基于贝叶斯约束统计框架的DT-MRI脑白质纤维追踪成像

弥散张量磁共振成像(DT-MRI)的脑白质纤维追踪成像利用脑白质水分子弥散构成的弥散张量信息追踪脑白质纤维束并无创重建其3维结构图像。针对现有追踪方法一般以局部体素的弥散张量为主要追踪依据,缺乏对纤维结构、弥散度等人体解剖结构和生理机能的综合考量的缺陷,该文基于贝叶斯理论框架综合分析追踪路径与各体素弥散张量方向和纤维束几何结构相关性,并使用弥散度和追踪纤维角度对两者进行约束,获得各步追踪方向的概率密度分布,通过Markov Chain Monte Carlo采样确定其追踪方向进行追踪成像,通过多次追踪获得具有统计意义的3维结果。最后利用文中方法在合成弥散张量数据上进行了成像仿真,在真实脑部DT-MRI数据上进行了成像实验。仿真和实验结果表明,该方法能实现预期的脑白质纤维追踪成像,比现有追踪成像方法结果更可靠,可重复性更强。

采用贝叶斯决策概率型DT-MRI的脑白质纤维追踪成像

弥散张量磁共振成像(DT-MRI)的脑白质纤维追踪成像可无创重建脑白质纤维的三维结构,而现有追踪成像方法一般仅考虑局部纤维的弥散倾向,对纤维束几何结构的综合考虑不足,为此提出一种贝叶斯决策概率型的纤维追踪成像算法.该算法通过纤维束当前体素的弥散张量方向和纤维束几何结构信息,利用贝叶斯决策理论估算追踪下一体素的方向概率分布;按照概率分布对纤维束进行加权采样,重建纤维束的三维结构图像.最后利用文中算法在合成弥散张量数据上进行了成像仿真,在真实脑部DT-MRI数据上进行了成像实验.仿真和实验结果表明,该算法能实现预期的脑白质纤维追踪成像,比现有追踪成像方法结果更可靠,可重复性更强.

磁共振弥散张量成像的脑白质纤维优化重建

磁共振弥散张量成像(DTI)可对大脑白质纤维束的三维几何结构进行无创研究,其主要方法为DTI纤维追踪成像。研究打破现有DTI纤维追踪成像从初始种子区域逐步追踪增长的框架,提出脑白质的纤维优化重建方法,从全局角度描述追踪纤维,通过其对弥散倾向和几何结构的优化估计,重构最优纤维路径。结果表明,该方法可提供连接两个感兴趣区域(ROI)的有效和对称连接,同时通过全局优化手段消除累积噪声及局部随机噪声,提高长距离成像的可靠性;在人工合成数据集和真实人体数据集中均能较好成像,较之现有纤维追踪成像具有更高的可靠性和可重复性。

正常成人视放射的磁共振扩散张量成像和扩散张量纤维束成像研究

目的利用磁共振扩散张量成像(DTI)研究正常成人视放射的部分各向异性和视放射纤维束构象特征。方法对30例健康志愿者进行常规磁先振成像(MRI)及DTI序列检查,重建各向异性(FA)图和DEC图,分别测量双侧视放射区的FA值和平均扩散率(MD)值。采用扩散张量纤维束跟踪软件对视放射纤维束进行追踪。结果方向编码彩色图能清晰显示视放射,正常视放射的FA值分别为左侧0.509±0.029、右侧0.502±0.026,MD值分别为左侧(0.763±0.050)×10^-3mm2/s、右侧(0.748±0.052)×10^-3mm2/s。双侧视放射的FA值和MD值均无统计学差异(P>0.05)。扩散张量纤维束成像(DTT)可显示视放射纤维束起自丘脑的外侧膝状体,位于侧脑室三角区旁的矢状层,分为3束投射到原始视皮质,背侧束和外侧束向后到达距状裂的上缘,腹侧束先向前形成Meyer环,再向后终止于距状裂的下缘,符合经典解剖学的研究。结论DTI和DTT可清晰显示视放射纤维束的各向异性和构象特征,为了解视功能与视觉通路之间的关系提供了新的研究手段。

融合白质fMRI的dMRI纤维追踪重建研究

基于弥散磁共振成像(dMRI)的纤维束重建,是分析大脑白质结构的主要工具。现有的纤维追踪成像算法受dMRI分辨率及成像机理约束,在构建大脑白质灰质边界区域的纤维时成像性能和准确性大大下降。为克服该缺陷,提出一种结合功能磁共振成像(fMRI)的新型dMRI纤维追踪成像算法。该算法引入表征白质中fMRI信号各向异性的空间相关张量间接描述纤维束的几何结构信息,结合粒子滤波理论估算追踪下一体素的方向概率分布,重建可靠连接白质灰质边界区域的三维结构。将所提出算法在8位成年人视觉刺激的功能图像上进行追踪成像实验,每例重建800根纤维,重建纤维的平均长度可达(18.47±1.82)mm,沿白质灰质界面流线端点的覆盖率为25.15%±1.86%。通过在视放射区域与DWI重建结果对比可看出,所提出的方法可有效重建大脑白质纤维路径,特别对由于部分容积效应导致对灰白质交界面纤维束重建存在较大误差的区域,较现有方法可获得更准确效果。

