多系统萎缩弥散张量成像的基于体素分析

目的利用基于体素的分析方法对震颤麻痹型多系统萎缩(MSA-P)患者的弥散张量成像(DTI)数据进行研究,探索其脑内微结构改变。资料与方法入组24例MSA-P患者(病例组)及26例健康志愿者(对照组),分别行全脑结构成像及弥散张量成像。比较两组各向异性分数(FA)图和平均扩散率(MD)图,得出反映病例组与对照组差异的统计参数图。结果与对照组相比,病例组FA值减低累及双侧脑干、小脑半球、岛叶、顶叶、额叶、颞叶及枕叶,差异有统计学意义(P<0.005),其中白质受累较灰质显著;MD值在双侧脑干、小脑半球、基底节、岛叶、额叶、颞叶及枕叶处较对照组升高,差异有统计学意义(P<0.005)。结论 DTI技术可以敏感地通过显示MSA-P患者脑内微结构的改变反映其受累情况,基于体素的分析方法有助于客观展示全脑受累情况。

基于体素分析全脑弥散系数值测定在不同年龄组正常人中的应用

目的:利用弥散张量成像(Diffusion tensor imaging,DTI)基于体素分析(Voxel-based analysis,VBA)方法,探讨不同年龄组正常人群全脑表观弥散系数(Apparent diffusion coefficient,ADC)变化特点。方法:对正常青年人和老年人各60例行DTI检查。利用DTiStudio分析软件获得全脑平均表观弥散系数(Mean apparent diffusion coefficient,ADCmean)图,并用统计参数图(Statistical parametric mapping,SPM)对2组受试者的ADCmean图进行两样本t检验,观察正常老年人与青年人群比较后,全脑ADCmean值有显著性改变的脑区。结果:老年人相对于青年人脑内出现广泛ADC显著加快区域,包括前额叶眶回、前额叶内侧回、额上回、额中回,小脑前叶、小脑顶部、颞叶上回、中央前回、中央后回等(P<0.05)。结论:基于VBA的全脑ADC值测定,能较为敏感反映ADC值在不同年龄群中变化,为进一步研究老年人群颅内微结构改变提供途径。

基于不同FA模板的全脑体素分析方法可靠性的研究

比较基于两种不同FA模板的全脑体素分析(VBA)方法的结果,了解该方法的可靠性,以期为脑白质的功能研究和相关疾病的诊治提供基础信息。选择27例健康成年志愿者,分为青年组(14例)和老年组(13例),行磁共振弥散张量成像扫描。首先使用DTIStudio软件对图像进行自动配准和张量计算,获取部分各向异性(FA)图,然后利用统计参数图(SPM8)软件对FA图进行配准、归一化、平滑等预处理,最后分别基于SPM8软件下产生的专用FA模板和本实验室自主开发的正常中国人FA模板,对两组间的脑白质FA值进行全脑体素分析比较。以纤维束示踪的空间统计学(TBSS)方法和相关文献结果为标准,对以上比较结果进行验证。在基于SPM8产生的专用FA模板下,与青年组对比,老年组的双侧内囊前、后肢,左外囊,左额上回,左枕叶,右放射冠,右大脑脚底,右额中、下回,右小脑中脚的FA值显著下降(P<0.05,簇错误率校正);在基于正常中国人FA模板下,老年组的左内囊后肢,左外囊,左额上回,左颞中回,左枕叶,右放射冠,右内囊前、后肢,右大脑脚底,右额中、下回和胼胝体膝部的FA值相对于青年组显著下降(P<0.05,簇错误率校正);两种模板结果的不一致区域共有4个,即:左内囊前肢、右小脑中脚和左颞中回、胼胝体膝部,前两个区域出现在第一个模板中,后两个区域出现在第二个模板中,根据TBSS方法的激活区结果可得出左内囊前肢、右小脑中脚是假阳性,TBSS方法和相关文献结果支持第二个模板的结论。在采用VBA方法对脑白质进行分析时,基于正常中国人FA模板有助于提高结果的客观性和可靠性。

