关系等方面的作用.方法 使用3.0T磁共振ASSET-SE-EPI序列对37例弥漫性胶质瘤患者(WHO分级:Ⅱ级16例,Ⅲ级11例,Ⅳ级10例)进行DTI成像.分别测定病灶实性部分、灶周水肿区、病灶及水肿周围T2WI显示信号正常区域、病灶同侧远处T2WI显示信号正常区域及对侧大脑半球相对应区域的MD值和FA值.对灶周白质纤维束进行三维纤维束成像.结果 肿瘤及瘤周水肿区的MD值明显高于对侧正常脑实质(P<0.01),而FA值则均明显低于对侧正常脑实质(P<0.01).Ⅱ级肿瘤内的FA值明显低于Ⅲ级和Ⅳ级(PⅡ～Ⅲ=0.024;PⅡ～Ⅳ=0.030).各级别胶质瘤肿瘤内与瘤周水肿区之间的MD值和FA值均无统计学差异(P>0.05).三维纤维束成像显示,Ⅱ级胶质瘤对周围白质纤维束主要是推移;Ⅲ级胶质瘤周围水肿区均可见纤维束较明显的破坏,肿瘤周围T2WI信号正常白质区内也有部分纤维束被肿瘤浸润甚至破坏;Ⅳ级胶质瘤周围水肿区及T2WI信号正常白质区内均有明显的纤维束浸润、破坏.结论 各级别弥漫性胶质瘤瘤周白质纤维束均有不同程度的浸润破坏,反映了弥漫性胶质瘤浸润性生长的特征.MD值和FA值可用于区分胶质瘤与正常脑组织.FA值可用于区分低级别胶质瘤与高级别胶质瘤.DTI方向编码彩图和三维纤维束成像可以清楚、直观地显示肿瘤与周围白质纤维束的关系.
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多发性硬化患者胼胝体的弥散张量纤维束成像定量研究
目的利用弥散张量纤维束成像(DTT)定量研究多发性硬化(MS)患者胼胝体分数各向异性(FA)值与正常志愿者之间的差异及与扩展病残状态评分(EDSS)的相关性,以明确该指标在多发性硬化研究中的价值.方法对36例正常志愿者和64例复发好转型(RR)MS患者进行弥散张量成像检查,重建出胼胝体并计算出该纤维束的FA值,比较MS组与对照组之间是否存在差异,研究该指标与EDSS的相关性.结果正常志愿者胼胝体FA值无性别差异(P＞0.05),平均FA值为0.506±0.020.MS患者胼胝体平均FA值(0.465±0.033)明显低于(P＜0.01)对照组(0.506±0.020).脑型MS胼胝体平均FA值(0.456±0.036)明显低于脊髓型(0.475±0.025)(P＜0.05).MS患者胼胝体FA值与EDSS评分无显著相关性(r=-0.104,P＞0.05).结论MS患者胼胝体的FA值存在明显异常,但该指标不能反映患者的身体残疾状态.
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三种离线方式实现高分辨率T1WI背景下显示三维白质纤维束的比较
目的 实现高分辨率T1WI背景下白质纤维示踪.方法 使用1.5T磁共振扫描仪,对1例脑内单发肿瘤患者进行DTI和T1WI扫描,使用三种离线方式进行图像配准和纤维束追踪.结果 三种离线方式完成高分辨率T1WI背景下纤维追踪的效果均较满意,在高分辨率T1WI背景下均可清晰显示白质纤维和肿瘤病灶.每种方法各有优势.结论 利用多种模态图像配准技术,将DTI与T1WI融合,提供更清晰的白质纤维的位置信息,可作为临床诊断、神经外科手术及脑功能研究的有力工具.
关键词： 弥散张量成像 高分辨率T1加权成像 纤维束成像 -
基于黎曼流形反距离插值的纤维追踪技术研究
目的 提高纤维追踪的精度,有助于理解正常脑功能.材料与方法在流线追踪的基础上,引入黎曼测度和反距离权重,从而完成对当前点的张量值插值.结果 新插值方法追踪出的纤维比传统插值方法的更长,更平滑.结论 该算法是一种有效的纤维追踪技术.
