MRI定量磁化率成像(QSM)在帕金森病诊断中的应用研究

目的:利用MRI定量磁化率成像(QSM),分析帕金森病(PD)患者各基底核团磁敏感值的变化特点。方法:选取2021年1月—2023年12月在宁夏回族自治区人民医院确诊的PD患者15例为PD组,选择同期性别及年龄匹配的健康志愿者20例作为健康对照组。所有患者均进行QSM,在QSM图像上测量所有受试者双侧尾状核头、苍白球、壳核、红核、黑质及双侧小脑齿状核的磁敏感值。采用独立t检验比较PD组与健康对照组各灰质核团磁敏感值的差异。结果:PD组患者与健康对照组的双侧尾状核头、双侧苍白球、双侧壳核、左侧齿状核的磁敏感对比,差异均无统计学意义(P>0.05),PD组患者双侧黑质、红核的磁敏感值较健康对照组升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。PD组患者的右侧小脑齿状核磁敏感值较对侧升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:QSM成像能够作为一种无创方法对PD患者脑组织铁含量进行定量测量。PD患者红核、黑质区域的磁敏感值较正常对照组明显升高。QSM为PD患者的早期诊断提供了可靠的影像学依据,对患者病情评估、治疗方案的选择具有重要意义,在临床中具有重要的临床应用价值。

联合扩散峰度成像及定量磁化率成像评价脑瘫伴视觉障碍患儿视通路微观结构损害的初步研究

目的:通过联合应用MRI扩散峰度成像(DKI)和定量磁化率成像(QSM),探讨DKI和QSM评价脑性瘫痪(脑瘫)伴视觉障碍患儿视通路微观结构改变的价值。方法:对30例脑瘫伴视觉障碍患儿(患儿组)及30例健康儿童(对照组)分别行常规MRI及DKI、QSM扫描,测量和对比2组视神经、外侧膝状体、视放射和视皮质区ROI的平均峰度(MK)值、部分各向异性(FA)值、平均扩散率(MD)值及磁化率的差异。结果:2组在视神经、外侧膝状体、视放射和视皮质区域测量的MK值差异均有统计学意义(均P<0.05);2组在视神经、外侧膝状体和视放射区域测量的FA、MD值差异均有统计学意义(均P<0.05);2组在外侧膝状体、视放射区域测量的磁化率差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论:联合DKI和QSM能定量评估脑瘫伴视觉障碍患儿视通路各区域中微观结构的变化,从而为无创性评估脑瘫患儿视通路损害提供重要的影像学依据。

定量磁化率成像在帕金森病研究中的应用

帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是全球第二常见的神经退行性疾病,随着人口老龄化,它日益成为严重的公共健康问题。黑质纹状体多巴胺能神经元数量减少、神经传递下降被认为是PD的核心病理特征,但仅在黑质的多巴胺能神经元数量减少50%~60%时,临床上才出现肌强直,运动减少及震颤等运动症状,因此,PD的早期诊断存在一定困难。即使在典型的PD病例中,与病理诊断相比PD临床诊断的准确率只有74%~84%。