基于体素分析技术在肝豆状核变性MRI研究中的应用价值

目的 :探讨基于体素分析(voxel-based analysis,VBA)图像方法在肝豆状核变性(Wilson’s disease,WD)MRI研究中的应用价值。方法:通过34例WD患者和30例健康志愿者的定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)和DTI数据的VBA组间比较,检出WD患者大脑铁沉积及各向异性指数(FA)值异常的脑区,分析这种方法与常规基于ROI方法研究的优势与不足。结果:WD患者较正常人,双侧丘脑、双侧豆状核、双侧尾状核、双侧红核、双侧黑质、双侧颞叶、右侧岛叶和左侧顶下小叶等脑区的铁沉积含量增加,部分白质等脑区的铁沉积含量减少;双侧丘脑的背外侧核和腹外侧核、双侧豆状核、双侧尾状核及双侧红核等脑区的FA值升高,双侧丘脑内侧核及白质等脑区的FA值降低。结论:VBA图像方法具有能够发现未知区域病变、病变区域精确定位,以及研究客观等方面的优势,是一种很有价值的WD的MRI研究方法。

基于体素分析的磁共振弥散张量成像在多系统萎缩的应用研究

目的利用磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术,联合基于体素分析方法(voxel-based analysis,VBA),探讨多系统萎缩(multiple system atrophy,MSA)患者白质的改变。方法选取15例小脑型多系统萎缩(MSA-C)患者(病例组)及11例志愿者(对照组),分别行全脑常规MRI及DTI扫描,采用SPM8(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/)生成部分各向异性(fractional anisotropy,FA)图和平均弥散率(mean diffusivity,MD)图。结果与对照组比较,病例组FA减少累及双侧脑干、脑桥、小脑(小脑后叶、山坡)、额叶(额上回)、扣带回、边缘叶及白质,差异有统计学意义(P=0.000),MD升高累及双侧小脑(小脑后叶、小脑蚓)、额叶(额上、中回、中央前回)、颞叶(颞上、中回、颞横回)、岛叶、顶叶(缘上回、角回),差异有统计学意义(P=0.000)。结论基于体素分析的磁共振弥散张量成像可以用于显示全脑微结构改变,对MSA有一定诊断意义。

基于体素形态学分析探讨脑梗死远隔丘脑和黑质损害研究

目的探讨颅脑核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)体素形态学分析(voxel-based mor⁃phometry,VBM)对检测脑梗死患者远隔丘脑和黑质继发性损害的临床价值。方法前瞻性招募19例首次单侧大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)供血区脑梗死患者,在发病后1周、1个月、3个月分别行MRI三维全脑扫描,应用VBM方法分析丘脑和黑质体积的变化。结果VBM结果显示,与发病1周时相比,脑梗死患者在发病1个月和3个月时同侧丘脑体积减小(体素值分别缩小637 mm^(3)、1488 mm^(3),P<0.01),且体积萎缩部位主要位于丘脑背内侧核。同样,与发病1周时相比,脑梗死患者在发病1个月和3个月时同侧黑质体积减小(体素值分别缩小64 mm^(3)、76 mm^(3),P<0.05)。结论VBM技术可在脑梗死后1~3个月检测MCA供血区脑梗死患者同侧丘脑和黑质体积缩小,可用于检测其继发性损害。

首发未服药精神分裂症患者脑弥散张量成像的基于体素分析

目的分析首发未服药精神分裂症患者脑白质完整性的变化。方法对40例首发未服药精神分裂症患者和68例健康对照者进行脑弥散张量磁共振成像检查，以DTI-studio软件和统计参数图（SPM）软件对所得图像进行预处理，得到的各向异性分数（FA）图像在SPM软件中进行两样本t检验．获得两组患者FA值差异统计参数图。结果在P值小于0．001（未校正）水平下。首发未服药精神分裂症患者右侧杏仁核区（MNI：24，2，-14，cluster=347voxels）、双侧前扣带区（MNI：6，42，2，cluster=586voxels）、右侧前额叶眶上回区域（MNI：20，18，-10，cluster=166voxels）白质FA值较健康对照者下降，且未发现前者有脑区白质FA值较后者增高。结论精神分裂症患者皮层一边缘系统环路存在结构连接障碍，这可能是精神分裂症的神经机制。

