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功能磁共振成像与扩散张量成像融合技术初探
目的 实现功能磁共振成像与扩散张量成像的图像融合.方法 运用事件相关功能磁共振成像技术,获得10名健康志愿者手指运动过程中大脑皮层功能图像,运用扩散张量成像技术获得初级运动区和辅助运动区的下行纤维束的图像,采用AFNI、FSL和AMIDE 三种国际上通用的免费磁共振分析软件对图像进行融合.结果 采用该方法可获得脑激活、纤维束和脑解剖的融合图像,初级运动区、辅助运动区的激活模式及其下行的纤维束可同时在个体和成组脑结构上清晰显示.结论 应用通用免费磁共振分析软件可以实现功能磁共振成像与扩散张量图像的融合,可望为临床诊断和脑功能基础研究提供了新的途径.
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DTI评估髌股关节软骨轻度损伤:与关节镜对照
目的 探讨DTI评估髌股关节软骨轻度损伤的价值.方法 回顾性分析82例常规MR诊断髌股关节软骨正常或轻度损伤患者的DTI及关节镜检查资料.根据关节镜检查结果,将其中40例Outerbridge分级Ⅰ、Ⅱ级者纳入髌股关节软骨轻度损伤组,33例无髌股关节软骨损伤者纳入对照组,排除9例Outerbridge分级为Ⅲ、Ⅳ级者.对比分析2组髌股关节软骨DTI表现,并与关节镜结果对照.结果 髌股关节软骨轻度损伤组40例关节镜检查共发现62处软骨轻度损伤;其中通过ADC及伪彩图可显示49处(49/62,79.03％),FA伪彩图可显示51处(51/62,82.25％).髌股关节软骨轻度损伤ADC及FA伪彩图表现为软骨色阶不均匀,内见红色或粉色色阶.与对照组正常软骨比较,髌股关节软骨轻度损伤组软骨损伤区ADC值明显增高,FA值明显降低(P均＜0.05).结论 DTI可显示及量化髌股关节软骨的轻度损伤,为早期软骨损伤的诊治提供有价值的参考信息.
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肌萎缩侧索硬化症的扩散张量成像研究
目的 采用DTI技术,定量检测肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者脑内上运动神经元(UMN)的受累情况.方法 运用GE Signa 3.0 T磁共振成像系统,对15例临床确诊及拟诊的ALS患者和12例性别、年龄相当的正常对照者进行了全脑DTI扫描.分别计算双侧大脑皮层下白质、皮质脊髓束及胼胝体各部的各向异性分数(FA)和平均扩散系数(MD),并与多种临床参数进行相关分析.结果 ALS患者脑内的FA值在双侧中央前后回皮层下白质、放射冠、内囊后肢后部、大脑脚及胼胝体各部较正常对照者显著下降;而相应部位的MD值无显著变化.FA值与ALSFRS及大手指敲击率呈正相关,与病程、年龄及病情进展速度呈负相关;MD值与ALSFRS、病情进展速度及年龄呈负相关,而与其他临床指标之间无显著相关性.结论 DTI可以通过定量检测ALS患者脑内FA及MD值的变化帮助确定上运动神经元的受累情况,尤其是在临床诊断不是很明确时.
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DTI在脊髓型颈椎病中的应用价值
目的 探讨弥散张量成像(DTI)在脊髓型颈椎病(CSM)中的应用价值.方法 40例临床及影像学证实为CSM且髓内无明显T2高信号患者,行颈髓MRI和扩散张量成像检查,并分析影像表现和测量其表观弥散系数(ADC)值及各向异性分数(FA)值.结果 所有研究对象的DTI均可得到颈髓的ADC图及FA图.其中约90%(36/40)患者脊髓受压部位ADC值较正常部位升高(P=0.015),约70%(28/40)患者脊髓受压部位FA值较正常部位降低(P=0.037).结论 DTI对CSM患者早期脊髓损伤具有较高的敏感性.
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磁共振扩散张量成像定量分析正常臂丛神经
目的 分析采用1.5T MR仪对正常成人臂丛神经进行DTI及纤维束示踪成像(DTT)的可行性及其量化特征.方法 34名健康志愿者接受DTI及DTT,测量C5～8双侧臂丛神经FA值、ADC值,采用单次激发自旋回波平面成像序列分别测量b值为700、900、1100 s/mm2时右侧C6神经根平均纤维束长度、纤维束所占体素及图像SNR.结果 34名健康志愿者中32名DTI及DTT成功.C5～8神经根平均FA值及ADC值依次为:0.46±0.03和(1.16±0.15)×10 3mm2/s、0.45±0.04和(1.13±0.19)×10 3 mm2/s、0.44±0.04和(1.18±0.19)×10 3 mm2/s、0.39±0.05和(1.26±0.18)×10-3mm2/s.b=900 s/mm2时,右侧C6神经根平均纤维长度、纤维束所占体素大.b=700 s/mm2时,SNR大(18.28±7.38)；b=900 s/mm2时,SNR是大SNR的93％.结论 采用1.5T临床型MR机b值为900 s/mm2时,能成功完成正常臂丛神经DTI及DTT,清晰显示臂丛神经纤维束的FA值和结构.
