基于高场强MRI的胎脑中央沟早期发育研究

发布时间：2017-09-29 08:11

  本文关键词：基于高场强MRI的胎脑中央沟早期发育研究

  更多相关文章： 胎脑 中央沟 7.0T MRI 可视化 早期发育 胎脑 中央沟 定量分析 早期发育 量化标准 胎脑 中央沟 早期发育 侧别差异 性别差异

【摘要】：人类胎脑的发育速度很快且变化非常明显,胎脑的发育和成熟涉及到许多平行的过程,最明显的包括神经细胞的迁移、沟回形成以及髓鞘化。脑沟的形成早于脑回,一些主要的脑沟可作为大脑不同发育阶段的标志。中央沟(central sulcus. CS)作为胎儿脑皮质发育最早的脑沟之一,由于其前、后区域结构和功能的重要性而被几乎全部胎儿脑皮质研究作为项目的重要研究内容之一,在临床胎儿脑部疾病诊断及优生优育工作中也具有重要意义。在医学影像学技术并不发达的条件下,通过胎脑标本对中央沟早期发育的研究,一般运用直观剖视的方法进行,早期只是对胎脑中央沟及周围的皮质发育进行观察和形态学描述。虽然之后超声技术得到了快速发展,但由于受空间分辨率、组织分辨率、气体等因素的影响,对胎儿脑沟回的研究结果显示,超声所观察到的脑沟回最早出现的时间明显晚于解剖学资料。胎脑磁共振扫描的应用提供了一种非侵入性、分辨率更高的胎脑研究手段,在临床及基础研究中的越来越广泛。由于胎脑标本的磁共振扫描可以较好地解决胎儿在母体中运动、母体呼吸及内脏运动、母体结构等原因产生的不利影响,能够提供比在体扫描更加清晰的MRI。应用胎儿脑标本的MRI进行脑沟研究,已成为胎儿脑皮质研究首选的技术手段,且高强场的MRI能够提供更加清晰的脑沟回图像。从现有的研究资料来看,以往对中央沟出现时间的记录差距较大,且现有的大多数标本研究只对脑沟形成进行了片断性的描述性研究,没有形成对中央沟早期发育的系统性研究结果,无法进行回顾性或追溯性研究。此类研究中,关于中央沟出现时间的记录从15孕周一直到27孕周,时间差距非常大。其原因可能与孕周的计算方法不同、研究方法和手段不同、判断的依据不同、以及影像资料的来源、尤其是清晰程度不同有关。另外,不同民族的差异,也可能是导致胎脑中央沟出现时间不同的原因。有关人脑侧别及性别差异的研究较多,且绝大多数研究证实成人脑结构存在侧别及性别差异,但此类差异从人脑发育的什么时间开始出现还没有统一的结论。除此之外,以往对于胎脑中央沟研究存在的最主要问题：一是对胎脑中央沟早期发育的描述性研究未能保留相关的图像资料,有的研究虽然保存有胎脑中央沟的图片资料,但不具备多角度、可视化条件下的研究分析：二是对胎脑中央沟早期发育的相关研究没有采用定量分析的方法,没有形成胎脑中央沟早期发育的系统性的、连续的数据资料,也就无法进行相关数据分析,无法从统计学的分析建立起判断胎脑中央沟出现的数据标准,这也是中央沟出现时间差异巨大的原因之一；三是在胎脑中央沟发育的早期是否已经出现了侧别和性别差异缺少研究。基于以上原因和问题,本项研究在胎儿发育时间上涵盖了胎脑发育早期的第11—22孕周的较大跨度的时间分布,通过对胎脑行7.0T高场强MR扫描以获取更为清晰的胎脑皮质发育断面图像,借助在国际上较为成熟的Amira4.1图像处理软件建立起各孕周胎脑的三维重建图像,从而建立起良好的胎脑中央沟早期发育的可视化平台,系统展示中央沟早期发育的形态变化趋势。利用图像处理软件的测量工作,对第11—22孕周中央沟的相关数据进行测量,获得中央沟发育早期的连续数据资料,并通过统计学分析初步建立判断胎脑中央沟出现时间的数据标准。利用图像处理软件的测量工作,获取第11—22孕周中央沟左、右侧及男、女性的相关数据,通过统计学分析判断中央沟发育早期是否存在侧别及性别差异。本项研究首次建立起中央沟发育早期的可视化研究平台,首次获得中央沟发育早期的相关数据资料,初步建立起判断胎脑中央沟出现的量化标准,并得到了胎脑中央沟发育早期侧别和性别差异研究结果。