基于表面形态学分析和基于体素形态学分析在“MRI阴性”儿童及青少年额叶癫痫中的应用

目的应用基于表面形态学分析(surface-based morphometry,SBM)和基于体素形态学分析(voxel-based morphometry,VBM)两种方法对MRI阴性的儿童及青少年额叶癫痫全脑区形态学进行测量,探讨儿童及青少年额叶癫痫患者脑微结构改变的形态学特征,分析脑微结构改变的脑区与病程、智商(intelligence quotient,IQ)之间的相关性。材料与方法纳入在我院神经内科及儿科就诊的儿童及青少年癫痫患者,癫痫患儿的诊断需要满足2017年国际抗癫痫联盟(International League Against Epilepsy,ILAE)制定的诊断标准,根据患儿的病史、脑电图分析及临床症状等挑选出额叶癫痫患者作为病例组。同期招募健康患儿作为对照组。须详细记录研究组和对照组的临床信息。分别对两组被试行MRI检查,获取高分辨率3D-T1WI结构像数据、T2液体衰减反转恢复(T2 fluid attenuated inversion recovery,T2-FLAIR)序列扫描数据等。病例组被试于检查3天内采用中国-韦氏儿童智力量表行智力测试。SBM、VBM分别采用FreeSurfer软件和VBM软件对所有被试进行脑形态学分析,采用SPSS 23.0分析MRI阴性额叶癫痫患儿形态学改变的脑区与病程、IQ之间的相关性,比较FreeSurfer、VBM两种分析软件所得异常脑区的异同。结果两组被试的性别、年龄、受教育年限差异无统计学意义(P>0.05);与对照组相比,SBM分析结果显示病例组存在异常脑区:左侧大脑皮层的额极、额上回、中央后回和右侧大脑皮层梭状回、额中回、额下回以及双侧颞上回表面面积缩小(P<0.05),左侧大脑皮层中央前回、右侧大脑皮层的楔前叶和额叶上、中、下回皮层楔前叶以及双侧颞上回体积减小(P<0.05);VBM分析结果显示病例组的左侧颞下回和右侧屏状核、额中回以及双侧中央后回灰质体积减小(P<0.05),异常脑区与病程、IQ无显著相关性(P<0.05)。结论SBM、VBM分析方法均能发现儿童及青少年额叶癫痫患者脑形态异常的脑区,且SBM较VBM分析提取的异常脑区更多;两种分析方法均有额中回、中央后回的形态学改变;儿童及青少年额叶癫痫患者脑区异常的改变主要累及额叶及周围脑区。

基于体素分析的伤害避免人格的扩散张量成像研究

目的应用基于体素分析的扩散张量成像研究伤害避免人格与脑各向异性分数之间的相关性．以探讨人格的脑白质微观结构基础。方法自2010年11月至2011年4月，通过广告招募333名右利手受试者参加研究（受试者为天津医科大学在校学生及周围社区人员）。研究内容为填写三维人格问卷及Beck抑郁问卷，并行三维MR／及扩散张量成像扫描。所有扩散张量成像数据行预处理后，使用SPM8软件，以年龄和抑郁评分为控制变量，对整体数据进行偏相关分析，研究脑各向异性分数值与伤害避免人格评分的相关性[以簇体积大于30个体素，且P〈0．001（未矫正）为差异有统计学意义的阈值]。结果伤害避免评分与中脑、脑桥、左侧海马旁回、颞下回、颞中回、右侧苍白球、双侧顶上小叶各向异性分数值呈正相关；与左侧壳核、丘脑、双侧楔前叶各向异性分数值呈负相关。结论伤害避免与特定脑结构的各向异性分数值存在相关性。

基于体素分析的扩散张量成像在内侧颞叶癫痫中的应用

目的应用基于体素分析(VBA)方法的磁共振扩散张量成像(DTI)技术对内侧颞叶癫痫(mTLE)患者脑微观结构的改变进行观察,探讨其在mTLE神经病理机制研究及定侧诊断中的价值。资料与方法16例单侧mTLE患者及23名健康成年人对照组纳入本研究。在1.5TMR扫描仪下行16个方向的单次激发回波平面成像序列(EPI)的DTI数据采集。采用基于VBA的SPM2软件对两组受试者表观扩散系数(ADC)图及各向异性分数(FA)图进行随机效应分析的两样本t检验比较,观察患者相对正常人ADC值及FA值发生显著性改变(P<0.01)的脑区。结果相比正常人,患者ADC增高区表现在患侧内外颞叶、部分额叶、顶叶和脑干结构,以及患侧丘脑等部位;其中大部分脑区同时也表现为FA值的降低,少部分脑区仅表现为FA值减低。比较ADC及FA值两种结果,发现前者在癫痫病灶定侧方面具有更好的效果。结论DTI是一种敏感的影像技术,可用于颞叶癫痫(TLE)定侧及癫痫脑网络结构的研究,有助于对TLE病理生理机制理解,并具有潜在的临床应用价值。