磁共振扩散张量成像在儿童脑性瘫痪诊断中的价值

目的探讨扩散张量成像在儿童脑瘫诊断中的价值。方法将42例脑瘫患儿及性别、年龄相匹配的42例健康儿童作为研究对象。进行常规脑MR平扫检查后,行脑的DTI检查,得到ADC图、FA图及彩色编码FA图。分别于双侧半卵圆中心、内囊前肢、内囊膝部、内囊后肢、环池水平皮质脊髓束设置感兴趣区(ROI),测定每个ROI的FA、ADC值,并以环池水平的皮质脊髓束及同侧内囊后肢为ROI,分别作出两侧皮质脊髓束图。结果 42例脑瘫患儿中,6例常规颅脑MRI显示正常,36例分别显示为脑室周围白质软化(PVL)、脑萎缩、脑裂畸形等。42例脑瘫患儿ADC图、FA图、彩色编码FA图显示异常。脑瘫组半卵园中心、皮质脊髓束FA降低、ADC值增高,与正常对照相比均有显著性差异(P<0.05)。结论 DTI检查对脑瘫患儿的诊断及白质纤维损伤具有重要的价值,尤其是常规颅脑MRI显示为正常的可疑脑瘫患儿,进行DTI检查是必要的。

融合白质功能信号的DWI纤维优化重建

磁共振弥散加权成像(DWI)可对大脑白质纤维束的结构连通性进行无创研究,其主要方法为DWI纤维重建.并且基于DWI的结构连接常常与基于功能磁共振成像的功能连接相结合,以得到纤维重建的最优路径.本文提出一种融合白质fMRI,将功能信号作为先验信息进行DWI纤维全局优化重建的方法,获得表征描述特定功能结构的最优纤维路径.实验结果表明,加入fMRI功能先验信息的优化方法可重建出具有功能意义的白质纤维束,较之现有的纤维重建方法具有更高的可靠性和鲁棒性.

弥散张量成像面神经追踪技术在听神经瘤手术中的应用

目的探讨弥散张量成像纤维束追踪（DTT）技术在听神经瘤手术中追踪面神经的方法及准确性。方法回顾性分析首都医科大学附属北京天坛医院神经外科2013年9月至2015年9月行手术治疗的19例听神经瘤患者的临床资料。术前磁共振扫描后在工作站上以DTT技术追踪面神经，感兴趣区域（ROI）分别定位于内听道及面神经从脑干端发出的位置。各向异性指数（FA）设置为0．15。当有明显纤维束经过脑干端ROI和内听道端ROI时即定义为重建出的面神经。术中运用多模态神经导航、神经电生理监测、术者肉跟所见3种方式联合验证面神经追踪的准确性。术后不同时间点对面神经功能分级进行评估。结果19例患者中，有18例术前成功追踪出面神经纤维束的位置及走行，其中有16例术中经电生理监测及术者判断证实与面神经位置相符合，2例不相符合，其中1例为囊性，另1例为囊实性。所有病例术中均完整保留面神经，面神经以位于肿瘤腹侧中1／3为主。其中18例患者术后6个月House-Brackmann面神经功能分级为Ⅰ-Ⅲ级。结论术前DTT技术配合术中多模态神经导航可辅助术者在术前及术中对面神经位置做出判断，从而在很大程度上减少面神经损伤的机会。

弥散张量纤维束成像在脑干海绵状血管畸形手术中的应用价值

目的 探讨弥散张量纤维束成像（DTT）在脑干海绵状血管畸形（CM）手术中的应用价值,分析术前纤维束的形态与患者预后的关联性.方法 回顾性分析2013年2月至2016年1月首都医科大学附属北京天坛医院神经外科收治的73例脑干CM患者的临床资料.术前以DTT技术追踪患者双侧皮质脊髓束及内侧丘系,根据纤维束的形态进行评分（1～4分）.根据病灶与纤维束的三维关系设计手术入路.术中在纤维束融合导航引导下按预定路径切除病灶.术后在不同时间点评估患者的改良Rankin量表（mRS）评分.比较纤维束评分高分组与低分组之间临床因素的差异,分析影响神经功能的不利因素.结果 73例脑干CM患者中,病灶全切除68例（93.2％）,近全切除5例（6.8％）.患者术前皮质脊髓束纤维束评分平均为（1.83±1.04）分,内侧丘系纤维束评分平均为（1.97±1.46）分.纤维束高分组与低分组之间在病灶部位及大小上的差异有统计学意义（P＜0.05）.末次随访mRS评分平均为（2.59±1.16）分,入院时mRS评分平均为（2.85±1.11）分,两者差异有统计学意义（P=0.027）.术前皮质脊髓束纤维束评分高、病灶直径＞2 cm为导致神经功能障碍加重的不利因素.结论 DTT应用于脑干CM手术中可辅助医生制定合理的手术入路,术中可避免传导束损伤,有助于改善患者的预后.

应用影像学方法探讨类似运动性和感觉性的传导性失语发病机制

目的探讨临床上类似运动性和感觉性的传导性失语发病机制。方法分别选择7例类似运动性失语和7例感觉性失语症的传导性失语患者以及10例健康志愿者,采用扩散张量成像分析研究Broca区、Wernicke区及弓状纤维束,并测量三者的各向异性(FA)值,分别比较健康志愿者与传导性失语患者双侧大脑半球的FA值;采用扩散张量成像纤维追踪的方式,比较Broca区、Wernicke区的纤维结构。结果 在健康志愿者中,左侧大脑半球各项FA值大于右侧(P<0.05);在类似运动性失语症的传导性失语患者中,左侧Broca区以及弓状纤维束前部的FA值小于右侧镜像区(P<0.05);在类似感觉性失语的传导性失语患者中,左侧Wernicke区以及弓状纤维后部的FA值小于右侧镜像区(P<0.05),Broca区的FA值与正常健康志愿者相似。结论除弓状纤维束受损外,皮层的病变同样可以引起传导性失语。如果病变部位靠近Broca区且弓状纤维束的前部受损,则临床症状类似于运动性失语症;靠近Wernicke区且弓状纤维束的后部受损,则类似于感觉性失语症。