本项研究将大大地丰富了胎脑发发育早期的资料,为胎儿影像医学、胎儿临床疾病诊断及优生优育提供了较为可靠的解剖学依据。本项研究分为三部分：一、第11—22孕周胎脑中央沟早期形态的可视化研究；二、第11—22孕周胎脑中央沟早期发生和发育的定量分析研究；三、第11—22孕周胎脑中央沟发育早期的侧别和性别差异研究。第一部分：基于高场强MRI胎脑中央沟早期形态的可视化目的：通过对第11—22孕周胎儿脑标本7.0T磁共振扫描,建立起基于7.0T高场强MRI的胎脑中央沟发育早期的可视化研究平台,并通过软件重建出胎脑中央沟的整体形态。材料与方法：本研究收集了65例发育时间涵盖第11—22孕周、脑部发育正常的胎儿标本,综合妊娠记录中的相关信息、超声检查记录及3.0T MRI资料,经过严格筛选,共有45例胎儿标本最终被选入本项研究。获取全部45例胎儿脑部7.0T高场强磁共振仪扫描的MRI,选取最佳的胎脑断面图像导入Amira4.1软件,进行胎脑皮质外形的可视化三维重建。在重建后的胎上外侧面进行中央沟位置形态识别后,建立起第11—22孕周胎儿脑皮质发育早期及中央沟发育早期的可视化研究平台,分析在这一时间中央沟形态变化的特点。结果：获取了第11一22孕周胎儿脑部7.0T高场强MRI,重建出第11—22连续孕周胎儿脑皮质外形的三维立体图像,建立起中央沟发育早期的可视化研究平台。通过对该平台中胎脑上外侧面的研究发现,自第13孕周开始,在同一位置连续出现中央沟,虽然不同孕周中央沟的形态不同,但都稳定存在于标志线邻近。自第13孕周中央沟开始出现后,形态并不稳定,反映在这一时间脑皮质发育较为活跃。在第15——16孕周之后,中央沟的形态才比较清晰地展现出来。另一个外形变化较大的时期是18孕周前后,除有一定的深度外,其长度也有较大扩展。自第21—22孕周,中央沟的长度和深度变化不大,形态也相对稳定,其前方和后方出现中央前沟和中央后沟的雏形。从这一阶段中央沟发育的情况来看,中央沟整体形态多以直线为主,大多数的中央沟未与外侧沟相联通。结论：借助高场强胎脑标本MRI的脑中央沟可视化,可以系统展示中央沟的发生和早期形态发育,丰富了胎脑皮质发育的资料；本课题首次建立起胎脑中央沟的可视化研究平台,对于中央沟发生和早期发育研究具有很大价值；基于高场强胎脑MRI的脑中央沟可视化研究显示,中央沟在13孕周开始出现,早于以往研究。第二部分：基于高场强MRI胎脑中央沟早期发生和发育的定量分析目的：通过对第11—22孕周胎儿脑标本7.0T MRI中央沟的定量分析研究,建立起早期中央沟发育的、较为系统的定量分析数据,通过统计学的方法,分析中央沟早期发育的特点,探索建立胎脑发育初期中央沟出现时间的数值量化标准。材料与方法：选取45例第11—22孕周胎儿标本,经7.0T高场强磁共振仪扫描获取全部胎儿脑部的MRI,将脑皮质与脑脊液区分较清楚的每个标本的7.0T T2WI导入Amira4.1图像处理软件进行胎脑皮质的可视化三维重建。在重建后的胎脑外形的基础上,在对胎脑上外侧面中央沟进行位置形态识别,并借助Amira4.1图像处理软件上的测量工具,获取每个孕周胎脑中央沟的最大深度数值和最大长度数值。通过统计学处理,分析中央沟发育早期的变化特点和变化趋势,寻找中央沟发育早期发育相对缓慢的时期,并在此基础上探索建立中央沟出现的数值量化标准。结果：获得了第13—22孕周胎脑中央沟的最大深度数值和最大长度数值。统计学分析显示,胎脑中央沟最大深度的第一个快速发育期在第14—15孕周(P0.01),第二个快速发育期在第17—18孕周(P0.01)胎脑中央沟最大长度的第一个快速发育期在第13—14孕周(P0.01),第二个快速发育期在第16—18孕周(P0.05)。第15—16孕周是胎脑中央沟经因了第一个快速发育期之后的稳定期,或者称为平台期。