磁敏感加权成像及扩散峰度成像技术在复发缓解型多发性硬化诊断中的系列研究

发布时间：2017-12-15 12:22

  本文关键词：磁敏感加权成像及扩散峰度成像技术在复发缓解型多发性硬化诊断中的系列研究

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【摘要】：目的：本研究旨在应用磁敏感加权成像(Susceptibility-weighted imaging, SWI)技术对复发缓解型多发性硬化(relapsing-remitting MS,RRMS)患者与健康人脑静脉血氧含量和脑深部灰质核团铁沉积进行定量分析,并进一步探讨二者之间的相关性,同时利用磁共振扩散峰度成像(Diffusional kurtosis imaging, DKI)技术对RRMS患者与健康人脑深部灰质核团及白质微结构进行相关指标的测量和定量分析,以进一步探讨SWI与DKI技术在RRMS诊断与评估中的应用价值。材料与方法：本系列研究分为SWI检查组及DKI检查组。SWI检查组：42例以2010年修订版McDonald标准进确诊的RRMS患者,包括女性31例,男性11例,年龄25～62岁,平均年龄37.98±14.26岁：另招募年龄与性别相匹配的健康志愿者52例,其中男性13例、女性39例,年龄24～63岁,平均年龄37.40±11.68岁。采用1.5T超导磁共振扫描仪,使用头部8通道相控阵头线圈,进行常规MRI扫描及SWI检查。SWI原始数据上传至GE Advantage workstation 4.4工作站,利用Functool软件进行处理获得幅度图像(magnitude imaging, MI)和校正相位图像(corrected phase imaging, CPI),将获得的图像数据运用SPIN (signal process in neuroimaging)处理。在CPI上测量脑内静脉血及深部灰质核团相位值(phase value)。本研究测量的静脉包括：大脑内静脉(internalcerebral vein, ICV)、大脑中深静脉(deep middle cerebral vein, DMCV)、双侧基底静脉(basal vein, BV)与丘纹上静脉(superior thalamostriate vein, STV)。本研究测量的脑深部灰质核团包括：双侧尾状核头(head of the caudate nucleus, HCN)、苍白球(globus pallidus, GP)、壳核(putamen,PUT)、丘脑(thalamus, THA)、黑质(substantia nigra, SN)及红核(red nucleus, RN)、应用社会科学统计软件包SPSS20.0进行统计学分析,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,采用Spearman相关分析对各测量的静脉血相位值与其性别、年龄间进行相关性分析,不同静脉间的相位值采用单因素方差分析。采用独立样本的t检验对RRMS组和健康对照组之间各静脉血相位值差异进行对照分析。不同脑深部灰质核团间相位值采用单因素方差分析。用配对t检验分析各组灰质核团左、右侧差异,采用独立样本的t检验对RRMS组和健康对照组之间各核团相位值差异进行对照分析,采用Spearman相关分析健康对照组与RRMS患者深部灰质核团及脑内静脉血相位值的相关性。检验水平为α=0.05,P0.05表示差异有统计学意义,P0.05表示差异无统计学意义。DKI检查组：收集按McDonald标准(2010年修订版)进行确诊RRMS患者24例,其中男性2例,女性22例,年龄28～54岁,平均年龄37.42±6.98岁；另招募年龄与性别相匹配的健康志愿者28例,其中男3例,女25例,年龄27～55岁,平均年龄37.86±12.46岁。采用3.0T超导型磁共振成像仪,8通道相控阵头线圈进行常规MRI T1WI-FLAIR, T2WI、T2WI-FLAIR及DKI扫描。DKI原始数据输入GE Advantage Workstation 4.4工作站通过Functool处理软件进行处理，，b值选择0,1250,2500 s/mm2, DKI扩散敏感梯度场施加的方向(number of directions)选择15, b=0 s/mm2的图像数目(number of b0 images)选择2,获得各向异性分数(fractional anisotropy, FA),平均扩散率(medial diffusion ratio, MD)、平均峰度(mean kurtosis, MK)、轴向扩散率(axial diffusion ratio,DA)轴向峰度(axial kurtosis, KA)、径向峰度(radial kurtosis, KR)图像、径向扩散率(radial diffusion ratio, DR)。在健康组中,对照T2WI图像确定感兴趣区(region of interest, ROI),选择额叶白质(frontal lobe white matter)、顶叶白质(parietal lobe white matter)、枕叶白质(occipital lobe white matter)、颞叶脑白质(temporal lobe white matter)、胼胝体压部(splenium of corpus callosum,SCC)、胼胝体膝部(genuof corpus callosum, GCC)、内囊前肢(anterior limb of internal capsule, ALIC)、内囊后肢(posterior limb of internal capsule, PLIC)及丘脑(thalamus, THA)、尾状核头(head of the caudate nucleus, HCN)、苍白球(globus pallidus, GP)、壳核(putamen, PUT)设置感兴趣区,同时在RRMS患者脑内病灶、灶周正常表现脑白质(normal appearance white matter, NAWM)及对侧正常表现脑白质放置感兴趣区,除胼胝体膝、胼胝体压部外,均行对称方式放置两侧。RO1大小10-30个像素。