结合自助法对磁共振波谱和T1 mapping数据的处理与应用

发布时间：2017-06-02 05:08

  本文关键词：结合自助法对磁共振波谱和T1 mapping数据的处理与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁共振成像技术(magnetic resonance imaging, MRI)是目前医学成像领域中兼具扫描无损伤性和图像高分辨率两大优点的成像技术,其中磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy, MRS)技术是探测活体组织代谢物唯一一种无损伤的手段。自从美国科学家Efron在1979年系统地介绍了自助法(Bootstrap)用于推导任意估计值的标准误差之后,近年来,Bootstrap方法已经在生物医学、金融、医学和外贸等多个学科领域有广泛的应用。本文分别将自助法中的残差自助法(Residual Bootstrap)和自体自助法(Wild Bootstrap)应用于MRS测量人脑Y-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GAB A)和T1 mapping的测量。基于Residual Bootstrap的磁共振波谱研究,首次将Residual Bootstrap方法结合到GABA含量测量的不确定度估计之中,并获得了较强的鲁棒性。首先用Siemens 3.0 T Verio磁共振扫描仪结合MEGA谱编辑技术(Mescher-Garwood point resolved spectroscopy, MEGA-PRESS)探测12名健康被试大脑前扣带回皮层(anterior cingulate cortex, ACC)和枕叶皮层(occipital cortex, OCC) GAB A的浓度,每人采集两次数据,两次采集时间相隔一周或以上。然后采用GABA分析工具Gannet并结合基于模型的Residual Bootstrap技术对个体和群体大脑ACC和OCC的GABA浓度进行分析。Residual Bootstrap将高斯拟合模型的残差进行重采样然后将重采样的残差和采集的数据重新高斯拟合。在个体研究中,OCC中GABA+的不确定度和变异系数(coefficient of variation, CV)值都要比ACC的小；而在群体研究中ACC中GABA+的不确定度比OCC的要小。但是相比于传统的高斯拟合分析,Residual Bootstrap方法在OCC和ACC区域都明显降低了CV值和不确定度。Residual Bootstrap在个体和群体大脑不同区域GABA浓度的检测中能够提供强健的不确定度估计。基于Wild Bootstrap的磁共振T1 mapping研究,首次将Wild Bootstrap方法用于不同地点不同磁共振扫描仪之间对水模和一位被试大脑不同区域T1值的不确定度比较估计。实验利用DESPOT方法分别在杭州市第一人民医院(site 1)和邵逸夫医院(site 2)两台不同的3.0 T磁共振扫描仪对不同浓度的聚乙烯比咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)溶液以及一个健康成年男性的颅脑进行多次扫描,之后利用Wild Bootstrap方法评估intra-和inter-site测量所得的T1值的不确定度。PVP溶液的T1测量和活体人脑组织数据都显示,T1越短,不确定度和CV值越小,即测量的可重复性越高。site 1的不确定度要比site 2的低,即site 1的扫描仪稳定性比较高。Wild Bootstrap可以用于多中心T1定量测量的研究。在intra-和inter-site中不确定度的测量也给T1测量的协议和参数优化提供了稳健的质量控制。
【关键词】：磁共振波谱 MEGA-PRESS 残差自助法 不确定度 T1 mapping 自体自助法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 缩写11-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.1.1 GABA的研究背景和意义13
• 1.1.2 T1 mapping的研究背景和意义13-14
• 1.2 研究现状14-18
• 1.2.1 磁共振波谱在GABA含量测定的应用15
• 1.2.2 Bootstrap方法在生物医学的应用15-17
• 1.2.3 T1值测量技术现状17-18
• 1.3 本文主要工作18-19
• 第2章 磁共振波谱和T1 mapping19-35
• 2.1 前言19-20
• 2.2 核磁共振物理原理20-25
• 2.2.1 原子核的自旋和进动20-21
• 2.2.2 核磁共振现象21-23
• 2.2.3 弛豫现象23-25
• 2.3 磁共振波谱和GABA谱编辑序列25-32
• 2.3.1 化学位移26-27
• 2.3.2 J耦合效应27-28
• 2.3.3 MEGA-PRESS序列28-32
• 2.4 T1 mapping原理和损毁GRE序列32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 基于Residual Bootstrap的磁共振波谱研究35-49
• 3.1 前言35-37
• 3.2 材料37
• 3.3 方法37-42
• 3.3.1 活体磁共振波谱扫描37-38
• 3.3.2 传统的数据处理与分析38-39
• 3.3.3 Residual Bootstrap方法分析39-42
• 3.4 结果42-46
• 3.4.1 GABA+和Cr拟合模型的拟合误差42-43
• 3.4.2 单位体积非Bootstrap和经Bootstrap方法不确定度的对比43-44
• 3.4.3 在个体和群体中对单位体积GABA+含量的研究44-46
• 3.5 讨论46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 基于Wild Bootstrap的磁共振T1 mapping研究49-61
• 4.1 前言49-50
• 4.2 材料50-51
• 4.3 方法51-54
• 4.3.1 磁共振T1 mapping的扫描51
• 4.3.2 DESPOT方法进行T1拟合和Wild Bootstrap分析51-54
• 4.4 结果和讨论54-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 总结与展望61-65
• 5.1 总结61-63
• 5.1.1 基于Residual Bootstrap的磁共振波谱研究61-62
• 5.1.2 基于Wild Bootstrap的磁共振T1 mapping研究62
• 5.1.3 全文总结62-63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-75
• 作者简介75-76

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6 关计添,刘国瑞;磁共振波谱在新生儿缺血缺氧性脑病中的应用[J];汕头大学医学院学报;2003年04期

7 刘强;~(31)P磁共振波谱回顾及其在肝脏等脏器中的临床应用[J];医学影像学杂志;2003年11期

8 赵海涛,陆军,张卓立,孙立军,魏光全,韩月东,常英娟,张劲松,宦怡;~(31)P磁共振波谱对心肌梗死能量代谢变化的评价[J];中国医学影像技术;2003年09期

9 赵继泉,梁碧玲;磁共振波谱的临床应用[J];医疗保健器具;2003年06期

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1 王韶卿;;基于31P磁共振波谱图的肝脏数据分类[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年

2 李坤成;;磁共振波谱在中枢神经系统疾病的应用[A];全国医学影像技术学术会议（CMIT-2004）论文汇编[C];2004年

3 刘强;王滨;武乐斌;;~(31)P磁共振波谱回顾及其在肝脏等脏器中的临床应用[A];庆祝山东省医学影像学研究所建所30周年学术论文专刊[C];2005年

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5 陈军;丁仕义;杜飞舟;;正常肝脏的~(31)P磁共振波谱正常值研究[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编（下册）[C];2006年

6 郜发宝;黄志兰;高元桂;方虹;赵海涛;索丽萍;毛松寿;;心肌缺血31-磷磁共振波谱的临床应用[A];第十届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1998年

7 杨丽;田荣华;;正常成人脑组织不同区域磁共振波谱代谢物比值分析[A];第十一次全国中西医结合影像学术研讨会暨全国中西医结合影像学研究进展学习班资料汇编[C];2010年

8 方虹;;脑内化合物分子扩散运动磁共振波谱研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

9 楼海燕;张敏鸣;张景峰;许顺良;;磁共振波谱评价脑缺血大鼠海马神经元损伤的实验研究[A];2006年华东六省一市暨浙江省放射学学术年会论文汇编[C];2006年

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1 陈吉;磁共振波谱鉴别轻度AD[N];医药经济报;2001年

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本文编号：414294