高场磁共振成像技术在实验性脑积水模型中的应用

发布时间：2020-06-29 19:22

【摘要】： 背景和目的 脑积水是临床神经外科一种较为常见的疾病,其特征性的表现是脑室系统和／或蛛网膜下腔的病理性扩大。本研究目的是探讨无创性磁共振成像对脑积水严重程度的评价,通过图像处理技术寻求一种评价脑积水严重程度的最佳参数。 材料与方法 实验选用普通杂种犬18只,体重12-15Kg,雌雄各9只。在犬脑枕大池注入25%高岭土悬浊液(0.5ml/kg)制成脑积水模型。使用3.0特斯拉高场磁共振成像仪对正常犬和脑积水犬分别行高分辨薄层成像。创建了一套动物脑组织模板,使用SPM软件全自动分割出全脑及脑室系统,统计所有犬脑体积和各脑室容积并三维重建全脑和脑室系统。使用“室脑比”和“埃文斯比率”对所有犬脑进行评价,对比分析两种参数之间的关系,并通过理论模型进行讨论。 结果 最终成功脑积水模型急性期组四只,慢性期组四只,正常对照组三只。创建的犬脑“类组织概率模板”正确分割出不同的犬脑组织(脑灰质、白质和脑室系统)。全脑体积与脑积水进展时间、“室脑比”及“埃文斯比率”不存在相关性(R0,R2=0.3853；R0,R2=0.0937：R0,R2=0.0582)；脑室总容积与“室脑比”和“埃文斯比率”的相关度非常高(R0,R2=0.9803；R2=0.8703)；“室脑比”和脑积水进展时间的相关度(R0,R2=0.2564)要高于脑室总容积与进展时间的相关度(R0,R2=0.1894)；“埃文斯比率”与脑积水进展时间的相关度(R0,R2=0.2987)大于“侧脑室前角最大跨度B”与脑积水进展时间的相关度(R0,R2=0.2743)；“埃文斯比率”与“室脑比”呈正相关(R0),相关度高(R2=0.8268)。从脑积水建模4天到60天,“埃文斯比率”变化范围为0.19-0.48,改变了0.29；“室脑比”变化范围为0.021-0.233,改变了0.212,“室脑比”的变化率(0.212／0.021)要大于“埃文斯比率”的变化率(0.29／0.19),前者约为后者的6.6倍。理论模型的“室脑比(v／V)”与“全脑体积”的相关度(R2=1)高于“埃文斯比率(l／L)”与“全脑体积”的相关度(R2=0.9577),并随着脑积水严重程度的加深,埃文斯比率与脑室扩大的相关性在逐渐下降。全脑的三维图像显示随着脑积水程度的加重,脑室不断扩大,大脑表面的沟回明显变浅。 结论 采用在犬脑枕大池注射白陶土悬浊液建立脑积水模型的方法是可行的。创建的脑“类组织概率模板”并使用SPM软件对犬脑不同组织结构(脑灰、白质和脑室系统)进行了成功分割和体积测量；与“埃文斯比率”相比,“室脑比”对脑室容积变化更为敏感；在轻度脑积水情况下,“埃文斯比率”可近似替代“室脑比”描述脑积水的严重程度,在重度积水情况下,“埃文斯比率”不能准确描述脑积水的严重程度。磁共振薄层高分辨成像结合图像后处理技术能够三维活现脑积水所致犬脑组织形态与结构改变。 背景和目的 脑积水是临床神经外科一种较为常见的疾病,其特征性的表现是脑室系统和／或蛛网膜下腔的病理性扩大。本研究目的是探讨无创性磁共振弥散张量成像在揭示实验性脑积水中脑白质损伤的发展变化规律中的应用价值。 材料与方法 实验选用普通杂种犬18只,体重12-15Kg,雌雄各9只。选择在犬脑枕大池注入25%白陶土悬浊液(0.5ml/kg)制成脑积水模型。使用3.0特斯拉高场磁共振成像仪对犬全脑进行弥散张量成像。测定犬侧脑室上壁、胼胝体和侧脑室两侧白质区域三个部位感兴趣区的ADC值和FA值。采用神经纤维束追踪方法显示不同严重程度脑积水犬的侧脑室周围主要白质神经纤维束走行。