分别测定每个ROI的FA值、MD值、DA值、DR值、MK值、KA值及KR值。应用SPSS20.0统计学软件包进行处理,各部位DKI参数以均数±标准差(x±s)表示进行表示,应用配对t检验分别比较左右侧对称部位DKI参数是否存在侧别差异,采用独立样本t检验分析RMS患者及健康对照组每个部位FA值、MD值、DA值、DR值、MK值、KA值及KR值的差异。采用单因素方差分析评价RMS患者病灶、灶周正常表现脑白质及病灶对侧正常表现脑白质FA值、MD值、DA值、DR值、MK值、KA值及KR值的差异,并使用LSD法进行两两比较,检验水平为α=0.05,P0.05表示差异有统计学意义。结果：1.健康人各组脑静脉血相位值左右侧之间无差异(P0.05)。各组脑静脉血相位值与性别、年龄间差异无统计学意义(P0.05)。健康人脑深部静脉中大脑内静脉的相位值(895.44±154.96)最高(P0.05),大脑中深静脉相位值(535.66±144.37)最低(P0.05)。2. RRMS患者基底静脉血相位值(590.85±211.09)、大脑中深静脉血相位值(344.43±139.27)、大脑内静脉血相位值(682.52±160.92)、丘纹上静脉血相位值(568.12±180.78)明显低于健康对照组(P0.05)。3.健康人右侧尾状核头相位值高于左侧尾状核头(2019±27.18、2016±32.10,P0.05),右侧苍白球相位值高于左侧苍白球(2012.67±37.88、2006.28±39.14,P0.05),右侧黑质相位值高于左侧黑质(1960.00±86.22、1939.08±56.59,P0.05),而丘脑、壳核、红核左右侧相位值无差异性(P0.05)。4.健康人脑深部各灰质核团的相位值性别间差异无统计学意义(P0.05),双侧各灰质核团中除尾状核、苍白球、壳核间无差异性外(P0.05),余灰质核团间相位值之间差异均有统计学意义(P0.05),其中以红核与黑质最低(1990.48±49.37,1960.00±86.22),丘脑最高(2045.17±18.94)。5.与正常对照组相比,RRMS患者除丘脑外,尾状核头、苍白球、壳核、黑质及红核相位值明显减低(P0.05)。6. RRMS患者基底静脉、大脑中深静脉与双侧壳核相位值存在明显负相关性(r=-0.377,P=0.012；r=-0.407,P=0.006),大脑内静脉与左侧壳核相位值存在显著负相关性(r=-0.374,P=0.012)。7.与健康对照组相比,RRMS患者额叶(0.390±0.055)、顶叶(0.400±0.054)、枕叶(0.426±0.069)、颞叶白质(0.420±0.064)及内囊后肢(0.690±0.040)FA值明显降低(P0.05),而额叶(0.968±0.080)、顶叶(0.931±0.075)白质、内囊前肢(0.948±0.095)、内囊后肢(0.908±0.050)MD值显著升高(P0.05),内囊前肢(0.885±0.091)、内囊后肢(1.131±0.106)MK值显著降低(P0.05),内囊前肢(1.651±0.147)DA值显著升高(P0.05),额叶(0.763±0.086)、顶叶(0.729±0.072)、颞叶白质(0.767±0.079)、内囊前肢(0.581±0.062)、内囊后肢(0.469±0.049)DR值及顶叶(0.953±0.068)白质MK值显著升高(P0.05),额叶(0.738±0.069)、枕叶(0.707±0.058)、颞叶(0.647±0.062)白质及内囊前肢(0.649±0.058)、内囊后肢(0.571±0.058)、胼胝体膝部(0.475±0.047)、胼胝体压部(0.457±0.074)KA值及顶叶(1.191±0.126)、枕叶(1.010±0.120)白质及内囊后肢(1.865±0.305)KR值显著降低(P0.05),而颞叶(1.173±0.179)白质KR值升高(P0.05)。8.与健康对照组相比,RRMS患者尾状核头(0.504±0.080,0.648±0.095)、丘脑(0.748±0.113,0.716±0.090)、苍白球(0.713±0.050,0.754±0.062)、壳核(0.592±0.063,0.805±0.056)MK值及KA值明显下降(P0.05),苍白球FA值(0.334±0.051)、MD值(1.036±0.106)、DA值(1.421±0.153)、DR值(0.857±0.102)及丘脑MD值(0.936±0.069)、DA值(1.263±0.123)显著升高(P0.05),尾状核头(0.414±0.078)、苍白球(0.645±0.085)、壳核(0.448±0.085)KR值、尾状核头DR值(0.758±0.026)及尾状核头(1.027±0.064)、壳核(1.064±0.071)DA值显著降低(P0.05)。9. RRMS患者病灶FA值(0.187±0.762)、MK值(0.468±0.144)、KA值(0.426±0.101)、KR值(0.521±0.193)与对侧NAWM及灶周NAWM相比明显降低,(P0.05),而MD值(1.905±0.502)、DA值(2.270±0.541)及DR值(1.722±0.494)显著升高(P0.05)。灶周NAWM与对侧NAWM比较FA值(0.385±0.081)、KR值(1.160±0.167)降低明显(P0.05)。结论：1.脑静脉血相位值间接反映了脑静脉血氧含量水平,利用SWI技术通过对脑静脉血相位值的测定可对脑组织缺氧进行定量评估。RRMS患者脑静脉血相位值明显低于健康对照组,脑组织处于相对缺氧状态。2.与健康对照者相比,RRMS患者脑内深部灰质核团存在铁过度沉积,而一些核团脑铁异常增多与其引流静脉血氧含量降低存在一定程度的关联。3.DKI能敏感发现RRMS患者NAWM以及灰质核团微结构改变,有望作为RMS早期诊断及病情评估的重要依据。
【学位授予单位】：大连医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R445.2;R744.51

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本文编号：1291954