基于ITK多图谱配准的脑部皮质下核团的分割研究

大量研究表明,阿尔茨海默症(AD)的病变与大脑皮质下核团的萎缩息息相关,某些核团的萎缩(如海马)可能成为AD疾病早期诊断的标志,而皮质下核团的分割是研究核团萎缩模式的重要前提。基于AD患者和正常人各30例3DT1W-MR图像,先结合直方图分析和三维形态学分析方法对图像进行脑组织提取,后采用ITK配准算法将10个脑图谱图像经两阶段分别配准到提取脑组织后的图像空间。第一阶段实现基于均方差的仿射配准,第二阶段实现基于互信息的B样条形变配准,两阶段的配准均采用线性插值法和梯度下降的优化搜索方法。最后采用STAPLE融合算法,对配准后得到的10个目标图像进行图像融合,得到最终的分割结果。结果表明:除尾状核外,分割得到的其余6对核团的体积与常用的FSL-FIRST算法的分割结果无统计学差别(P>0.05);AD患者的右侧伏核和双侧海马发生萎缩(P<0.05)。因此,基于ITK配准框架的多图谱配准分割方法能有效分割MR图像上边界不明确的皮质下核团。

肌萎缩侧索硬化症患者皮质下核团MRI体积分析

目的采用MRI体积分析技术评估肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者皮质下核团的体积改变。方法采集25例ALS患者(ALS组)和25名健康对照(对照组)的MRI高分辨率图像,对皮质下核团的体积通过脑磁共振成像处理软件库(FSL)软件进行自动分析。将每个受试者的年龄、性别、教育年限、总颅内体积作为协变量,采用协方差模型的多协变量分析评估皮质下核团体积的组间差异。结果 ALS组双侧丘脑、左侧海马和右侧杏仁核体积较对照组明显减低。结论通过MRI在体综合评估ALS皮质下核团的体积,发现ALS组双侧丘脑、左侧海马和右侧杏仁核的体积明显减小。

轻度认知障碍患者海马和皮质下核团形状特征预测AD病理改变的研究

目的:探索皮质下核团的形状在轻度认知障碍(MCI)中的改变特征,及其在无创性预测AD源性MCI上的临床意义。方法:搜集AD神经影像学项目(ADNI)数据库中MCI组112例及正常对照组(NC)140例,采用顶点分析法比较组间海马,丘脑、杏仁核等皮质下核团的形状,并与简明精神状态量表(MMSE)评分、脑脊液β淀粉样蛋白42(Aβ42)、总Tau蛋白(t-Tau)及磷酸化Tau蛋白(p-Tau)水平作相关性分析。进一步根据脑脊液Aβ42及p-Tau的水平,将MCI患者分为A+T+(Aβ42及p-Tau均阳性)、A+T-(Aβ42阳性,p-Tau阴性)与A-T-(Aβ42及p-Tau均阴性)3个亚组,比较组间皮质下核团的形状差异。结果:MCI组相比于NC组的左侧海马背外侧、右侧海马腹内侧、左侧丘脑前背侧、右侧丘脑背内侧、双侧杏仁核前背侧及左侧尾状核前内侧出现显著萎缩(P<0.01)。双侧海马、丘脑及杏仁核的形变量与MMSE及Aβ42呈显著正相关(P<0.05);左侧尾状核形变量与MMSE呈显著正相关,与Aβ42无显著相关;左侧杏仁核形变量与t-Tau及p-Tau呈显著负相关,其余核团与t-Tau及p-Tau未见显著相关。MCI患者中A+T+组比A-T-组的左侧杏仁核前背侧显著萎缩(P<0.05),而A+T+与A+T-及A+T-与A-T-的组间比较未见统计学差异。结论:MCI患者的皮质下核团表面形状存在特异性改变,且伴随不同AD病理改变的MCI亚组间,核团的损伤机制存在差异。表明皮质下核团形状分析有助于早期诊断MCI并预测AD源性MCI,从而实现针对性干预和治疗,延缓AD病情进展。