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正常人肾脏磁共振扩散张量成像及可重复性
目的 探讨正常肾脏的DTI特点,分析检查结果的稳定性和可重复性.方法 对10名健康志愿者行肾脏DTI检查,测量肾皮质及髓质的ADC值及FA值.分析同一测量者在不同时间的测量结果、不同测量者的测量结果及同组受检者不同时间检查结果的一致性.结果 正常肾皮质的ADC值高于髓质(t=20.126,P＜0.001),两侧肾脏差异无统计学意义(P＞0.05)；正常肾脏髓质的FA值高于皮质(t=42.713,P＜0.001),两侧肾脏差异无统计学意义(P＞0.05).比较同一测量者在不同时间的测量结果、不同测量者的测量结果及同组受检者不同时间的检查结果,其组内相关系数均大于0.75,alpha系数均大于0.8.结论 DTI可以反映正常肾脏超微结构的特点,检查结果有很高的稳定性和可重复性.
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基于扩散张量成像的婴幼儿大脑图像自动分割
目的 探讨基于扩散张量成像(DTI)的婴幼儿大脑图像自动分割方法的可行性及价值.方法 提出一种基于DTI图像的婴幼儿大脑的分割方法.该方法主要分为2个阶段:①利用水的分布,提取脑脊液(CSF);②利用水在神经元中的各向异性扩散,提取白质(WM),继以区分灰质(GM)成分.结果 通过本研究设计的特征选取方法可筛选出有效的DTI特征组合.第1步以平均扩散率(MD)和第3个特征值(L3)为组合特征提取CSF,第2步以各向异性分数(FA)和L3为组合特征提取WM和GM,可获得高的平均相似性.经2步分割可成功进行婴幼儿大脑图像分割并获得满意的分割效果.结论 基于DTI的婴幼儿大脑图像自动分割方法合理、可行,具有较高的分割精确度.
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基于PC Matlab平台的扩散张量参数的计算
本文介绍了在普通计算机上根据磁共振成像系统测量所得到的扩散张量数据计算扩散张量参数的方法,并且基于Matlab编程语言实现了目前应用较广的临床参数,如表观扩散系数、扩散张量的大特征值、特征向量以及各向异型扩散系数FA等的计算.
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改进型遗传算法在脑白质纤维追踪成像中的应用
目的 针对基本遗传纤维追踪算法易早熟等缺点,提出结合遗传算法(GA)、模拟退火算法(SA)的脑白质纤维可视化方法.方法 在遗传进化的初期,依据适应值,按照轮盘赌选择规则选择纤维,在GA接近收敛的中期引入SA作为繁殖算子,并以一定交叉概率和变异概率调整纤维,获得较优纤维路径.结果 改进后的算法追踪的纤维能量更小,且更加符合扩散张量场的分布.结论 遗传模拟退火纤维追踪算法能够克服传统GA易早熟及易陷入局部优解的缺点,可实现脑白质纤维的三维可视化.
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磁共振q-空间扩散成像的初步研究
目的探讨q-空间成像在1.5T 临床用设备上的可行性.方法对12名成年健康志愿者分别用不同的q值进行头部扩散张量成像,通过傅立叶变换得到水分子的位移分布.结果通过对所有被试的平均,能够获得水分子的扩散位移轮廓分布.结论使用q-空间成像可以提供活体内的水分子扩散的定量信息,具有潜在的应用价值.
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卒中早期手指被动运动的脑功能磁共振成像研究
目的应用扩散张量成像及BOLD-fMRI技术观察卒中早期手指被动运动时大脑半球相关区域血氧水平的变化情况.方法采用1.5 T MR成像系统对6名早期卒中患者进行BOLD-fMRI及扩散张量成像,采用手指被动屈伸运动作为fMRI的刺激任务.结果在锥体束中断时,卒中早期健手运动时激活双侧SMC区,患手运动可激活对侧半球后顶叶皮层及同侧SMC区;锥体束较完整时健手运动时激活对侧SMC区,患手运动激活双侧SMC区、双侧后顶叶皮层.结论卒中早期可能发生运动功能通路的重构,但锥体束不同损伤情况下运动功能恢复可能存在不同的机制.DTI与fMRI联合应用将是监测和研究脑卒中后恢复的有用工具.
