基于纤维束空间统计学分析视神经脊髓炎谱系疾病脑白质微结构改变

目的采用DTI基于纤维骨架空间统计方法(TBSS)分析视神经脊髓炎谱系疾病(NMOSD)患者脑白质纤维束微结构的改变。方法对20例NMOSD患者(NMOSD组)和20名健康志愿者(正常对照组)行全脑常规MR和DTI扫描,使用FSL软件包中TBSS步骤对DTI数据行全脑非参数统计分析,并对NMOSD组有统计学差异的纤维束FA值与临床扩展残疾状态量表(EDSS)评分进行相关性分析。结果与正常对照组比较,NMOSD组大脑及小脑白质区纤维束如胼胝体、穹隆、皮质脊髓束、钩束、小脑脚等广泛FA值减低(P<0.05,FEW校正),其中扣带束、胼胝体、穹隆等AD值减低、RD值增高,穹隆和左侧内囊豆核后部MD值升高(P<0.05,FEW校正)。NMOSD患者左侧钩束、右侧外囊、左侧小脑下脚及双侧内囊前肢、内侧丘系FA值与EDSS评分呈负相关(P均<0.05)。结论 TBSS显示NMOSD患者大脑及小脑存在广泛脑白质损伤,可解释NMOSD部分临床症状,与残疾症状无关的脑区纤维束微结构改变提示NMOSD患者这些区域病变可能存在更复杂的病理机制。

基于纤维束空间统计学的吸烟成瘾青少年左右脑白质不对称研究

目的:观察吸烟成瘾青少年左右脑白质结构的不对称性变化。方法:采用基于纤维束空间统计(TBSS)的分析方法,对23名青少年吸烟成瘾者的脑白质弥散张量成像(DTI)数据进行处理,观察分析出现左右脑白质结构异常不对称的脑区。结果:通过分析,我们发现青少年成瘾者的脑白质在胼胝体部、胼胝体膝部、胼胝体压部、前放射冠、内囊前肢等脑区处的左右脑白质不对称差异值较大(FWE校正后P<0.05)。Pearson相关分析显示在胼胝体部(r=0.431, P=0.040)、胼胝体膝部(r=0.429, P=0.041)、前放射冠(r=0.477, P=0.021)这些脑区的轴向弥散率(AD)与尼古丁依赖量表(FTND)程度分数呈显著正相关,胼胝体压部与FTND呈显著负相关(r=-0.450, P=0.031)。胼胝体膝部的分数各向异性与FTND呈现显著正相关(r=0.678, P=0.000)。前放射冠的AD与吸烟指数包年(pack-year)呈现显著正相关(r=0.493, P=0.017)。结论:青少年吸烟成瘾者的胼胝体,前放射冠等脑区的脑白质表现出了异常的左右不对称。

基于纤维束示踪的空间统计分析方法研究遗忘型轻度认知障碍患者脑白质结构变化

目的探讨遗忘型轻度认知障碍(aMCI)患者白质纤维病变并进一步评估白质改变与认知功能变化相关性。方法对12例aMCI患者及24名与患者组年龄相匹配的健康老年人进行磁共振弥散张量成像(DTI)扫描并通过基于纤维束示踪的空间统计学分析(TBSS)方法分析aMCI患者各向异性分数(FA)图。采用简易精神状态量表(MMSE)和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)对患者的认知功能进行评定。结果与健康老年人相比,aMCI患者仅在小范围出现了FA值的降低,包括胼胝体膝部及部分左前额叶。aMCI组白质出现差异的区域的平均FA值(0.5±0.4)与MMSE及MoCA评分存在正相关(r=0.534,P<0.01;r=0.487,P=0.01)。结论胼胝体膝部及部分左前额叶的白质在aMCI阶段即可出现损害,且FA值的下降程度与认知功能损害相关。

