基于自动脑分割技术定量分析学龄期健康人群脑体积

目的:基于MRI使用自动脑分割技术探讨中国学龄期健康人群不同脑结构体积的差异。方法:对144例学龄期健康志愿者使用GE Discovery 750w 3.0T磁共振仪进行颅脑MRI扫描,扫描序列主要包括T1WI、T2WI和T2-FLAIR。基于横轴面T1WI,采用自动脑分割技术获得分割图像并可获得脑内各结构的体积,包括全脑、脑灰质、脑白质、大脑白质、皮层下灰质、内侧颞叶、外侧颞叶、枕叶、岛叶、小脑灰质、小脑白质、额叶、顶叶、扣带回、脑室、脑脊液和脑干的体积值和标准化体积值(脑结构体积与全脑体积的比值)。分析不同性别和四个年龄组以及左、右侧之间各脑结构体积的差异,及脑内各结构体积与年龄之间的关系。结果:在不同性别组之间,左侧脑白质、双侧脑白质、左侧大脑白质、右侧大脑白质、双侧脑白质以及皮层下灰质、内侧颞叶、外侧颞叶、枕叶、额叶、顶叶和扣带回的部分区域的标准化体积值,以及颅脑总体积值的差异均有统计学意义(P<0.05)。左右侧脑结构之间,小脑白质、楔叶、岛叶、侧脑室、以及皮层下灰质、内侧颞叶、外侧颞叶、额叶、顶叶和扣带回的部分区域的标准化体积值的差异有统计学意义(P<0.05)。脑脊液的标准化体积值与年龄呈负相关(r=-0.49,P<0.05),右侧壳核、左侧海马旁回、双侧梭状回、双侧颞上回、右侧颞下回、左侧额上回、双侧额中回前部、双侧额极、左侧顶上小叶、双侧顶下小叶和左侧楔前叶的标准化体积值均与年龄呈正相关(r=0.42、0.42、0.59、0.58、0.44、0.44、0.47、0.51、0.47、0.48和0.48,P均<0.05)。结论:基于MRI的自动脑分割技术能快速直观地显示和测量健康学龄期人群各脑结构的体积;不同性别健康学龄期人脑内结构体积存在差异,并且随年龄增加,脑脊液体积减小,内侧颞叶、外侧颞叶、额叶和顶叶的部分区域及右壳核体积增大。

基于人工智能自动脑分割技术定量分析孤独症谱系障碍患儿脑体积

目的基于人工智能自动脑分割技术探讨中国孤独症谱系障碍(ASD)儿童脑结构特征,并分析其脑结构特征与脑发育状态之间的相关性。方法病例对照研究。收集2023年1月至2024年4月在青岛大学附属妇女儿童医院心理科就诊的符合美国《精神障碍诊断与统计分析手册》第5版ASD诊断标准的儿童52例及青岛地区性别、年龄相匹配的正常发育(TD)儿童48例,受试者均使用GE 3.0T磁共振行三维T1加权像序列扫描。使用自动脑分割技术获得脑内各结构的标准化体积值(脑结构绝对体积与全脑体积的比值);采用两独立样本t检验和Mann-Whitney U检验分析2组儿童脑内各结构标准化体积值的差异;并采用Pearson和Spearman相关分析探讨显著差异脑区体积数据与Gesell发育量表评分之间的相关性。结果与TD组比较,ASD组双侧脑灰质体积[左侧25.45%(0.70%)比25.16%(1.05%),右侧(25.89±0.71)%比(25.51±0.73)%]、右侧眶额叶外侧部体积[(0.62±0.03)%比(0.59±0.05)%]、右侧眶额叶内侧部体积[(0.48±0.04)%比(0.46±0.04)%]、右侧三角部体积[(0.38±0.07)%比(0.35±0.05)%]、双侧海马体积[左侧0.22%(0.04%)比0.20%(0.02%),右侧0.23%(0.04%)比0.22%(0.02%)]、双侧海马旁回体积[左侧0.15%(0.03%)比0.14%(0.02%),右侧(0.15±0.02)%比(0.14±0.02)%]、左侧梭状回体积[(0.82±0.08)%比(0.78±0.08)%]、右侧颞上回体积[(0.96±0.10)%比(0.90±0.09)%]、双侧岛叶体积[左侧(0.54±0.03)%比(0.53±0.04)%,右侧(0.55±0.03)%比(0.53±0.04)%]、右侧顶下小叶体积[(1.40±0.16)%比(1.33±0.12)%]、右侧楔前叶体积[(0.99±0.09)%比(0.94±0.09)%]、右侧壳核体积[(0.37±0.04)%比(0.35±0.03)%]、双侧苍白球体积[左侧(0.14±0.01)%比(0.13±0.01)%,右侧0.14%(0.02%)比0.13%(0.01%)]及右侧丘脑体积[(0.51±0.04)%比(0.49±0.03)%]显著增大,差异均有统计学意义(均P<0.05);而ASD组左侧矩状回体积[(0.19±0.04)%比(0.20±0.04)%]及胼胝体后部体积[0.05%(0.01%)比0.06%(0.01%)]显著减小,差异均有统计学意义(均P<0.05)。相关分析显示,ASD儿童右侧丘脑体积与适应性发育商之间呈负相关(r=-0.276,P=0.048);ASD儿童左侧梭状回、左侧矩状回体积与精细动作发育商之间呈负相关(r=-0.290,P=0.037;r=-0.368,P=0.007);ASD儿童右侧楔前叶与个人社交发育商之间呈负相关(r=-0.396,P=0.007)。结论ASD儿童存在多个脑区体积异常,且部分脑区与脑发育状态相关。基于人工智能的自动脑分割技术能快速直观地测量和显示孤独症谱系障碍儿童及正常发育儿童脑结构体积。

阿尔茨海默病大鼠模型建立与磁共振成像

目的通过D-半乳糖联合三氯化铝制备阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)大鼠模型的磁共振扫描(magnetic resonance imaging,MRI)提出适用于AD大鼠检测的医用磁共振线圈和序列。方法Morris水迷宫筛选24只健康SD大鼠并随机分为实验组和对照组,每组12只(雌雄各半)。实验组采用D-半乳糖联合三氯化铝造模,对照组以生理盐水代替D-半乳糖及三氯化铝以同样的建模方式注入。建模8周后进行糖水偏好实验、Morris水迷宫行为学测试,测试通过的实验组大鼠与对照组大鼠同时采用医用磁共振扫描(1.5 T Philips和3.0 T GE),磁共振数据经后台PACS系统上传至Philips Medical Systems工作站软件三维分析比较不同组大鼠脑结构和脑体积差异。结果与对照组比较,实验组大鼠体重减轻;糖水偏好百分比为:对照组(82±5.03)%,实验组为(63±12.67)%,两组差异有统计学意义(P<0.05);水迷宫测试结果显示:第6天潜伏期实验组大鼠为(15±14.3)s,对照组大鼠为(13±11.3)s,平台穿越次数实验组大鼠为(4±3.2)次,对照组大鼠为(5±2.6)次,两组差异有统计学意义(P<0.05);磁共振图像显示实验组大鼠脑沟增宽,脑皮质萎缩,脑体积减低。结论医用磁共振可用于AD大鼠监测诊断,为AD动物模型实验的进一步发展提供影像学诊断依据和参考思路。