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磁共振弥散张量成像技术及其在中枢神经系统临床应用进展
1994年，Basser等[1]首次提出磁共振弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）的概念，它可研究脑白质纤维的微观结构及形态结构，探测白质纤维束的生理或病理状态下的变化，并利用多参数进行定量分析。弥散张量纤维束成像（ diffusion tensor tractography，DTT）是基于DTI上的一种新的可视化成像技术，是目前唯一可在活体上显示脑白质纤维束的无创性成像方法。DTI及DTT可清晰显示神经纤维束生理和病理的各向异性和构象特征，对疾病的诊断与鉴别诊断、肿瘤定性与分级、预后评估、制订治疗方案以及疗效评价等方面具有重要意义，近几年也成为国内外研究的热点，并取得很大成就。
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弥散张量纤维束成像在脑肿瘤手术的应用
目的明确弥散张量纤维束成像(diffusion tensortractography,DTT)技术在脑肿瘤术前计划制定及术后评价中的作用.方法对16例经病理学证实的脑肿瘤患者在术前进行DTT,利用DTT软件包重建重要脑白质纤维束(包括锥体束、胼胝体和视放射),观察其与脑肿瘤的位置关系,据此制定合理的手术计划.术后再利用DTT评价手术对上述脑白质纤维束的影响.结果脑白质纤维束与脑肿瘤的位置关系可分为单纯移位、移位伴破坏和单纯破坏3种类型.12例累及锥体束,其中单纯移位1例(术后移位减轻)、移位伴破坏9例(术后移位减轻)和单纯破坏2例(术后无改善).7例累及胼胝体,其中移位伴破坏3例(术后移位减轻)和单纯破坏4例(术后均无改善).3例累及视放射,均为单纯移位(术后移位减轻).结论DTT可在术前显示重要的脑白质纤维束与脑肿瘤的位置关系,有助于脑肿瘤患者术前计划的制定和手术效果的评价.
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MRI弥散张量成像在腰骶神经根受压的诊断价值初探
目的 探讨MRI弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)对腰骶神经根受压患者的诊断价值.方法 选择慢性腰背痛伴单侧下肢放射痛患者7例,健康志愿者8例,行常规MR检查及DTI横轴位扫描.常规MR检查包括T2WI、T1WI矢状位扫描、T2WI横轴位扫描,在DTI图像测量神经根各项异性分数(fractional anisotropy,FA)值,并利用专用后处理软件,采用设置感兴趣区的方法进行腰骶部神经根纤维束成像.结果 健康志愿者2侧神经根的FA值分别为0.314±0.021(左L3)、0.305±0.018(右L3)、0.343±0.055(左L4)、0.330±0.055(右L4)、0.347±0.016(左L5)、0.338±0.028(右L5)、0.338±0.027(左S1)、0.343±0.032(右S1),同一节段的左右2侧FA值差异无统计学意义.纤维束成像可清晰显示所有受试者的神经根走行.7例患者共有9个受压神经根,受压神经根的FA值低于未受压神经根的FA值,所有患者的受压神经根侧别均与症状侧别一致,而常规MR检查与症状的相关性则较差.结论 与常规MRI相比,纤维束成像更能反映出导致患者临床症状的受压神经根情况.
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DTI在颈椎间盘突出症致臂丛神经受累中的应用
目的 探讨DTI对颈椎间盘突出所致臂丛神经受累病变的应用价值.方法 方便选择该院2015年10月—2017年12月间臂丛牵拉试验阳性,存在单侧颈椎间盘突出患者(病变组)及健康成人(健康组)各50例,分别行DTI扫描后测量病变组患侧、健侧以及对照组同病变组患侧的臂丛FA值和ADC值,并行臂丛DTT成像.比较两组资料中三者的FA值和ADC值.结果 病变组患侧臂丛,健侧及对照组同病变侧平均FA值分别为(0.338±0.027)、(0.405±0.009)及(0.410±0.011),ADC值分别为(1.741±0.091)×10-3mm2/s、(1.297±0.095)×10-3mm2/s及(1.297±0.089)×10-3mm2/s.分别行成组t检验,差异有统计学意义(t=4.13,P<0.05;t=4.52,P<0.05).通过进一步两两比较,健康对照组和病变组患者同侧对应的臂丛束的平均FA值和ADC值存在差异(P<0.05),病变组患侧臂丛的FA值显著低于健康对照组的,ADC值显著高于健康对照组;病变组患者健侧与患侧对应的臂丛束的平均FA值和ADC值存在差异(P<0.05),病变组患侧臂丛的FA值显著低于健侧,ADC值显著高于健侧;病变组患者健侧与健康对照组同侧臂丛的FA值和ADC值没有显著性变化(P>0.05).结论 臂丛DTI成像,可以显示臂丛神经解剖形态及走行,并可通过量化分析,提供神经根病变的定量数据,更能反映出导致患者临床症状的臂丛神经情况.
