人脑GABA-MRS测量中组织成分及大分子的影响研究

发布时间：2017-04-20 10:07

  本文关键词：人脑GABA-MRS测量中组织成分及大分子的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：GABA(γ-Aminobutyric acid,γ-氨基丁酸)是人脑中一种主要的抑制性神经递质,在脑功能和能量代谢中具有很重要的作用。GABA在人脑中含量很低,采用磁共振波谱(MRS)进行测量得到的结果会受诸多因素影响。本文主要研究了组织成分及大分子两个方面因素对GABA波谱测量的影响,包含三方面的内容：1.感兴趣容积内大脑组织成分比例计算利用C++编程实现了在大脑磁共振高分辨结构像基础上计算任意角度和大小的波谱定位感兴趣容积中的组织成分的算法。核心思想是,将波谱定位时的人体坐标系转换为高分辨结构像数据域下矩阵坐标系,得到感兴趣容积模板,投影到分割图像上,依次计算组织成分比例。2.前扣带回中GABA含量与组织成分之间的相关性GABA在人脑组织成分中的分布非常不均匀,同时在不同的脑区分布也具有很大差别。该部分研究旨在探究前扣带回中GABA+含量(GABA+大分子)与组织成分差异之间的相关性。采用J差分谱编辑技术对前扣带回脑区中三个相邻感兴趣容积内GABA含量进行测量,并对其进行组织成分分析。研究结果显示,前扣带回中三个感兴趣容积具有显著不同的灰白质比例,GABA+含量与灰质比例成正比例相关(r=0.425,p=0.007)。线性回归分析显示,GABA+在灰质中的含量是白质中含量的1.72倍。在进行与GABA含量有关的研究中,灰白质的比例会影响实验结果,因此此类研究中进行组织分析及矫正是必要的。3.人脑GABA磁共振波谱测量中大分子影响的研究J差分谱编辑技术己广泛用于人脑GABA检测,利用MEGA-PRESS序列可以有效编辑3.02 ppm GABA信号。由于相似的化学位移和J耦合作用,大分子(macromolecule, MM)信号在3.0ppm也被编辑,测量得到的GABA信号中包含一部分MM信号(GABA+MM)。对称谱编辑技术可以有效抑制大分子,但该方法对编辑脉冲的频率选择性要求较高,因此对称谱编辑技术中编辑脉冲持续时间一般较长。本研究将MEGA-PRESS序列中编辑脉冲持续时间由14 ms增加到20ms,回波时间(TE)由68 ms增加到80 ms,分别测量GABA+与对称谱编辑技术抑制大分子后的GABA。研究结果显示,在较长编辑脉冲作用时间和较长TE条件下,GABA含量比GABA+含量低27%。长编辑脉冲持续时间可以有效提高编辑脉冲的频率选择性,更好地实现对称谱编辑技术抑制大分子,有助于消除人脑GABA含量中大分子信号干扰的影响。纯GABA含量测量,可更准确地分析GABA在人脑中的代谢过程、以及GABA含量与各种疾病和功能认知反应之间的相关性。
【关键词】：γ-氨基丁酸 磁共振波谱 J差分谱编辑技术 组织成分分析 大分子 对称谱编辑
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2;R338
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 符号说明13-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 磁共振波谱简介16-17
• 1.2 GABA应用简介17
• 1.3 论文的研究背景及内容17-20
• 第二章 单体素磁共振波谱的技术要点20-30
• 2.1 ~1H MRS定位原理20-21
• 2.2 ~1H MRS定位的影响因素21-25
• 2.2.1 射频脉冲21-23
• 2.2.2 梯度23-24
• 2.2.3 化学位移错位24-25
• 2.3 影响波谱质量的因素25-30
• 2.3.1 灵敏度25-26
• 2.3.2 磁场均匀度和匀场26-27
• 2.3.3 水抑制27-29
• 2.3.4 外部容积饱和29-30
• 第三章 人脑组织成分MR分析30-40
• 3.1 研究背景与目的30-34
• 3.1.1 人脑组织成分构成30-31
• 3.1.2 Dicom数据类型31-33
• 3.1.3 西门子MRS数据类型33-34
• 3.1.4 研究目的34
• 3.2 人脑组织成分计算算法的研究34-37
• 3.2.1 读取高分辨结构像文件34-36
• 3.2.2 读取波谱数据36
• 3.2.3 人体坐标系转换为矩阵坐标系36-37
• 3.3 结果与讨论37-40
• 第四章 前扣带回GABA含量与组织成分差异性的相关性研究40-49
• 4.1 研究目的40-41
• 4.2 材料和方法41-44
• 4.2.1 实验对象41
• 4.2.2 数据采集41-42
• 4.2.3 数据后处理42-43
• 4.2.4 GABA标准化43-44
• 4.2.5 统计分析44
• 4.3 结果44-46
• 4.4 讨论46-49
• 第五章 人脑GABA磁共振波谱测量中大分子影响的研究49-56
• 5.1 研究背景49-50
• 5.2 材料和方法50-52
• 5.2.1 实验对象50-51
• 5.2.2 数据采集与后处理51-52
• 5.3 结果52-53
• 5.4 讨论53-55
• 5.5 结论55-56
• 第六章 总结与展望56-57
• 参考文献57-62
• 附录62-63
• 致谢63

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