基于定量磁化率成像评估的脑小血管病患者灰质核团铁沉积情况及其与认知功能的相关性分析

目的基于定量磁化率成像(QSM)评估脑小血管病(CSVD)患者灰质核团铁沉积情况,分析其与认知功能的相关性。方法回顾性连续纳入2016年12月至2022年11月于首都医科大学宣武医院神经内科门诊就诊的CSVD患者和2022年9月至11月首都医科大学宣武医院放射与核医学科既往其他研究招募的健康对照者。收集和比较CSVD患者和健康对照者一般资料,包括年龄、性别、既往史(高血压病、糖尿病、高脂血症)、吸烟、饮酒和蒙特利尔认知评估(MoCA)量表评分。收集所有CSVD患者和健康对照者头部MRI,包括三维T1加权成像、QSM、T2加权成像及液体衰减反转恢复(FLAIR)序列成像。根据CSVD患者头部MRI评估相关影像学特征及CSVD总负荷评分,将患者分为CSVD轻微(CSVD-m)组和CSVD严重(CSVD-s)组;健康对照者为对照组。基于QSM获取所有CSVD患者及健康对照者灰质核团磁化率值。采用单因素协方差分析及Bonferroni校正比较3组灰质核团磁化率值,对差异有统计学意义的灰质核团的磁化率值与MoCA量表评分进行Spearman相关性分析。结果共纳入CSVD患者61例,其中CSVD-s组29例,CSVD-m组32例;对照组共纳入健康对照者32名。(1)CSVD-s组、CSVD-m组和对照组年龄、性别、高血压病、糖尿病、高脂血症、吸烟、饮酒差异均无统计学意义(均P>0.05)。CSVD-s组、CSVD-m组MoCA评分低于对照组[25.0(22.5,27.5)分、27.0(25.0,29.0)分比28.0(27.0,29.0)分,H=15.006,P<0.01]。CSVD-s组与CSVD-m组脑微出血、脑白质高信号、血管周围间隙影像学特征分布差异均有统计学意义(均P<0.05)。(2)3组间左侧壳核(F=4.790)、苍白球(F=12.896)、海马(F=3.904)及右侧壳核(F=36.278)、苍白球(F=39.449)、尾状核(F=6.797)、丘脑(F=6.525)磁化率值差异均有统计学意义(均P<0.05)。Bonferroni校正后,CSVD-s组左侧壳核、苍白球及右侧壳核、苍白球、尾状核、丘脑磁化率值均高于对照组(均P<0.05);CSVD-m组左侧苍白球及右侧苍白球、壳核、丘脑磁化率值均高于对照组(均P<0.01),左侧海马磁化率值低于对照组(P=0.045)。(3)左侧壳核及右侧壳核磁化率值与MoCA量表评分均呈负相关(左侧:r s=-0.316,P=0.015;右侧:r s=-0.316,P=0.014)。结论CSVD患者灰质核团中铁代谢异常,双侧壳核铁沉积均与认知功能存在相关性。

联合酰胺质子转移成像和定量磁化率成像在帕金森病诊断中的应用价值

目的 探讨酰胺质子转移成像(APT)和定量磁化率成像(QSM)对帕金森病(PD)诊断的临床应用价值。方法 纳入2022年6月~2023年6月新疆医科大学第二附属医院明确诊断为PD的患者38例作为PD组,另招募同时期相匹配的健康志愿者22例作为对照(HC)组。对所有受试者进行QSM和APT序列扫描,利用后处理软件获取所有受试者黑质区域的磁化率值(MSV)及非对称性磁化转移率(MTRasym),利用Logistic回归建模两种参数联合诊断时的预测概率,采用ROC曲线比较分析单一成像技术及两种成像技术联合的诊断效能。结果 对比HC组,PD组双侧黑质的平均MSV值升高,平均MTRasym值减低,差异有统计学意义(P<0.001)。运动症状受影响较重侧黑质的MSV值高于受影响较轻侧(P<0.001),运动症状受影响较重侧黑质的MTRasym值低于受影响较轻侧(P<0.05)。使用双侧黑质MSV和MTRasym的平均值,APT、QSM以及QSM联合APT的ROC曲线下面积分别为0.812、0.873、0.897,使用运动症状受影响较重侧黑质的MSV和MTRasym值,QSM联合APT的ROC曲线下面积为0.928。结论 QSM和APT对PD均具有较高的诊断效能,与单独使用QSM或APT相比,QSM联合APT对PD的诊断效能更高,能够为PD的准确诊断提供影像学依据。

定量磁化率成像在阿尔茨海默病诊断及病程进展跟踪中的应用研究

阿尔茨海默病(Aizheimer’s disease,AD)是一种中枢神经系统的退行性疾病,脑内铁稳态失调被认为是AD重要的病理学特征之一。定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)作为一种无创MRI技术,对铁的存在非常敏感,能够以高空间分辨率来量化局部组织磁化率。近年来,QSM技术已经对不同脑区的磁化率以及与其他病理生物标志物之间的关系进行了研究,本文旨在分析铁稳态失调对AD病理的影响以及QSM技术在AD早期诊断及病程跟踪方面的潜在应用价值,为AD的早期诊断及治疗提供客观的神经影像学依据。

三维多回波流动补偿定量磁化率成像(QSM)方法研究

定量磁化率成像(QSM)利用一般成像技术舍弃的相位信息得到局部磁场变化特性,通过复杂的场到源反演计算,可直接得到定量的磁化率图,它广泛应用于测量血氧饱和度、脑部微出血、铁沉积、组织钙化等方面.然而,梯度磁场中流动会引起相位错误,并且产生显著的流动伪影,最终得到错误的QSM图像.为了矫正流动的影响,该文在3 T磁共振系统上实现了三维多回波流动补偿梯度回波序列,并用该序列采集流动水模和志愿者颅脑数据.流动水模和颅脑数据均显示,流动补偿能够明显矫正相位错误,消除流动伪影.颅脑横断位QSM结果证明,流动补偿序列可以消除血液流动引起的QSM的错误,提高QSM的准确性.