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磁共振弥散张量成像在脑胶质瘤手术前后的临床应用价值
目的 探讨3.0T MRI 弥散张量成像(DTI)技术显示胶质瘤与相邻脑白质纤维束解剖关系在手术前后中的临床应用价值.方法 对24例脑胶质瘤患者行常规MRI及DTI检查,原始数据采集后传入工作站,应用Functool 软件进行图像分析处理,分别获得各自的部分各向异性图(FA图)、彩色编码张量图及脑白质纤维束图;并测定8例高级别胶质瘤肿瘤病灶区、灶周水肿区及正常白质区的平均弥散系数(MD值)、各向异性指数图(FA值).分析肿瘤与相邻脑白质纤维束的解剖关系,并对患者手术前后的临床症状进行评价.结果 16例Ⅰ～Ⅱ级胶质瘤推移相邻脑白质纤维束,患者术后临床症状明显改善;8例Ⅲ～Ⅳ级胶质瘤浸润破坏相邻脑白质纤维束,患者术后临床症状未明显改善.肿瘤病灶区和灶周水肿区与正常白质区的MD值比较差异有统计学意义(P<0.05),而肿瘤病灶区与灶周水肿区的MD值比较差异无统计学意义(P>0.05);3个区域的FA值比较差异均有统计学意义(P<0.05).结论 磁共振DTI 技术可在活体清晰、无创、直观地显示脑胶质瘤与周围脑白质纤维束的关系,DTI的MD值和FA值可区分高级别胶质瘤肿瘤病灶区、灶周水肿区及正常白质区.DTI技术对脑胶质瘤术前治疗方案的确定以及手术风险和患者临床预后的预测具有重要的应用价值.
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幕上胶质瘤的扩散张量纤维束成像的初步探讨
[目的]应用扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术对颅内胶质瘤进行研究,探计DTI对颅内胶质瘤的诊断价值.[方法]应用3.0TMR对15例胶质瘤的病人术前行常规MRI及DTI检查,经后处理得到彩色FA图及脑白质纤维束图,测量肿瘤实质部分、周围胼胝体区及正常白质区的FA值,并观察肿瘤与白质纤维束的关系.对手术标本进行肿瘤细胞密度的检测并评价FA值与细胞密度的关系.[结果]15例病人均显示纤维束破坏;正常白质区与肿瘤实质部分的平均FA值有显著性差异;FA值与细胞的密度成正相关(r=0.71,P<0.05).[结论]术前测量FA值及纤维束成像可预测肿瘤的恶性程度,直观地显示纤维束受累的情况,有助于手术方案的制定或指导定位活检及预后的判断.
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磁共振弥散张量及纤维束成像在脑梗死预后评估价值
目的:观察磁共振弥散张量及纤维束成像(DTT)在脑梗死预后的评估价值.方法:选取我院2010年12月―2013年12月收治的脑梗死患者60例,将20例病灶和皮质脊髓束(CST)相近者归为A组,将20例CST部分穿过病灶者归为B组,将20例CST全部穿过病灶者归为C组,各组均采取DTT检查,统计各组急性期、慢性早期、慢性期NIHSS评分;比较入院时、2个月后各组ADL评分.结果:A组各时期NIHSS评分低,C组各时期NIHSS评分高,B组各时期NIHSS评分居中;入院时、2个月后A组ADL评分高,C组ADL评分低,B组ADL评分居中,NIHSS评分变化与ADL变化成反比(P<0.05).结论:磁共振弥散张量及纤维束成像能够评估病灶位置,为医生了解患者神经功能提供借鉴,有助于评估患者预后ADL水平.
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立体定向脑外科技术中医学图像及相关软件的发展
文章综述了立体定向脑外科手术当前的主要进展,包括磁共振功能成像、纤维束成像、血管造影和脑图谱的叠加以及计算机和虚拟现实结合和干细胞移植等新的立体定向外科手术技术和应用,接着对手术计划中医学图像处理技术和相关软件的新发展做了阐述.文章集中阐述了立体定向脑外科手术中的纤维束跟踪成像技术、脑图谱叠加技术和干细胞移植技术的运用和发展.后总结并指出该领域的发展方向.
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脑缺血性卒中MR扩散张量成像的初步研究
目的 利用磁共振扩散张量成像(DTI)及扩散张纤维束成像(DTT)评价缺血性脑卒中所致皮质脊髓束(CST)损伤程度与运动功能的关系.方法 对9例急性期大脑中动脉供血区缺血性脑卒中病人进行常规MR、DTI和DTT检查,对数据进行离线后处理,采用dTV,Ⅱ软件处理,获得FA图及方向编码彩色图,并重建双侧皮质脊髓束3D纤维束图.对梗死区及健侧相应区域白质进行FA测量.采用Brunnstorm标准判断脑卒中患者患手肌力.结果 在脑卒中病人梗死区FA值显著低于健侧,两侧相比差异有显著统计学意义(t=4.570,P<0.001).病变侧皮质脊髓束表现为受压、变形、移位和中断,皮质脊髓束受累情况与肌力和运动功能的恢复有良好的相关性(rs=0.888,P<0.05).结论 CST损伤严重程度与运动功能的恢复相关,DTI和DIT对观察CST的损害程度、预测恢复程度、指导临床康复治疗具有重要的价值.