基于纤维束示踪空间统计方法的扩散张量成像技术在帕金森病中的应用进展

帕金森病(PD)是一种常见于中老年人的慢性进行性神经变性疾病。功能影像学显示,PD在引起黑质纹状体系统改变的同时伴有脑白质纤维等其他区域的病理变化。基于纤维束示踪的空间统计方法(TBSS)的扩散张量成像(DTI)技术能够较为准确地对脑白质异常区域进行定位,为定量评估脑白质病变提供可靠参数。该文就TBSS的DTI的分析方法与限度、在PD诊断以及鉴别诊断中的应用以及优缺点进行总结。

基于纤维束示踪的空间统计方法研究进展及其应用

基于纤维束示踪的空间统计方法(TBSS)能够自动、准确地分析扩散张量数据,克服了基于体素的形态学分析在配准和平滑等过程中存在的不足,可对不同被试者的主要白质纤维束对齐、配准,从而达到较精准的组间比较,因此对脑白质异常区域定位更准确,为定量评估脑白质病变提供可靠参数,在脑科学研究和临床实践中有较好的应用前景。但TBSS方法仍存在一定局限性,有待于进一步改进。就TBSS方法的原理、计算过程及应用等予以综述。

基于纤维束骨架空间统计方法对内侧颞叶癫痫患者的弥散张量成像研究

目的运用基于纤维束骨架的空间统计方法(TBSS)分析内侧颞叶癫痫(MTLE)患者全脑白质纤维束弥散张量成像(DTI)参数。方法选择24例右利手MTLE患者(左侧MTLE 12例,右侧MTLE 12例)及性别、年龄及受教育程度与之相匹配的12例健康志愿者为研究对象,使用西门子3.0 T Trio Tim磁共振扫描仪对研究对象行DTI扫描。使用TBSS法分析白质纤维束的部分各向异性(FA)及平均弥散率(MD)。结果患者脑白质纤维束FA值显著降低,MD值显著增高。左侧MTLE组双侧大脑半球白质纤维束均有FA值减低,右侧MTLE组FA值减低的脑区主要集中在右侧;左侧MTLE组双侧大脑半球白质纤维束MD值均有升高,而右侧MTLE组MD值增高的区域全部集中在右侧。结论内侧颞叶癫痫患者脑白质微结构存在一定的变化。左侧MTLE患者白质纤维束呈双侧性改变,右侧MTLE白质纤维束的变化多位于患侧。患侧钩束DTI参数的异常可能在MTLE的定侧诊断方面具有应用价值。

DTI基于白质骨架的纤维束空间统计分析对认知障碍脑瘫患儿的研究

目的运用磁共振DTI(Diffusiontensor imaging)基于纤维束的空间统计分析技术(Tract Based Spatial Statistic,TBSS),对比分析伴有认知功能障碍的脑瘫患儿(Cerebral palsy,CP)与正常儿童(control group,CG)白质纤维束FA值的差异,为临床诊疗及干预提供精准影像学依据。方法选取53例30<DQ<70伴有认知功能障碍CP组患儿及50例正常对照CG组小儿,使用Philips Ingenia 3.0T磁共振成像仪,常规MRI序列及DTI功能成像序列检查,行DTI基于白质骨架的纤维束空间统计法分析。结果白质骨架图显示53例CP组患儿双侧额叶白质、右颞叶白质、右枕叶白质、右顶叶白质、双侧脑室体旁白质、双侧内囊前后肢较CG组的FA值明显减低(P值<0.05);随访13例CP组经6~12个月综合康复治疗后患儿的FA值在双侧内囊后肢区、右枕叶白质区、右侧内囊前肢区、右额叶白质区较康复前有所升高(P值<0.05)。结论DTI基于TBSS分析法将白质纤维束核心解剖结构可视化,揭示脑瘫患儿白质异常区域与认知功能损害之间的关系,为脑瘫患儿提供有价值的影像学指征及科学客观的理论依据。