定量磁化率成像重建方法及其应用

磁共振成像(MRI)中,相位图像包含丰富的组织磁化率变化信息,获取相位图像不需要额外的扫描时间.组织中的顺磁性物质会影响组织磁化率差异,从而导致局部磁场不均匀.对组织内顺磁性物质的定量有利于许多脑血管疾病和神经系统疾病的诊断,但利用局部相位信息重建组织磁化率分布是一个不适定逆问题,目前仍然有许多问题亟待解决.该文着重介绍定量磁化率成像(QSM)的原理、重建方法及其在MRI中的应用.

定量磁化率成像的基本原理及方法概述

定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)是磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)中一项新兴的用于定量测量组织磁化特性的技术。利用定量磁化率成像,可以对组织的铁含量、钙化、血氧饱和度等进行有效的定量分析,对脑出血、多发性硬化症及帕金森综合症等脑神经疾病的研究和诊断也具有重要意义。定量磁化率图像的重建是一个复杂的过程,包括几个不同的步骤,因此其准确性受到很多因素的影响。本文主要概述定量磁化率成像的基本原理和重建流程,并对重建过程中每个步骤的主要方法进行介绍。同时,也将对当前定量磁化率成像的几种主要临床应用进行介绍。

基于定量磁敏感成像的正常青年人脑磁化率分析

目的采用定量磁敏感成像(QSM)技术探讨正常青年人不同侧别及性别的脑磁化率。方法对41名健康右利手青年人行常规头颅MRI和QSM扫描,通过后处理软件对图像处理获得磁敏感图,然后手工勾画双侧额叶灰质(FGM)、额叶白质(FWM)、尾状核(CA)、苍白球(GP)、壳核(PU)、丘脑(TH)、黑质(SN)、红核(RN)、齿状核(DN)、桥脑(PO)、胼胝体(CC)的ROI并获得磁化率。对各ROI的磁化率采用Mann-Whitney秩和检验比较不同侧别和性别磁化率的差异。结果双侧ROI磁化率GP最高,SN次之,FWM最低;双侧FGM、FWM、CA、GP、PU、TH、SN、RN、DN、PO、CC的ROI磁化率差异均无统计学意义(P均>0.05)。不同性别CA的磁化率差异有统计学意义(P<0.05)。结论通过QSM测定脑磁化率,可评估脑铁含量。

定量磁化率成像及其在脑铁定量中的研究进展

定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)是从SWI基础上发展起来的一项新技术,它通过从场到源的反演计算得出组织磁化率值,可精确地反映组织本身固有的磁化率,其与铁含量呈正相关性。本文将QSM与传统铁定量的T2、T2*弛豫法及基于磁化率差异成像的SWI进行了比较,并介绍了QSM在脑铁定量方面的研究进展。

定量磁化率成像评估脑部钆沉积

钆对比剂(GBCA)是含顺磁性金属钆离子的螯合物,可通过增加T1WI信号强度(SI)而提高病灶与正常组织的对比度,常用于颅脑增强MR检查;而接受(尤其多次接受)GBCA增强检查者可出现脑部钆沉积,常见于大脑苍白球(GP)及齿状核(DN)。定量磁化率成像(QSM)评估钆沉积较T1WI更敏感,且定量优势更显著。本文对QSM检测GBCA脑部沉积研究进展进行综述。

偏头痛患者脑灰质核团铁沉积与认知改变的关系的特征定量磁化率图研究

目的探讨定量磁化率图(QSM)对偏头痛患者大脑深部核团中的铁代谢改变及其与认知和情绪改变的关系。方法选取38例偏头痛患者(MIG组)和41例健康查体者(HCs组),使用磁共振序列QSM观察NAC、DN、EXA、SNc、RN、SNr、PBP、HTH及STH铁沉积变化,并观察其与认知、情绪及偏头痛特征的相关性。结果MIG组表现出多种认知功能的损害,MIG组的NAC(P=0.032)、EXA(P=0.035)、SNc(P=0.019)、RN(P=0.014)和SNr(P=0.010)的QSM值均高于HCs组。此外,NAC(r=0.439,P=0.008)、EXA(r=0.512,P=0.002)的QSM值与TMT-A评分呈正相关;RN(r=0.448,P<0.007)的QSM值与MSQ评分呈正相关;SNr(r=0.448,P<0.007)的QSM值与PHQ9评分呈正相关。结论定量磁化率图(QSM)为偏头痛患者认知功能改变的分析提供了参考。

定量磁化率成像多回波相位拟合算法研究

定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)技术大多采用多回波梯度回波序列采集相位数据,经加权最小二乘法(weighted linear least-square,WLS)拟合得到局部磁场分布.对于组织磁化率分布不均匀的区域,尤其是颅底部位,常规WLS算法拟合得到的局部磁场误差较大,导致相应部位磁化率分布图信噪比较低.针对常规WLS算法的这一不足,该文提出了一种截断WLS算法.对两种算法拟合得到的磁化率分布图对比研究发现,截断WLS算法可有效提高颅底部位定量磁化率分布图的图像质量,使其噪声明显下降.