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弥散张量成像对脑出血预后的评估
目的 探讨磁共振弥散张量成像(DTI)对脑出血患者预后评估的应用价值.方法 利用DTI、弥散张量纤维束成像(DTT)观察36例脑出血患者皮质脊髓束(CST)的损伤情况,分析运动功能变化、临床预后与CST受损情况的关系.结果 患侧CST受损区的各向异性分数(FA)值降低,与健侧相比有显著性差异(t=14.375 8,P<0.05);患侧CST受损区FA值降低百分比和美国国立卫生院神经功能缺损评分(NIHSS)评分值具有相关性(r=0.951 6,P<0.05);不同CST损伤级别组在不同的时期肌力、NIHSS 评分的差异均有统计学意义(均P<0.05),发病后2个月各组间的NIHSS评分转归情况有显著性差异(P=0.002 9).结论 FA值可定量评估神经功能的损伤情况;DTT所示CST中断的患者肌力下降幅度大、神经功能缺损重、预后较差,且中断纤维数量越多上述表现越重.
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fMRI与DTI在神经科学研究中的联合应用
功能磁共振成像(fMRI)和扩散张量成像(DTI)是近年来磁共振成像领域出现的两种新的成像技术,它们各具特色.功能磁共振成像能对人脑相关任务激活区进行准确的功能定位并提供相关皮层区域的磁共振信号改变特征信息,但对于脑白质相关改变则不能提供任何信息;扩散张量成像则是目前能够在体呈现人脑解剖连接的唯一手段,采用它能对人脑组织,包括灰质和白质的扩散特性进行定量研究,并且能够形象显示人脑生理或病理状态下的纤维束形态、走行等,但扩散张量成像不能提供皮层功能情况信息.功能磁共振成像和扩散张量成像技术具有很强的互补性,二者联合在神经科学研究中具有广阔的应用前景.目前也正成为神经科学研究领域的热点之一.本文从功能磁共振成像和扩散张量成像的原理、特点,二者结合应用的具体方法以及目前二者在神经科学各基础及临床学科结合应用的研究进展进行了综述.
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应用DTI技术对人脑白质纤维束的初步研究
目的 建立扩散张量纤维束成像对人脑白质纤维的显示方法,并应用中国数字化可视人体数据进行对照观察,验证扩散张量成像(DTI)方法的可靠性.方法 选择5名健康志愿者进行DTI成像,采用DtiStudio软件进行分析处理,重建出部分各向异性(FA)图、容积比(VR)图、相对各向异性(RA)图、表面扩散系数(ADC)图以及二维彩色张量图.应用中国数字化可视人体数据集断面图像、FA图及彩色FA图进行对照观察,利用fibertracking纤维跟踪软件及3DMRI软件进行三维重建显示脑内主要白质纤维束,辨认脑内白质纤维束的位置、形态.结果 应用DTI纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,包括联络纤维如弓形纤维、钩束、扣带束、上纵束和下纵束,连合纤维如胼胝体、前连合和穹隆,投射纤维如锥体束、视放射、内侧丘系等.DTI纤维束成像结果与已知解剖知识、中国可视化人体断面图像具有很好的一致性.结论 应用DTI纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,其结果与中国可视化人体断面图像、已知解剖知识是一致的,应用DTI纤维束成像研究脑内纤维连通性是可靠的.
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采用纤维束成像研究皮质脊髓束损伤与脑梗死预后的关系
目的:利用纤维束成像技术探讨皮质脊髓束(CST)损伤对脑梗死预后的预测价值.材料和方法:19例累及基底节、内囊或者放射冠区等白质区域而无皮质灰质受累的急性脑梗死患者在3.0T MR仪上进行了全脑弥散张量成像(DTI)检查.DTI数据在个人电脑上采用三个感兴趣区(ROI)并利用线性扩展法进行皮质脊髓束三维重建,通过比较梗死病灶和CST的空间关系,判断卒中后CST受损的类型及其损伤程度,对卒中后预后的评价采用改良的Rankin量表评分(mRS评分).CST受损的程度和发病3个月的mRS评分进行比较,同时比较病灶大小和预后之间的相关性.结果:梗死灶和皮质脊髓束(CST)的关系有3种:CST完整、CST部分受侵和CST完全受侵.CST完整的患者恢复好,CST完全受侵的患者预后较差,CST部分受侵的患者预后介于两者之间,三者的预后差异显著(F=15.14,P＜0.001).卒中后患者的预后与CST受侵犯的程度密切相关(r=0.81,P＜0.01),而和病灶的大小之间没有显著的相关性(r=0.383,P=0.105).结论:利用纤维束成像能够显示脑梗死后皮质脊髓束损伤情况,皮质脊髓束的损伤与脑梗死预后不良密切相关.