基于体素的轻度阿尔茨海默病全脑灰质MRI成像分析

目的:利用磁共振T1WI3D成像研究轻度阿尔茨海默病患者相对于正常老年人灰质体积改变的特点。方法:对21例轻度AD患者及18例正常老年人进行三维T1WI扫描,利用基于SPM5的DARTEL工具箱对扫描获得的结构图像进行预处理,再对轻度AD组和对照组的全脑灰质体积进行基于体素的统计学比较。结果:轻度AD组的双侧海马、海马旁回及杏仁核、双侧丘脑、双侧颞枕叶皮质、双侧顶下小叶、双侧楔前叶、左侧中央后回、右侧额下回等结构与对照组的灰质密度差异具有统计学意义[P<0.05(FDR)]。结论:基于体素的形态学研究能够发现轻度AD患者中大脑灰质广泛的及细微的结构萎缩,从而能够更加早期、全面、客观地反映轻度AD患者的脑结构改变。

基于体素的MR形态学分析对鼻咽癌放疗后脑灰质体积改变的研究

目的运用基于体素的形态学分析(VBM)技术探讨鼻咽癌患者放疗后全脑灰质体积的改变情况。方法纳入初诊放疗前(G0组)、放疗后0-6月(G1组)、6-12月(G2组)的鼻咽癌患者各15例,采用3.0T MR扫描仪,进行高分辨力T1WI扫描,采用基于SPM8软件的VBM8工具箱分别分析治疗组(G1组、G2组)与对照组(G0组)脑灰质体积变化的差异。结果与G0组比较,G1组双侧额叶(右侧中央前回、双侧额上回、双侧额中回),左侧后扣带回、左侧岛叶灰质体积减少。而对比G0组,G2组双侧颞叶(左侧颞叶钩回、右侧梭状回)、左侧额叶(左侧额下回、左侧额中回)灰质体积减少;右侧扣带回及左侧顶下小叶出现灰质容积的增加。结论鼻咽癌放疗后不同时期与放疗前存在脑灰质体积的异常,而VBM技术可以敏感地检测这种变化。

基于体素的磁共振形态学测量分析法检测局灶性皮质发育不良的临床应用

目的研究基于体素的磁共振形态学测量分析方法在检测局灶性皮质发育不良(focal cortical dysplasia,FCD)的应用价值。方法纳入北京天坛-丰台癫痫中心2015年至2016年期间病理确诊为Ⅰ型和Ⅱ型FCD的44例患者。对患者的头颅MRI用形态学测量分析程序(morphometric analysis program,MAP)进行处理,比较MAP中延伸图像、交界图像和厚度图像对FCD病变的检出率;并比较传统人工阅片与MAP辅助阅片检出率的差异。结果 MAP的交界图像和厚度图像对FCD病变的检出率要高于延伸图像。传统人工阅片和MAP辅助阅片均未检测出Ⅰ型FCD病变;但相对于前者,后者明显地提高了Ⅱ型FCD的检出率,尤其是ⅡA型FCD的检出率(P=0.03,P=0.05)。结论 MAP有助于在癫痫患者中筛选FCD,或对可疑的异常影像加以确认。但对于再次手术或者真正MRI阴性的FCD患者,MAP的作用并不明显。

儿童睡眠中癫痫性电持续状态相关综合征的基于MRI体素形态学分析研究

目的采用基于MRI体素形态学分析法,分析儿童睡眠中癫痫性电持续状态(ESES)相关综合征患儿组及正常对照组的灰质体积改变。方法选取ESES患者组21例;正常对照组15例。利用3.0T Magnetom Skyra超导型MRI系统进行三维磁化准备快速梯度回波脉冲序列(3D-MPRAGE)数据采集,使用SPM8对数据进行基于体素形态学分析,得到两组被试的灰质体积。对灰质体积进行双样本t检验,对患者组的灰质体积和患者年龄、发病年龄、病程作Spearman相关性分析。结果1)与正常对照组相比,ESES组患者的视觉联合皮层(左枕下回、左侧舌回、左枕中回)、右颞中回、右侧丘脑、扣带回灰质体积减少;语言中枢(左额中回、左顶下回)、右颞下回、右缘上回、左中央前回、右中央后回灰质体积增加;2)患者组的灰质体积和年龄、发病年龄、病程间均无相关性(P值分别为0.57、0.31、0.33,均>0.05)。结论患者组可能存在视觉信息感知整合和语言功能异常。患儿不同脑区的灰质体积改变,可与临床症状相结合,为诊疗过程中了解患儿预后情况提供客观依据。