MR定量磁化率成像在神经退行性疾病中的研究进展

铁是人体内重要微量元素,过多或过少均会导致相应病理改变。目前虽无直接证据表明铁稳态破坏可导致神经退行性疾病发生,但已知铁含量异常参与多种疾病的发生过程。定量磁化率(QSM)成像具有高分辨率及高敏感性,可在大部分神经退行性疾病早期发现铁的异常沉积,近年已逐渐用于研究神经退行性疾病。本文针对QSM在阿尔茨海默病、帕金森病、杭廷顿病、多发性硬化以及肌萎缩脊髓侧索硬化症的脑内铁代谢研究进展进行综述。

基于定量磁化率成像人脑深层灰质核团概率性图谱的构建

目的基于定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)技术制作可用于自动分割大脑深层灰质核团的概率图谱。材料与方法 15名健康受试者参与研究,所有受试者扫描均在3.0 T磁共振成像设备系统上完成。在随机选取的10名受试者得到的标准空间QSM图上,手动勾画出六个双侧脑深部灰质核团,之后采用相应的图谱评价方法选择最优概率阈值的图谱作为最终的概率图谱。在其余5名受试者得到的标准空间QSM图上,分别使用三种图谱(概率图谱、AAL图谱和Johns Hopkins图谱)自动分割和由2名研究者手动勾画出六个双侧脑深部灰质核团感兴趣区,并分别计算自动分割与手动勾画得到的区域的相似度Dice系数和磁化率值,以评价概率图谱的准确性。结果在基底节区域,概率图谱分割结果的Dice系数明显高于AAL图谱,但和Johns Hopkins图谱区别不大;在颅底和小脑区域,概率图谱分割结果的Dice系数明显高于Johns Hopkins图谱。与其他两种图谱相比,概率图谱自动分割深部核团后测量得到的磁化率值,更接近于手动勾画核团测量得到的磁化率值,其差别更小。结论基于多名受试者QSM图像构建的脑深部灰质核团概率图谱,对大脑灰质核团分割效果更加可靠,可有效提高图像分析工作的效率。

基于磁化率成像Brainnetome Atlas脑网络组图谱定量分析脑铁的可行性

目的探讨基于定量磁化率成像(QSM)脑网络组图谱定量分析脑铁的可行性。方法将43名右利手健康成年志愿者的QSM图像通过Matlab软件配准及滑处理对应到标准脑,在Brainnetome Atlas脑网络组图谱上选择双侧苍白球、壳核、尾状核、海马、丘脑、额叶、顶叶及枕叶皮质ROI,以Matlab软件测量磁化率值,并对上述脑区手工勾画ROI,测量磁化率值。对软件及手工所测磁化率值与尸检脑组织染色所得铁浓度结果进行相关分析,观察其与年龄的相关性,比较不同性别、侧别间磁敏感值差异。结果Matlab软件和手工测量磁化率值均以苍白球最高,壳核次之,海马最低;2种方法所测磁化率值均与尸检铁浓度结果呈正相关(r=0.920、0.856,P=0.003、0.014)。Matlab法测得男性额叶皮质磁化率值高于女性(P<0.05),其余部位无显著性别差异(P均>0.05);2种方法所测磁化率值均无显著侧别差异(P均>0.05)。结论基于QSM成像Brainnetome Atlas脑网络组图谱脑铁定量方法测量脑铁含量具有较高准确性及可行性;脑铁含量随年龄而增加,额叶皮质铁含量存在性别差异。

