正常成人胼胝体计算神经影像解剖学及弥散张量成像研究

发布时间：2020-11-09 07:17

　　 研究背景：胼胝体是位于大脑纵裂底部的宽厚纤维束板，连接左右两侧大脑半球的横行神经纤维束，是大脑半球中最大的连合纤维。主要参与脑半球之间的信息交流和整合两侧半球的活动，包括组织双手运动、统一感觉、记忆和检索、语言和听觉功能、尤其对视觉信息的传递有重要的意义。以往对胼胝体的研究处于大体形态，随着磁共振相关技术的发展，对其微细结构的研究逐步被广泛应用。磁共振成像的新技术弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging）反映了大脑白质纤维束中水分子弥散的方向依赖特性，后处理可以产生多种图像观测，如VRAI、ADC、FA等，其中FA和ADC是最重要的测量指标，FA图像可以显示大脑白质纤维的结构和各向异性特征，ADC表示MRI成像体素内水分子单位时间内扩散运动的范围，其值越大，说明水分子扩散能力越强，这样就为胼胝体在内的大脑白质纤维的定量研究提供了可能。胼胝体的弥散张量成像已被广泛用于早期脑发育、脑正常老化及脑功能侧化等研究，但是DTI不能提供相邻体素之间白质纤维是如何连接的。随着计算机软件的不断开发和利用，人们利用DTI所获得的数据进行大脑白质纤维成像，即为弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT），DTT是DTI技术的进一步发展，它可以辨认大脑内的特殊纤维通道及其相互之间的连接。由于DTT是新近应用的磁共振弥散成像技术，其名称尚欠统一，例如有称为纤维跟踪技术（fiber tracking）或白质纤维束成像（tractography）等。 近年来的神经成像方法，包括静息态功能连接MRI（fcMRI）和弥散张量成像（DTI）已经被用来评估脑功能和结构的网络连接，相比过去有更多的综合评价关于神经系统的分布。脑功能与结构的性别差异研究是目前研究热点。本研究先根据hofer对胼胝体DTI的分区，测量40例正常成人胼胝体及亚区面积与年龄相关性及性别差异，再通过弥散张量成像测量40例正常成人胼胝体膝部及压部ADC及FA值，分析其性别及年龄的差异，为进一步研究提供参考。最后通过对一例正常成人的胼胝体行纤维束成像，直观的在活体显示胼胝体纤维的连接，为解剖学教学、科研以及立体定向外科、介入放射治疗等提供可视化模型，具有一定的临床应用价值。 第一部分正常成人胼胝体及亚区的面积与性别差异性研究 目的：探讨正常成人胼胝体及亚区的面积与年龄的相关性，以及胼胝体面积及亚区面积的性别差异。 方法：将40例JEPG格式的正中矢状位图像导入Photoshop CC，利用“磁性套索”和“切片工具”在正中矢状位图像上分割胼胝体亚区，再利用“磁性套索”工具将自动测得各亚区像素值，经过换算得到其面积mm2。 结果：男性胼胝体总面积及亚区面积均大于女性，两性别之间差异均无统计学意义；以正中矢状位端脑面积为协变量对不同性别胼胝体及亚区面积的协方差分析显示男女胼胝体总面积及一区、四区面积差异有统计学意义；男性胼胝体四区面积与年龄呈显著直线负相关（P0.01）,且其直线回归的R2值（0.309)最大，男性胼胝体总面积及一区、二区、三区、五区面积与年龄无相关性；女性胼胝体四区与年龄呈直线负相关（P0.05），且其直线回归的R2值（0.247）最大，女性胼胝体总面积及一区、二区、三区、五区面积与年龄无相关性；男女总体胼胝体一区面积与年龄呈直线与曲线负相关（P0.05），四区面积与年龄呈显著直线与曲线负相关（P0.01），且四区面积与年龄相关的直线回归的R2值（0.265)与曲线拟合的R2值(0.265)最大，总体胼胝体总面积及二区、三区及五区面积与年龄无相关性。 结论：通过对胼胝体及其亚区面积与年龄相关的时序性变化以及男女性别差异研究，发现正常成人胼胝体面积及亚区面积随年龄增长萎缩可能存在选择性，为胼胝体形态学及神经心理学研究提供参考。 第二部分正常成人胼胝体膝部及压部弥散张量成像研究 目的：探讨正常成人胼胝体膝部及压部弥散张量成像指标变化规律及性别差异。 方法：将40例正常成年人正中矢状位DTI图像导入FUNCTOOL软件，测量正中矢状位胼胝体膝部及压部的FA值、ADC值。 结果：不同性别的胼胝体膝部及压部FA值、ADC值差异均无统计学意义。不同年龄组膝部FA值差异有统计学意义，不同年龄组压部FA值差异无统计学意义；不同年龄组膝部及压部ADC值差异均有统计学意义。正常成人胼胝体膝部、压部FA值与年龄呈负相关；正常成人胼胝体膝部、压部ADC值与年龄呈正相关。 结论：胼胝体膝部和压部FA值与年龄呈负相关，表明随年龄增长白质髓鞘化增加。胼胝体膝部和压部的ADC值与年龄呈正相关，表明随年龄增长，水分子弥散运动越强。本研究对胼胝体膝部及压部从部分各向异性及表观弥散系数来分析不同性别及不同年龄间的差别，为进一步反映脑组织微观结构及完整性提供参考。 第三部分胼胝体的磁共振弥散张量纤维束（DTT）成像 目的：通过计算机后处理追踪胼胝体的纤维束三维可视化图像。 方法：选取1例成年志愿者（经知情同意），右利手，男27岁。临床门诊体检无神经、精神系统疾病及家族史，且常规磁共振检查未见明显异常。应用单次激发自选回波平面序列行矢状位DTI扫描。头颅正中矢状位DTI扫描数据自动传入HPxw8400Workstation，点击FUNCTOOL进入弥散张量图像后处理界面。通过EPI失真校正，手动选取FA图胼胝体解剖区域，点击SetSeedROI，然后点击Tracking，即追踪胼胝体白质纤维束在整脑的显示，得到方向编码彩色图，以横断面、冠状面、矢状面为参考。 结果：通过后处理工作站软件行DTT纤维束追踪，清晰显示胼胝体的形状和结构。由于胼胝体主要含有左右走形的纤维束，在彩色编码部分各向异性图上呈现红色，易于辨认，尤以正中矢状面最为清晰，形态略呈半月形。并通过改变不同方向来观察胼胝体纤维束追踪的图像，从上面、底面、左侧面、右侧面、前面、后面来显示。 结论：DTT尽管受数据采集、数据处理等多种因素的影响，但是作为一项快速发展的技术，具有广阔的临床应用前景。通过对大量脑白质纤维束的研究，绘制大脑白质纤维束图谱，从而更有利于病灶定位，更好的为神经外科手术的制定和介入放射治疗的规划提供一定的应用价值，同时也为解剖学教学提供标准活体可视化模型。
【学位单位】：蚌埠医学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：R445.2;R338
【部分图文】：