DTI纤维束分析对阿尔茨海默症的研究

目的:观察阿尔茨海默症(AD)患者、轻度认知障碍(MCI)患者和正常老年人间白质纤维束差异及FA值分布与认知量表评分的关系,以研究认知障碍与全脑纤维束损害的关系并探讨其病理机制。方法:对25例AD患者(AD组)、29例MCI患者(MCI组)和34例正常对照老年人(NC组)使用Achieva 3.0 T TX磁共振进行磁共振弥散张量成像(DTI)扫描,采用FSL软件对3组被试者进行基于纤维束空间统计(TBSS)分析和与量表评分的相关性分析。结果:与NC组比较,MCI组和AD组纤维束FA值均有降低,其中AD组FA值降低区域更广泛;研究发现了被试者FA值与MMSE评分及Mo CA评分呈正相关的区域。结论:AD患者和MCI患者脑内多发白质纤维束损害,FA值改变可能反映认知障碍严重程度,FA值差异对AD的早期诊断具有价值。

视网膜脱离患者脑白质纤维束的异常变化

目的利用弥散张量成像数据探讨视网膜脱离(RD)患者脑白质纤维束的异常变化和该疾病潜在的病理生理机制。方法选取南昌大学第一附属医院眼科收治的RD患者30例(男16例,女14例)作为观察组,另招募30名健康人(男16人,女14人)作为对照组。所有受试者的功能性磁共振成像(MRI)数据均由八通道相控阵头线圈3-Tesla MRI扫描仪采集获得,使用FMRIB软件库对MRI数据进行预处理,对预处理后的数据进行基于纤维束示踪的空间统计分析,利用v3.0FMRIB工具箱依据原始数据重建张量矩阵,计算扩散指标各向异性分数,对有意义的病变区域各向异性分数进行统计学分析。结果两组受试者年龄、体质量比较,差异均无统计学意义(均为P>0.05);对照组左眼及右眼的最佳矫正视力均优于观察组,差异均有统计学意义(均为P<0.001)。与对照组相比,观察组患者位于下额枕束1(右侧)、胼胝体辐射额部、下额枕束2(右侧)、放射冠前部(左侧)、上纵束(右侧)、胼胝体辐射枕部、扣带(右侧)、丘脑前辐射(右侧)的纤维束的各向异性分数显著升高,差异均有统计学意义(均为P<0.01)。结论RD患者部分纤维束各向异性分数异常与视功能改变相关。

扩散张量磁共振成像数据分析的TBSS方法评价

针对流行的磁共振扩散张量成像数据分析工具TBSS,提出了一种定量评估的方法。首先构建模拟数据,由31个正常人的DTI-FA图像人工模拟得到多组白质不同程度损伤程度的阿兹海默症病人组数据。将模拟得到的多组病人数据分别与正常组进行基于体素的TBSS分析。通过计算分析结果中有显著性差异的体素数量和真实变化体素数量之间的比例关系,得到该分析方法的敏感性和特异性指标。结果显示TBSS分析敏感性增大的同时伴随着特异性的减小。当模拟病人组FA值减小幅度比较大时,敏感性可达到90%以上,但特异性会不足50%,甚至更低。因此在使用TBSS进行相关疾病研究时,分析结果的判读要考虑到可能的假阳性结果,应结合其他的医学实验和研究结果进行综合分析。