定量磁化率成像对多发性硬化患者颅内铁沉积的初步研究

目的:采用定量磁化率成像(QSM)方法观察多发性硬化(MS)患者病灶性质以及正常表现白质区域(NAWM)、灰质核团区域磁化率改变情况。方法:分别采集23例MS患者与9名正常志愿者的QSM数据,独立样本t检验进行患者组与对照组之间灰质核团、NAWM磁化率的差异分析,并采用Spearman相关分析观察患者组的灰质核团、病灶平均磁化率、病灶总负荷及各临床指标之间的相关性。结果:病灶主要表现为结节状高信号、环形高信号及等信号。MS患者组与对照组在NAWM区域的磁化率平均值的差值存在差异(P<0.05),而在各灰质核团的磁化率平均值的差值无显著统计学差异。患者组的病灶平均磁化率与壳核、齿状核的磁化率存在正相关(P<0.05),患者组的病灶总负荷及病程与苍白球、丘脑、红核的磁化率存在正相关(P<0.05)。扩展残疾状态量表评分与病灶平均磁化率及各灰质核团的磁化率均没有相关性。结论:QSM可用于MS患者颅内铁含量的定量检测,同时能为无强化病灶的活动性判断提供较宽的时间窗。MS患者颅内的NAWM存在潜在的病理生理学异常。

脑铁沉积的MR定量分析方法:定量磁化率成像与横向弛豫率成像比较

目的比较磁共振铁沉积测量方法——定量磁化率成像(QSM)与横向弛豫率成像(R2*mapping)的准确性与敏感度。方法5个浓度(30、15、7.5、3.75、1.875μg/m L)的超顺磁性氧化铁(SPIO)体模,与铁沉积相关的MPTP(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahy-dropyridine)帕金森疾病(PD)小鼠动物模型,均在7.0T布鲁克小动物磁共振下,采用多回波3D梯度回波序列扫描,获得的数据经过后处理得到QSM和R2*。通过SPIO浓度分别与相应浓度下的QSM和R2*均值作线性回归分析,通过拟合优度系数R2值来评估QSM与R2*方法在铁定量分析上的准确性。另外,用QSM与R2*检测MPTP小鼠模型中黑质区域的微量铁沉积变化,通过独立样本t检验比较实验组与对照组的磁化率值、R2*值是否有显著性差异,P<0.05表示差异有统计学意义。结果SPIO体模实验中,磁化率值与SPIO浓度线性回归的R2约为0.98,而R2*值与SPIO浓度线性回归的R2约为0.89。在检测MPTP小鼠模型黑质区域微量铁沉积变化的实验中,模型组的磁化率为5.19±1.58(均值±标准差,n=5),而对照组为2.98±0.88(n=5),两者存在显著性差异(P=0.026),而测量出来的R2*值分别为20.22±0.94,19.74±1.75,没有显著性差异(P=0.60)。结论体模实验表明了QSM在定量SPIO浓度上比R2*更准确。MPTP小鼠模型的实验表明了QSM比R2*在量化微量铁沉积方面敏感度更高。本文首次提出将QSM技术应用于研究MPTP小鼠模型的脑铁沉积,而实验结果表明QSM定量的磁化率值是有潜力成为研究帕金森病非常有潜力的生物学标记。

黑质定量磁化率成像对帕金森病诊断价值的Meta分析

目的对黑质定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)鉴别诊断帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的价值进行Meta分析。材料与方法检索PubMed、Embase、Web of Science、the Cochrane Library、CNKI、万方数据库、中国生物医学文献数据库和维普数据库自建库至2022年5月有关QSM对PD诊断价值的任何中英文献,由2名研究者独立筛选文献、提取数据并评价纳入研究的偏倚风险后,采用RevMan 5.0和Stata 17.0软件进行Meta分析。结果共纳入16篇文献,包括702例PD患者和497例健康对照者。Meta分析显示QSM诊断PD的合并敏感度(Sen合并)、特异度(Spe_(合并))、阳性似然比(+LR_(合并))、阴性似然比(-LR_(合并))和诊断比值比(DOR合并)分别为0.87(95%CI:0.83~0.90)、0.77(95%CI:0.69~0.84)、3.84(95%CI:2.74~5.39)、0.17(95%CI:0.12~0.22)和23.19(95%CI:13.41~40.07),受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.90(95%CI:0.87~0.93)。亚组分析结果显示:测量黑质致密带[AUC=0.90(95%CI:0.87~0.92)]、扫描层厚≤1 mm[AUC=0.93(95%CI:0.91~0.95)]诊断准确性优于测量整体黑质[AUC=0.81(95%CI:0.77~0.84)]、扫描层厚>1 mm[AUC=0.88(95%CI:0.85~0.91)]。Deek’s漏斗图提示无明显发表偏倚(P=0.24)。结论当前证据显示QSM具有较高的PD诊断价值,尤其是测量黑质致密带和扫描层厚≤1 mm,可为PD的早期诊断和随诊提供影像学依据。