慢性阻塞性肺疾病患者早期脑灰质体积的体素形态学分析

目的运用磁共振基于体素形态学分析(voxel-based morphometry,VBM)慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者早期脑灰质体积改变,为临床早期诊断及评估提供参考。方法运用PHILIPS 3.0T MR对临床确诊为COPD患者18例及正常者30例进行全脑三维T1加权成像,在Matlab2010b平台运用spm8及VBM8软件对比分析两组间灰质体积差异。结果 COPD患者在右侧颞下回、左侧额眶回、右侧海马旁回、右侧颞极、双侧尾状核、双侧前运动皮层、左侧缘上回、左侧岛叶灰质体积明显减小(Alphasim校正,体素>100,P<0.05)。结论 COPD患者有明显灰质改变,VBM技术可检测组间灰质体积差异,对临床早期脑功能诊断与评估有一定意义。

遗忘型轻度认知损害的全脑灰质基于体素的MRI形态分析

目的:利用优化基于体素的MRI形态分析(voxel-based morphometry,VBM),研究遗忘型轻度认知损害(amnestic mild cognitive impairment,a MCI)和正常老年人的脑灰质体积变化。方法:选取a MCl患者20例和正常老年对照18例,MRI排除脑内其他病变,然后行高分辨率三维T1WI扫描。应用优化VBM方法处理数据,将脑组织分割成灰质、白质和脑脊液,最后应用两样本t检验比较两组被试灰质体积改变。结果:VBM结果显示与正常老年对照组比较,a MCI患者组双侧额颞叶出现广泛的灰质体积减少,具体脑区为右侧海马钩回、双侧额下回、双侧额中回、右侧额上回、双颞叶额中回、左侧颞下回、左侧颞上回、右侧顶上小叶、左侧枕中回等结构灰质体积小于对照组,差异有统计学意义(P<0.001)。结论:VBM方法可显示a MCl患者全脑灰质萎缩情况,对临床早期诊断a MCl患者有重要价值,具有广阔的临床应用前景。

原发帕金森病全脑灰质结构基于体素的MRI形态学分析

目的采用基于体素的形态学分析(VBM)方法,分析原发帕金森病患者全脑灰质结构与健康人的差异。方法应用T1WI三维脑容积扫描序列对35名帕金森病患者和20名健康者对照进行扫描,获得全脑结构图像。采用以SPM5为基础的VBM方法进行数据处理得到全脑灰质图结果相比正常对照组,帕金森病患者出现广泛脑区灰质密度的减低,范围累及双侧颞叶、额叶、顶叶、枕叶,边缘系统的右侧海马、海马旁回,右侧小脑后叶及左侧尾状核。结论帕金森病患者脑灰质结构发生改变的区域广泛。VBM技术可在活体状态客观评价脑内结构的早期变化,是研究脑内形态学改变的首选方法。

基于体素的形态学分析在缺血性脑卒中的研究进展

缺血性脑卒中(IS)是一种严重的脑组织缺血坏死性疾病,其不同病程阶段的脑结构损伤、重塑与病人后期脑神经功能障碍的恢复及生活质量密切相关。基于体素的形态学分析(VBM)能定量分析全脑灰、白质间体积和密度的差异,在IS的病情评估、病程监测、治疗及康复方案选择等方面表现出独特优势。对VBM技术及其在IS运动功能、认知功能及卒中后抑郁研究等方面的进展进行综述。

基于多体素模式分析的fMRI视觉解码研究综述

随着神经影像技术的发展,尤其是功能磁共振成像技术的兴起与广泛应用,视觉解码技术取得了长足的进步。目前,多体素模式分析(multi-voxel pattern analysis,MVPA)方法日渐成为最受关注的视觉信息解码方法。与经典fMRI数据分析中的单体素分析方法不同,该方法考虑神经元活动的相互关系,引入多体素模式特征训练分类器,实现对大脑视觉认知状态的分类识别。文章重点介绍MVPA解码的基本思想、实施步骤和在视觉解码中的应用,并指出了今后的一些研究方向。

基于体素的形态学分析在认知障碍领域的应用

发现阿尔茨海默病(AD)早期阶段的生物标志物有利于提高AD诊断的准确性及早期诊断AD。随着神经影像及分析方法的发展,基于体素的形态学分析方法(VBM)因其可重复性及准确性引起了人们的重视,利用VBM方法研究AD的灰质体积,可通过神经结构体积的改变预测AD的风险,并发现与AD相关的灰质体积改变的部位,以利于对AD潜在的病理生理学机制的理解,为治疗和预防AD提供帮助。本文结合国内外最新研究进展,就VBM在认知障碍领域的应用做一综述。