基于TBSS的右侧原发性三叉神经痛患者脑白质损伤研究

目的探讨右侧原发性三叉神经痛(PTN)患者脑白质纤维的改变,并分析脑白质改变与临床特征的相关性。方法选取右侧原发性三叉神经痛患者31例(为实验组)和健康志愿者31例(为对照组)进行全脑扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)扫描,运用基于纤维束示踪的空间统计方法(tracer based spatial statistics,TBSS)比较两组间差异,提取有差异脑区的指标,分别与病程、视觉模拟评分(VAS)进行相关性分析。结果与对照组相比,实验组FA值降低的受累纤维束为左侧丘脑前辐射、右侧丘脑前辐射、右侧下额枕束、右侧皮质脊髓束;MD值增加的受累纤维束包括左侧丘脑前辐射、双侧下额枕束、双侧上纵束、左侧钩束、右侧皮质脊髓束;RD值增加的受累纤维束包括左侧丘脑前辐射、右侧上纵束;AD值增加的受累纤维束包括左侧丘脑前辐射、左侧上纵束、双侧皮质脊髓束、左侧下纵束。相关性分析显示患者VAS与左侧丘脑前辐射、右侧丘脑前辐射、右侧下额枕束、右侧皮质脊髓束的FA值呈负相关。患者VAS与左侧丘脑前辐射、双侧下额枕束、左侧钩束、左侧上纵束的MD值呈正相关。患者VAS与左侧丘脑前辐射、右侧上纵束的RD值呈正相关。患者VAS与左侧丘脑前辐射、左侧上纵束的AD值呈正相关。除此之外,患者的病程与左侧皮质脊髓束的AD值呈负相关、与右侧上纵束的RD值呈负相关。结论右侧PTN患者存在与疼痛感知、情绪调节、认知及执行能力相关的脑白质纤维束损伤,以左侧损伤为主。推测左侧丘脑前辐射是右侧PTN患者相对特征性损伤区域,并且疼痛程度越重,脑白质损伤越重。

弥散峰度成像对儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合征脑微结构变化的研究

目的分析阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea syndrome,OSAS)患者脑微观结构的改变,探索OSAS患者认知功能下降的神经生理。方法对19例OSAS患者、23例正常对照组使用美国GE Medical Systems Discovery MR750 3.0T磁共振仪进行磁共振弥散峰度成像(diffusional kurtosis imaging,DKI)扫描,采用FSL软件对两组被试者进行基于纤维束空间统计学(tract-based spatial statistics,TBSS)分析和与临床参数的相关性分析。结果与正常对照组比较,OSAS患儿在右侧内囊前肢、右侧丘脑辐射、穹窿、胼胝体部分各向异性(fractional anisotropy,FA)值下降,在左后放射冠、右上纵行纤维束、右侧外囊、右侧内囊前肢、胼胝体压部峰度部分各向异性(kurtosis fractional anisotropy,KFA)值下降。右侧内囊前肢、左顶叶的KFA值与最低血样饱和度(lowest oxygen saturation,LSa O2)呈正相关,胼胝体压部、右后放射冠、左侧中央后回、左前顶叶DKI参数值FA、KFA与血氧饱和度<90%所占比例、低通气指数呈负相关。结论 OSAS患者在多个脑区KFA值存在异常,且与缺氧存在关系,可能是OSAS患者认知功能下降的机制。

基于DTI的三叉神经痛脑白质结构异常及其与临床特征的相关性

目的采用基于纤维束的空间统计方法(TBSS)探讨原发性三叉神经痛(PTN)患者脑白质微结构异常。方法对38例PTN患者(PTN组)和38名年龄、性别匹配的健康志愿者(对照组)行全脑DTI扫描,并用FSL软件进行分析,寻找FA值、平均扩散系数(MD)、径向扩散系数(RD)和轴向扩散系数(AD)存在组间统计学差异的脑区,并与视觉模拟评分(VAS)进行相关分析。结果与对照组相比,PTN组胼胝体、放射冠、左侧上纵束、左侧下纵束及下额枕束FA值降低;且PTN组双侧丘脑后辐射、双侧内囊、双侧外囊、穹窿、右侧上纵束同时存在MD值和RD值升高,而AD升高脑区仅局限于双侧内囊前支、左侧内囊后支、双侧上放射冠和双侧上纵束。PTN患者左侧上纵束FA值与VAS呈负相关(r=-0.502,P=0.001),左侧上纵束MD值与VAS评分呈正相关(r=0.437,P=0.006)。结论丘脑、内囊MD值和RD值同向升高而不伴FA值降低可能是PTN的相对特征性DTI表现;左侧上纵束FA值和MD值对评估PTN患者疼痛水平有参考价值。