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结节性硬化患者的脑扩散张量成像初步研究
目的 利用扩散张量成像(DTI)研究结节性硬化(TS)患者脑灰质和白质内病灶的扩散特点.方法 对14例临床和影像学诊断的TS患者利用3.0T MR系统进行DTI检查,测量34个皮层病灶的平均扩散率(MD)和12个白质病灶的MD、分数各向异性(FA)、大本征值(λ1)和横向本征值(λ23),并与对侧相应部位的扩散指标比较.结果 在TS患者,皮层和白质病灶的MD明显高于对侧 (P＜0.001), 白质病灶的FA明显低于对侧(P＜0.001),λ23明显高于对侧(P＜0.001),而λ1仅略高于对侧(P＝0.0146).结论 DTI可提供TS患者脑灰质和白质病灶的病理信息.
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扩散张量成像的算法实践与应用
与传统扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)相比,扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)能够更加准确的反映分子扩散的方向性,因而在显示脑白质纤维走行及白质相关的脑部疾病等方面显示出巨大的优越性.本文从医学的角度对该方法的算法实践与应用做一综述.
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视路白质纤维束磁共振扩散张量成像的初步应用
目的探讨应用DTI技术对视神经纤维束和视路成像的可能性和应用价值.方法采用GE 1.5T Signa HD 磁共振.纤维束示踪成像软件为日本东京大学Masutani开发的DTV2和Volume One软件,共检查30例,其中15例志愿者,15例患者.结果 30例中,视交叉、视束和视放射均可良好显示.有8例志愿者和6例患者可清晰显示完整的视交叉与视神经,其余未能完整显示视神经.4例眼眶肿瘤可见视神经受压移位,部分形态改变,提示视神经损伤.2例炎症由于未侵犯视神经,视神经纤维束显示未见异常.结论应用DTI技术观察视神经及全视路神经纤维束的改变,显示眼眶肿瘤与视神经的关系,对提高视路疾病的显示和诊断具有明显的意义.
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精神分裂症患者脑白质的磁共振扩散张量成像研究
目的应用磁共振扩散张量成像技术(DTI)对精神分裂症患者额叶及胼胝体压部脑白质损伤情况与临床症状之间的关系进行初步研究.方法对22例精神分裂症患者和20例健康志愿者进行脑部DTI扫描后,测量双侧额叶和胼胝体压部的各向异性分数值(FA),应用成组t检验对精神分裂症患者和正常健康对照组的相应区域进行比较,并用部分相关性检验对精神分裂症患者脑中各部位相应FA值与PANSS量表评分之间的关系进行统计.纤维束成像技术(DTT)重建胼胝体和扣带束.结果精神分裂症患者双侧额叶和胼胝体压部的FA值与正常对照组存在显著性差异(P<0.05),额叶FA值与PANSS量表评分之间存在正相关性(r=0.703,P<0.05),纤维束成像技术不能显示病例组和对照组的差别.结论精神分裂症患者与正常健康对照组存在脑白质细微结构的差异,DTI技术能够在一定程度上反映精神分裂症患者脑白质受损与临床症状的关系.
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化疗后脑白质纤维束扩散张量各向异性变化的研究
目的采用磁共振扩散张量成像(DTI)探讨接受系统性化疗的患者,常规MRI表现正常的脑白质是否存在纤维束扩散情况的改变.方法头颅MRI检查未见异常的恶性肿瘤患者36例,根据后一次化疗距MR检查的时间间隔分为两组:病例A组(26例),时间间隔小于1年;病例B组(10例),时间间隔大于1年.对照组35例为常规头颅MRI检查正常的健康志愿者或首诊未行治疗的患者.所有病例经1.5T磁共振DTI检查(15个扩散方向),在后处理工作站进行双侧ADC值和FA值测量和计算,取特定部位6个:额叶、颞叶、枕叶、半卵圆中心、内囊前肢和后肢.各组间进行参数统计学分析.结果除颞叶和内囊前肢,其余4个部位的ADC值病例A组均低于B组,有统计学的显著性差异,与对照组之间均无显著性差异.FA值在各组间均无显著性差异.结论系统性化疗能够导致脑白质的扩散情况改变,DTI可以用于发现此种变化,且ADC值的改变比FA更为敏感,此改变可以随化疗停止时间的延长而变化.其变化机制还有待进一步研究.