在正中矢状位图像上，利用“磁性套索”工具从胼胝体嘴下缘开始，沿端脑皮质外缘（包含硬脑膜）与胼胝体上界对其进行手动分割，软件将自动得出面积。利用“切片工具”在正中矢状位图像上分割胼胝体亚区，再利用“磁性套索”工具将自动测得各亚区像素值，经过换算得到其面积 mm2（图 2）。

图 2 Hofer’s 五分法划分胼胝体（I 区:前额叶；II 区:运动前区和辅助运动；III 区:运动；IV 区:感觉；V 区:顶叶、颞叶和枕叶）Figure 4 Hofer’s Five points method to divide the corpus callosum（I:prefrontal; region II:premotor and supplementary motor; region III: motor; region IV: sensory; region V:parietal,temporal, and occipital.）1.4.5 统计分析结果以平均数±标准差表示，采用 SPSS 17.0 统计软件进行分析。男女性胼胝

DWI 为层厚 6.0mm，层间距 1.0mm，TR 5000ms，TE 82ms，定位。应用单次激发自选回波平面序列行矢状位 DTI 扫描，Cal Scan、obl DTI 15 进行，以垂直于横断位基底节层面定位磁场方向扫描，b 值为 1000s/mm2，扫描时间 136s；扫描参间距 0mm，TR 8000ms，TE 100ms，FOV 24cm×24cm。理E 后处理工作站上利用 AW Volumeshare 2 选择 DTI 序L 进入后处理界面，第一步，点击 Diffusion Tensor 按钮，Apply变形；第二步，调阈值，最大值设为最右边，移动最小值滑脑实质被绿线覆盖（图 1）。第三步，点击 COMPUTER 计算图(fractional anisotropy, FA)与彩色编码各向异性图(Colonisotropy，ColFA)（图 2、3）。
【参考文献】

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本文编号：2876083