应用MRI探究年龄对大脑皮质下核团偏侧性的影响

目的利用高分辨率MR结构成像及图像分析软件探究人脑衰老过程中皮质下核团偏侧性的改变情况。方法对286例健康志愿者行薄层3D-T_(1)WI扫描,利用Freesurfer软件计算大脑皮质下核团(丘脑、尾状核、壳核、苍白球、海马、杏仁体和伏隔核)的体积;运用相关性分析及回归分析探究核团体积的年龄相关性;按照年龄将其分成6组,运用配对t检验分析每组核团的偏侧性,P<0.05表示差异有统计学意义,分析年龄对核团偏侧性的影响。结果各个皮质下核团体积与年龄呈不同程度的负相关关系;随着年龄增长,不同核团体积每年减少的百分比不同。丘脑、壳核、伏隔核体积呈左侧化,苍白球、海马、杏仁核体积呈右侧化,尾状核体积未出现偏侧性;从青年到老年,核团体积偏侧性出现保留(如丘脑、海马)、消失及出现(如壳核、苍白球、杏仁核、伏隔核)的现象;核团体积偏侧性变化率有两个高峰期,分别为30~39岁组及50~59岁组。结论大脑皮质下核团体积与年龄成负相关关系,在正常衰老过程中核团体积偏侧性呈动态改变。

海马萎缩异质性的轻度认知障碍患者皮质下核团体积变化的研究

探讨轻度认知障碍(MCI)患者海马萎缩与皮质下核团体积变化关系及皮质下核团体积与认知功能损害程度的相关性。从阿尔茨海默病神经影像学计划(ADNI)数据库选取MCI患者和健康老年人磁共振成像资料。对7个皮质下结构进行分割并计算其体积,结果显示伏隔核体积减小与MCI患者认知衰退相关.部分皮质下结构体积减小与认知损害的严重程度有关。

早期卒中后抑郁症15个皮质下核团的体积及形态变化的磁共振分析

目的对卒中后抑郁症（PSD）患者和卒中后无抑郁、单纯抑郁、健康受试者的15个皮质下核团体积及其3D形状改变进行成组比较，探讨早期PSD变化规律及机制。方法收集2015—2017年深圳市人民医院符合入组条件的28例卒中后抑郁症患者（PSD）和18例卒中后无抑郁症（PSND）、13例单纯抑郁症（De）、11名健康受试者（NC）行磁共振扫描，勾画双侧伏隔核、尾状核、壳核、苍白球、丘脑、海马、杏仁核及脑干，计算其体积并标准化，再对其3D形状改变进行成组比较。结果经方差分析PSD组与PSND、De、NC 3组间的双侧伏隔核（NAc）、双侧丘脑（Th）、左侧苍白球（Pa）的体积差异均有统计学意义（均P〈0.05），PSD组上述核团体积分别为（415±128） mm^3（L-NAc）/（303±90） mm^3 （R-NAc）、（7 590±867） mm^3 （L-Th）/（7 459±905） mm^3 （R-Th）、（1 675±328） mm^3 （L-Pa），小于PSND等组（433±100） mm^3/（307±88） mm^3、（7 999±961）/（7 753±955） mm^3、（1 790±286） mm^3。两两组间比较差异有统计学意义的核团：PSD组与NC组有右侧伏隔核、双侧丘脑（P〈0.01）；PSD组与De组有右侧伏隔核、右侧丘脑（P〈0.001），左侧伏隔核、左侧苍白球、左侧丘脑（P〈0.01）；PSND组与NC组有右侧伏隔核（P〈0.05）；PSND组与De组有右侧伏隔核（P〈0.001），左侧伏隔核、右侧丘脑（P〈0.05）。经F检验核团形态差异有统计学意义（P〈0.05）的部位主要为右侧伏隔核的顶部及尾部、右侧尾状核的前部及中腹部、双侧丘脑的大部、双侧海马的体部腹内侧、左侧尾状核的体前部。结论早期PSD组存在多个皮质下核团的体积及形态结构异常，这提示皮质下核团改变在早期PSD的病理生理中发挥作用，并可能是其发病机制中重要原因之一。