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磁共振扩散张量成像用于多系统萎缩患者黑质纹状体投射的初步研究
目的探讨MR扩散张量成像(DTI)部分各向异性分数值(FA)在多系统萎缩(MSA)诊断中的价值.方法对12例临床确诊的MSA患者和10例正常人行头颅常规MRI和DTI扫描,使用3.0T MR机和自旋回波-回波平面成像序列,b值为1000 s/mm2,扩散敏感梯度方向为25.测量所有受试对象的双侧苍白球、壳核、尾状核头及黑质外1/3处的FA值,并作统计学分析.结果常规MRI见4例在T2像上壳核显示裂隙状高信号,其中1例合并T2像上壳核和尾状核弥漫信号增高.3例示桥脑及小脑严重萎缩,1例合并桥脑类"十"字形的T2像上高信号改变,另2例示小脑蚓部及半球中度萎缩.4例可见轻-中度额叶及颞叶萎缩.病变组FA值在苍白球及黑质外1/3处均明显低于对照组,而在尾状核头部的FA值与对照组无显著差异,在壳核高于对照组.结论常规MRI对MSA的诊断价值有限.MSA患者在黑质纹状体投射局部的FA值较正常人下降,提示其存在的病理改变.DTI可在活体无创地评价黑质纹状体投射的病变,有较高的应用价值和潜能.
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运用扩散张量成像技术初步探讨脑深部电极刺激治疗难治性强迫症的治疗机理
目的运用DTI技术比较7例难治性强迫症患者术前和术后脑白质的改变来探讨内囊前肢脑深部电极刺激的治疗机理.方法 7例接受内囊前肢脑深部电极刺激手术的难治性强迫症患者术前和术后分别行3T MRI和DTI检查,进行以体素为基础的部分各向异性(FA)和平均扩散率(MD)值比较,并进行配对t检验.结果在双侧额叶前部、内囊前肢、桥脑前上部和扣带回前部发现了明显的FA值下降和MD值增高,除了扣带回的MD值外其余部位的数值改变均具有统计学意义.结论深部脑电极刺激可能是通过破坏扣带回和额部的白质纤维素来达到治疗目的的.
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视神经脊髓炎皮质脊髓束与胼胝体的DTI研究
目的利用扩散张量成像(DTI)研究视神经脊髓炎(NMO)患者脑白质纤维束扩散异常的发生机制.方法对19例脑MRI正常的NMO患者及19例性别和年龄匹配的正常志愿者进行DTI检查.重建出皮质脊髓束(CST)和胼胝体,并测量其平均扩散率(MD)、分数各向异性(FA)、大本征值(λ1)和横向本征值(λ2-3).然后,分析大脑脚、内囊和侧脑室水平CST感兴趣区(ROI)的扩散指标的异常变化.结果与正常志愿者比较,NMO患者CST的MD(P＜0.001)和λ2-3(P=0.002)明显增加,而胼胝体的MD、FA、λ1和λ2-3 均无显著变化(P＞0.05).在NMO患者,沿着CST的ROI分析显示在大脑脚和内囊水平CST的MD和λ2-3明显增高,FA轻度降低,而λ1无显著变化.在侧脑室水平CST的所有扩散指标均无显著变化.结论 NMO患者脑白质纤维束表现为局部受累模式.继发于脊髓病灶的逆行性变性可能是NMO患者CST扩散异常的原因.
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胼胝体扩散指标对鉴别复发性视神经脊髓炎和复发好转型多发性硬化的价值
目的研究胼胝体扩散指标对鉴别复发性视神经脊髓炎(RNMO)和复发好转型多发性硬化(RRMS)的价值.方法对110例复发性脱髓鞘病患者行常规MRI和DTI检查,从中选择诊断明确的RNMO患者26例和RRMS患者31例进行分析.以正中矢状面分数各向异性(FA)图上的胼胝体作为感兴趣区(ROI),分别测量该ROI的平均扩散率(MD)、FA、大本征值(λ1)和横向本征值(λ2-3),并将其作为分类指标,观察这些指标对鉴别RNMO和RRMS的效果.结果 RNMO患者胼胝体的MD、FA、λ1和λ2-3 与RRMS患者明显不同 (P＜0.001).通过选取恰当的分类阈值(MD=9.31×10-4 mm2/s,FA=0.685;λ2-3 =4.98×10-4 mm2/s),利用胼胝体的MD、FA和λ2-3 可将这两组患者区分开,分类准确性分别达到92.98%,89.47%和91.23%.结论胼胝体扩散指标能够较为准确地鉴别RNMO和RRMS.
