磁共振髓鞘水成像技术研究

发布时间：2020-04-09 00:15

【摘要】：磁共振髓鞘水成像对大脑白质中的髓鞘具有较高的敏感度和组织特异性,为检测白质纤维的完整性提供定量的依据,在临床诊断、预后等方面具有较为重要的价值。本文针对提高基于多梯度回波的髓鞘水定量计算在高空间分辨率下的稳定性,以及提高髓鞘水成像的扫描效率两大方面进行了技术方面的研究开发工作。针对基于多梯度回波的高分辨率髓鞘水成像的稳定性问题,本文提出了一种高空间分辨率髓鞘水及其他白质组分的成像方法,创新地引入了同时获得的组织磁敏感特性,不需要额外的数据采集来获得定量磁敏感图(QSM)。与低分辨率的直接复数拟合的方法相比,该方法得到的髓鞘水百分比图减小了部分容积效应,因而具有更多灰白质分界的细节,得到的高分辨率定量髓鞘水百分比(myelin water fraction,MWF)与各组分频率偏移图将层面内的分辨率提高了 4倍,并具有较高的稳定性。此外,为提高基于该序列的髓鞘水成像扫描速度,本文首次提出了成组联合非线性求逆重建方法(gJNLINV)这一无校准并行成像方法,并在4倍降采样的多梯度回波k空间数据中得到验证。利用gJNLINV重建的4倍加速图像得到的定量髓鞘水百分比(MWF)接近于全采样的金标准,且大幅提高了重建计算的效率,也显著缓解了线圈空间敏感度不连续的问题。本文创新性地提出了一种结合并行成像技术的快速直接髓鞘水成像技术,称为wave-CAIPI ViSTa。它可提供8倍的扫描加速,使覆盖全脑范围的扫描在15分钟内完成,并且依然保持了较高的图像质量和足够高的空间分辨率。此外,该项研究也提出了一种针对wave-CAIPI并行成像技术的填零重建法,并证明了它能有效降低残余wave PSF伪影,展示了它在wave-CAIPI ViSTa成像中的重要作用。
【图文】：

示意图,轴突,髓鞘,示意图

图２．１髓鞘化轴突（ａ）与未髓鞘化轴突（ｂ）的神经冲动传导路径示意图。逡逑围yL经系统的髓鞘层被施旺细胞的细胞质所包围，左图中箭头代表外侧轴系膜。逡逑图２．２右图中的箭头所指为少突细胞，与左图相比，少突细胞的细胞质远少于施旺逡逑细胞。逡逑髓鞘本质上是细胞膜结构的一种延展。它是一个沿着同心圆向外的蛋白逡逑质－脂质－蛋白质－脂质的周期性结构。对图２．２右图的中枢神经细胞进行局部放大逡逑（３５００００倍）后可以清晰地观察到髓鞘的这种片层结构（图２．３）。图中可以清晰地逡逑看到髓鞘呈现明暗交替的结构形式。由于髓鞘由施旺细胞或少突细胞卷绕而来，逡逑因此能比较容易理解其结构组成。暗线代表被压合在一起的细胞膜内侧蛋白质逡逑层；亮部（称为周期内线，Ｉｎｔｒａｐｅｒｉｏｄ邋Ｌｉｎｅ，白色箭头）则代表没有被压合在一起的逡逑８逡逑

截面图,髓鞘,轴突,周期内线

逦第２章相关研究工作概述逡逑0W逡逑图２．２髓鞘化的周围与中枢神经细胞的电镜截面图。引自［２７］中的图１０．４与１０．７。逡逑图２．３放大后的中枢神经细胞髓鞘结构。引自［２７］中的图１０．６。逡逑细胞膜外侧蛋「１，在高倍放大Ｋ可以观察到它由两层结构组成，说明细胞膜外侧没逡逑有被压合。逦．逡逑在周围神经系统中，，施旺细胞的质膜首先开始缠绕轴突，并形成一个可与神经逡逑细胞表面发生物质交换的双层膜结构，该结构被称作轴系膜。而后轴系膜开始以逡逑螺旋形式环绕轴突，施旺细胞内部的细胞质表面被压紧，成为髓鞘结构中的暗线，逡逑而两层施旺细胞外表面则成为髓鞘中的较亮部分（周期内线）。图２．４中（Ａ）到（Ｄ）逡逑展示了周围神经系统的髓鞘化过程。在中枢神经系统，髓鞘由少突细胞生成，其过逡逑程与周围神经系统类似，也具有螺旋形缠绕的过程。一个少突细胞T以同时髓鞘逡逑化４０根以上的轴突［３８］。逡逑９逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R445.2;R744.5

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