运用TBSS技术对梗死后抑郁症患者的扩散张量成像研究

目的运用纤维束追踪的空间统计学技术(tract-based spatial statistics,TBSS)探讨梗死后抑郁症(post-stroke depression,PSD)(和3个对照组受试者成组比较)患者的脑白质微观结构的损害。材料与方法对28例梗死后抑郁症患者组和18例梗死后无抑郁症患者组、13例单纯抑郁症患者组、11例正常对照受试者组行全脑扩散张量成像扫描。应用TBSS方法对PSD组和3个对照组的部分各向异性(fractional anisotropy,FA)值进行组间比较。结果与3个对照组相比,PSD组左侧内囊后肢、胼胝体压部的FA值显著降低(P<0.05)。两两组间比较,左侧内囊后肢主要为PSD组与正常对照组间差异有统计学意义(P<0.05);胼胝体压部主要为PSD组与正常对照组、PSD组与单纯抑郁症组间差异有统计学意义(P<0.05)。结论 TBSS技术作为可信度较高的最新扩散张量成像研究方法,可以发现早期PSD即存在与调节情绪和认知关系联络神经纤维及脑白质的损伤。

DKI联合ALFF在全面特发性癫痫患者基底核-丘脑-皮层环路中的应用

目的采用弥散峰度成像(DKI)及低频振幅(ALFF)技术观察全面特发性癫痫(IGE)患者白质纤维束以及脑功能异常的脑区。方法选取符合纳入标准的IGE患者(病例组,n=24)及与之相匹配的健康志愿者(对照组,n=24)。DKI数据分析采用基于纤维束示踪的空间统计(TBSS)方法,将相关参数值与患者病程行相关性分析;ALFF分析采用静息态脑功能数据辅助处理(DPARSF)及SPM方法。结果病例组右侧内囊前肢、左侧外囊、胼胝体膝部各向异性(FA)值较对照组显著减低(P均<0.05);两组平均弥散(MD)值差异无统计学意义(P>0.05);DKI分析发现病例组双侧前辐射冠、上辐射冠、内囊前肢、内囊后肢以及胼胝体(膝部、体部)平均峰度(MK)值显著减低(P<0.05)。FA值和MK值与病程的相关性差异无统计学意义(P>0.05)。ALFF显著升高区域为双侧额叶、双侧壳核、右侧丘脑以及左侧尾状核;ALFF显著减低区域为右侧颞叶、双侧楔前叶以及双侧枕叶。结论 DKI联合ALFF可为进一步揭示IGE的发病机制提供影像学依据。

脑部弥散张量成像数据处理技术在疾病诊断研究中的应用进展

主要介绍弥散张量成像(Diffusion Tensor Image,DTI)技术的发展,介绍脑部DTI数据处理常用的方法应用于疾病诊断的发展概况。本文总结DTI数据处理最常用的3种方法,包括基于体素的分析、基于纤维束的空间统计分析方法和白质纤维追踪方法,其中列出了使用各种方法应用于疾病研究所取得的成果,对研究结果进行了分析并对各种分析方法的优缺点进行总结。最后对DTI的发展方向提出展望,DTI在科研和临床应用方面都发挥着越来越重要的作用,尤其是科研方面已取得很多重要成果。在临床方面,DTI可用于多种疾病的诊断和治疗,且在某些疾病的诊断中发挥着越来越重要的作用。

