磁共振弥散张量成像在内侧颞叶癫痫中的应用研究

发布时间：2020-10-26 18:59

　　 癫痫是一种常见的中枢神经系统疾病，其生理特征表现为神经元放电的异常兴奋和神经元活动的同步性增高，神经元放电的异常兴奋可导致局部脑组织的微环境发生变化，从而引起水分子的弥散运动发生变化。利用磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)可以提取、描述以及研究水分子的弥散各向异性，可以为癫痫的病理生理机制研究提供一种安全而有效的研究手段。 本文研究的癫痫类型为内侧颞叶癫痫（mesial Temporal Lobe Epilepsy, mTLE），其特征性病理基础是海马硬化，常规的影像学检查很难观察到与其症状相关的大脑结构异常情况，严重影响mTLE患者的临床诊断和治疗。由于海马神经元丧失，造成细胞间隙的增宽，从而改变水分子弥散运动程度，导致弥散各向异性和平均弥散系数的改变。因此，通过对DTI数据进行处理，可以获得mTLE患者结构形态受损区域的相关检测参数。本研究旨在通过3D T1结构像和DTI对mTLE患者进行多模态分析，结合灰质和白质两方面来观察mTLE患者大脑结构的异常改变。论文主要研究内容如下： 1.本研究采用偏微分方程(Partial Differential Equation, PDE)方法对DTI图像进行去噪处理。在P-M模型基础上，建立了选择性平滑扩散、定向扩散、四阶偏微分及全变分四种模型，分别对原始DTI图像和FA彩色张量图进行去噪，同时采用Tukey双权函数进行校正和性能测试。实验发现基于偏微分方程的图像去噪可以对图像进行连续域的建模，使得图像模型不依赖于图像边缘而得到了简化，操作快、精确而且稳定。 2.本研究采用了一种优化的基于体素形态学(Voxel-Based Morphometry, VBM)的数据处理方法，对mTLE患者进行灰质结构形态研究。所采用的优化算法能够对全脑体素逐一进行对比分析，可以检测出大脑灰质组织的局部差异，更加精确地探测脑灰质体积和密度的变异情况，从而客观、全面地来评价相应神经解剖结构的形态学差异。结果发现mTLE患者大脑的灰质结构形态学异常，双侧颞叶、双侧额叶、双侧丘脑的灰质体积比正常人低。 3.本研究采用基于纤维束追踪的空间统计（Tract-Based Spatial Statistics，TBSS）数据处理方法进行纤维追踪，对mTLE患者进行脑白质完整性的变异研究，并将灰质体积萎缩脑区和白质存在异常的纤维束进行空间相关分析。结果发现，mTLE患者的白质纤维束在脑干纤维、投射纤维、连合纤维、联络纤维和边缘系统纤维中存在不同程度异常；此外mTLE患者灰质和白质异常脑区有较高的相关系数和较强的空间分布一致性，尤其是在边缘系统。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：R445.2;R742.1
【部分图文】：

图 2. 1 神经元结构图量成像基本原理Felix Bloch和Edward Purcell在1946年分别独立地发现了核磁共振现号，同时将该原理最早用于生物实验，在物理学、化学方面也做出

（2.6）扩散张量矩阵 D一个3×3的对称正定矩阵，其中 xy 和 yx , xz 和 zx ， yz 和 zy 方向的弥散系数相等。弥散张量各分量如图2.2所示。图 2. 2 弥散张量各分量图

计算得出其特征值和特征向量。对于某个体其作特征值分解，可以得到特征值矩阵 D '1230 0' 0 00 0D 1 2 3E , , 定矩阵，因此它有 3 个正特征值，从大到小2 和3e ，这三个特征向量相互正交，对应于椭
【参考文献】

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本文编号：2857394