第15孕周胎脑中央沟的最大深度和最大长度数据可以作为判断胎脑中央沟发生的定量分析标准。第15孕周胎脑中央沟的最大深度的均值为0.23cm,最大长度的均值1.12cm。结论：本研究基于高场强胎脑MRI建立的可视化平台,获取胎脑中央沟早期发育的相关数据,判断在中央沟发育早期存在快速发育期和发育平台期,并以第一个发育平台期初的中央沟数据作为中央沟发生的判断依据,即确定第15孕周的最大深度数值和最大长度数值可以作为判断中央沟出现的数值标准。本项研究首次尝试建立起了判断中央沟发生的量化标准,丰富了胎儿脑皮质发育的资料,对于中央沟发生和早期发育研究具有很大价值。第三部分：基于高场强MRI胎脑中央沟发育早期侧别及性别差异目的：通过对第11—22孕周胎儿脑标本7.0T MRI中央沟的定量分析研究,获取中央沟发育早期分侧别和分性别的相关数据,通过统计学方法的检测,初步判断中央沟发育早期侧别及性别差异的状况,完善胎儿脑早期发育的资料。材料与方法：选取45例第11—22孕周胎儿标本,经7.0T高场强磁共振仪扫描获取全部胎儿脑部的MRI,经Amira4.1图像处理软件进行胎脑外形的三维重建。在对胎脑上外侧面中央沟进行位置形态识别后,借助Amira4.1图像处理软件上的测量工具,获取每个孕周胎脑中央沟分侧别和分性别的最大深度数值和最大长度数值。通过统计学处理,判断中央沟发育早期是否存在侧别及性别差异。结果：获得了第13—22孕周胎脑中央沟分侧别和分性别的最大深度数值和最大长度数值。对各孕周胎脑中央沟的最大深度及最大长度数值建立的侧别配对数据进行两组间数据的差异性分析,结果显示P0.05。经对各孕周胎脑中央沟的最大深度及最大长度数值建立的性别配对数据进行两组间数据的差异性分析,结果显示P0.05。结论：基于高场强胎脑MRI建立的可视化平台,采用定量分析的方法获取胎脑中央沟发育早期(第13—22孕周)分侧别和分性别的相关数据,通过统计分析首次证实在中央沟发育早期不存在侧别和性别差异,对于中央沟早期发育研究及人脑侧别和性别差异研究具有很大价值。本课题的研究结果丰富了胎脑皮质发育的资料,为下一步查证中央沟出现侧别和性别差异出现的时间或孕周打下了坚实的基础。
【关键词】：胎脑 中央沟 7.0T MRI 可视化 早期发育 胎脑 中央沟 定量分析 早期发育 量化标准 胎脑 中央沟 早期发育 侧别差异 性别差异
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2;R714.5
【目录】：

• 中文摘要8-14
• 英文摘要14-23
• 符号说明23-24
• 第一部分 基于高场强MRI胎脑中央沟早期形态的可视化24-46
• 前言24-25
• 1 材料与方法25-30
• 2 结果30-33
• 3 讨论33-38
• 4 结论38
• 参考文献38-46
• 第二部分 基于高场强MRI胎脑中央沟早期发生和发育的定量分析46-68
• 前言46-47
• 1 材料与方法47-51
• 2 结果51-58
• 3 讨论58-62
• 4 结论62
• 参考文献62-68
• 第三部分 基于高场强MRI胎脑中央沟发育早期侧别及性别差异68-90
• 前言68-69
• 1 材料与方法69-73
• 2 结果73-77
• 3 讨论77-81
• 4 结论81
• 参考文献81-90
• 综述90-108
• 参考文献99-108
• 致谢108-110
• 攻读学位期间发表的学术论文目录110-111
• 学位论文评阅及答辩情况111-112
• 外文论文1112-118
• 外文论文2118-134

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本文编号：940884