成像结束牺牲实验动物,取全脑用10%福尔马林进行固定,制作犬脑病理切片并做HE染色。 结果 最终成功脑积水模型急性期组四只,慢性期组四只,正常对照组三只。脑积水犬侧脑室上壁急性期组ADC平均值(1212.67±35.06)明显高于正常对照组(900.13±30.24),差异有显著统计学意义(P=0.000,P0.05)；慢性期ADC平均值(1036.43±51.75)有所下降,但仍高于正常对照组；急性期FA平均值(353.41±1.34)下降,低于对照组(391.46±0.62),差异有统计学意义(P=0.049,P0.05),慢性期FA平均值(370.65±6.67)有所恢复,但仍低于正常对照组。急性期组胼胝体ADC平均值(1199.31±221.89)略高于对照组(1180.87±193.10),慢性期组ADC平均值(1425.21±168.40)进一步升高,但与正常组差别无统计学意义(P=0.230,P0.05)；急性期组胼胝体FA值(412.21±55.03)下降,低于对照组(438.09±61.38),慢性期FA值(385.74±24.26)进一步下降,但与正常对照组差别无统计学意义(P=0.304,P0.05)。脑积水组犬侧脑室两侧旁白质神经束ADC平均值随脑积水发展时间稍降低,但急性期组(738.29±4.26)、慢性期组(711.1±44.36)与正常对照组(749.78±13.56)差别无统计学意义(P0.05)；急性期组FA平均值(647.42±11.65)略高于正常对照组(637.46±0.84),慢性期(628.98±7.73)稍下降,与正常对照组(637.46±0.84)差别无统计学意义(P0.05)。纤维束追踪显示急性期胼胝体随侧脑室扩大形态和走行发生明显改变,部分区域纤维束出现断裂；慢性期胼胝体大部分神经纤维束明显断裂消失。靠近扩大侧脑室两侧旁的皮质脊髓束和其它神经纤维束主要表现为受扩大脑室挤压膨胀拉伸。病理显示急性期脑室周围有炎性反应伴组织水肿明显；慢性期炎性反应减弱伴胶质增生,并可见脑室周围白质纤维断裂、扭曲、皮层神经元轻度变性。 结论 磁共振弥散张量成像的ADC和FA参数的变化,可以很好地反映脑积水不同进展阶段侧脑室周围组织受损状况,尤其是弥散张量纤维束成像更是无创地活现了脑积水造成的白质神经纤维束受压推挤、走行改变,甚至断裂消失。磁共振弥散张量成像相关参数变化和弥散张量纤维束成像提供的脑积水扩大侧脑室周围神经纤维束的形态变化有助于下一步结合脑积水症状和神经行为学变化更好理解脑积水的病生理学发生机制。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R742.7;R445.2
【图文】：

在5分钟内注入25%高岭土悬液0.5ml瓜g，注射后保持俯卧头低位15min，见图1。严密缝合硬膜，逐层缝合肌层及表皮，使用无菌辅料包扎。手术后三天内每日肌注庆大霉素一次，每次Znil。图1脑积水模型建模位置示意，红色箭头所指位置为犬枕大池。2.2磁共振成像检查动物成像使用西门子 3.0TTrioTim扫描仪，成像线圈使用8通道膝关节线圈，相关设备见图2。

磁共振成像设备

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 林瑶;田捷;;医学图像分割方法综述[J];模式识别与人工智能;2002年02期

2 张卫东,梁碧玲,叶瑞心,黄穗乔;不同弥散强度对脑组织ADC值及FA值测定的影响[J];中国医学计算机成像杂志;2004年02期

本文编号：2734241