磁共振弥散张量成像对震颤为主早期帕金森病的诊断价值

目的探讨早期震颤为主帕金森病(Parkinson s disease,PD)磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)参数变化及其与临床量表测试值之间的相关性。方法本研究纳入2019年6月—2020年6月收治于同济大学附属东方医院陆家嘴院区神经内科的震颤PD患者31例及同期年龄匹配的正常对照组22例,进行临床量表评估,包括帕金森病量表评分UPDRS的第3部分(运动相关部分)、Hoehn-Yahn分级(H-Y分级);所有被试者行磁共振弥散张量成像检查,应用基于纤维束示踪的空间统计方法(tract-based spatial statistics,TBSS)得到实验组及对照组全脑白质FA、MD、DA、DR值,比较实验组及对照组组间差异区域及分布;提取组间差异脑区DTI参数值与临床量表测试值做相关性分析。结果与对照组相比,实验组UPDRS-Ⅲ评分和H-Y分级差异有统计学意义(P<0.05)。TBSS分析显示实验组FA值减弱区主要位于小脑中脚、内囊前肢、胼胝体、双侧放射冠、扣带回、小脑下脚、外囊。部分感兴趣区FA值与UPDRSⅢ评分和H-Y分级间存在负相关性(P<0.05)。结论DTI技术可以为震颤为主早期PD的诊断及评价提供更完整的认识和有价值的线索。

基于弥散张量成像的原发性失眠患者大脑白质变化

使用基于纤维束示踪的空间统计学方法对原发性失眠患者的弥散张量成像影数据进行分析,探讨其大脑白质变化。结果显示相较于健康对照组,原发性失眠患者的白质连接发生改变,主要表现为前放射冠、胼胝体膝部的各向异性分数降低。进一步的相关分析结果表明胼胝体膝部区域各向异性分数值降低与患者睡眠状况自评量表分数显著负相关。

轻度认知障碍患者嗅觉功能损害的磁共振弥散张量成像研究

目的探讨轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)患者嗅觉功能与脑白质改变之间的关系。方法对受试者采用蒙特利尔认知量表(Montreal cognitive assessment,MoCA)进行认知评估,70%异丙醇试纸进行嗅觉功能测试,应用基于纤维束示踪的空间统计方法(tract-based spatial statistics,TBSS)得到弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)相关参数,比较36例MCI患者及32例正常老年人行为学及影像学结果。结果MCI患者的嗅觉评分普遍降低,与MoCA评分呈正相关(r=0.682,P<0.05)。DTI参数中各向异性分数(fractional anisotropy,FA)变化较为显著,FA减弱区主要位于胼胝体周围、额叶眶额回周围、左侧枕叶周围区域,其中嗅觉评分与额叶眶额回的FA值相关性较为显著(P<0.05)。结论本组MCI患者嗅觉功能下降,且与神经心理学量表评分呈正相关。MCI患者嗅觉相关脑区脑白质损害,记忆相关脑区脑白质损害不明显,提示嗅觉功能下降可能早于记忆功能受损。

基于DTI成像研究脑梗死后单侧运动通路损伤的大脑结构改变

目的:探讨单侧运动通路受损脑梗死患者大脑结构的改变。方法:选择单侧运动通路受损的脑梗死患者66例,匹配性别、年龄相当的健康受试者66例。采用3.0 T磁共振扫描仪对所有受试者行DTI序列的扫描。采用基于纤维束示踪的空间分析方法(TBSS)对两组脑图像进行处理,比较脑梗死受试者组和健康受试者组在大脑结构上的不同。结果:和健康受试者相比,脑梗死受试者的胼胝体FA值明显降低的脑区为胼胝体膝部、胼胝体体部;双侧FA值降低的相关脑区为双侧放射状前冠、双侧上放射冠;患侧FA值降低的相关脑区为皮质脊髓束、大脑脚、内囊前脚、内囊后脚、内囊豆状核后部、后放射冠、丘脑后放射冠(包括视辐射)、外囊、上纵束、额枕上束和右侧绒毡层(P<0.001)。结论:单侧运动通路损伤后大脑的结构出现双侧性变化,其中枢神经机制可能是胼胝体纤维受损;患侧除了运动相关脑白质纤维结构受损,非运动相关的脑白质纤维同样会受到影响。