VBM-DARTEL方法在阿尔茨海默症MRI图像分析中的应用

利用MRI T1成像研究阿尔兹海默症(AD)患者、轻度认知障碍(MCI)相对于正常对照组(NC)的全脑灰质的变化情况。利用DARTEL方法对14例AD患者(AD组)、21例MCI患者(MCI组)及23名健康对照者(NC组)进行分析,并对三组数据的全脑灰质进行基于体素的统计学比较。比较结果是MCI组在右侧海马、杏仁核、楔前叶有轻度灰质萎缩,AD组在双侧颞叶、海马、杏仁核、丘脑有较大的灰质萎缩。结论是利用VBM-DARTEL方法可以显示早期MCI和AD患者脑灰质的改变,有助于AD的早期辅助诊断。

基于VBM-DARTEL的AD脑萎缩特征检测方法

目的探究阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)与轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)大脑灰质萎缩的特征,为AD的演化机制探索提供一种有意义的检测方法。方法基于体素形态学(voxel based morphometry,VBM)结合通过取幂李代数的微分同胚解剖配准(diffeomorphic anatomical registration through exponentiated lie algebra,DARTEL)方法,首先预处理了58例正常人(normal control,NC)、26例进展型MCI(progressive MCI,PMCI)患者、46例稳定型MCI(stable MCI,SMCI)患者和40例AD患者的T1结构磁共振图像(magnetic resonance imaging,MRI)数据,利用DARTEL的方法创建特异性模板,再利用变形场将三组灰质图像配准到MNI空间并通过调制以保证体素的总数量不变。最后采用双样本t检验对MNI空间平滑后的图像数据进行统计学分析(P≤0.005,未校正)。结果相对于NC组,AD患者主要在双侧颞叶、双侧海马及海马旁回、双侧杏仁核、双侧脑岛、左侧枕中回、左侧楔前叶、左侧后扣带回存在严重萎缩。MCI患者大脑灰质的萎缩区域主要集中在双侧豆状壳核、左侧杏仁核和左侧海马区域。PMCI患者大脑萎缩区域主要分布在左侧杏仁核、左侧海马和左侧豆状壳核,而SMCI患者大脑灰质未见显著萎缩。相对于MCI,AD患者在双侧颞叶、双侧海马、双侧楔前叶、双侧额中回、左侧后扣带回、左侧脑岛、右侧杏仁核、右侧海马旁回、右侧顶上回存在严重萎缩。相对于AD,未发现MCI患者大脑灰质出现明显萎缩区域。相对于SMCI,PMCI主要表现在左侧颞下回出现显著萎缩,而相对PMCI,SMCI未发现显著萎缩。结论利用VBM-DARTEL方法可实现MRI图像的精确配准以检测大脑灰质体积的微小改变,为AD早期诊断提供可靠的影像学特征依据。

基于VBM-Dartel方法对阿兹海默症和轻度认知功能障碍患者的脑组织结构分析

目的:利用MRI图像研究轻度认知功能障碍(MCI)、轻度阿尔茨海默病(AD)患者和健康对照组(HC)两两组间灰质和白质体积改变的特点。方法:利用DARTEL算法对14例AD患者(AD组)、21例MCI患者(MCI组)及23例健康对照组(HC组)的MRI图像(数据均来于于ADNI数据库)进行预处理,再对MCI组、AD组和HC组的全脑灰质和白质体积进行基于体素的统计学比较分析。结果:灰质变化:与HC组比较,AD组的双侧海马、海马旁回、杏仁核、丘脑、颞中回、尾状核及右侧岛叶、梭状回、前扣带皮层、舌回、内嗅皮层、左侧豆状壳核和顶下小叶等结构灰质体积萎缩。MCI组右侧海马、海马旁回、杏仁核、楔前叶、额上回、双侧额中回和豆状壳核等结构的灰质体积萎缩。AD组相较于MCI组在右侧海马、丘脑、楔叶的灰质体积萎缩。白质变化:与HC组比较,AD组双侧Extra-Nuclear、Sub-Gyral、胼胝体、前扣带回和右侧海马旁回白质体积萎缩。MCI组双侧海马旁回、右侧丘脑、Extra-Nuclear和左侧梭状回白质体积萎缩。AD组相较于MCI组在双侧Sub-Gyral、右侧前扣带回、左侧中央后回白质体积萎缩。结论:基于体素的MRI形态学测量能够客观揭示MCI和AD早期阶段的脑灰质和白质结构萎缩,对于AD的早期诊断和监测MCI向AD的转变提供了很好的依据和方法。

基于VBM-DARTEL的轻度认知障碍患者大脑灰质萎缩的5年纵向特征研究

目的研究轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)患者相比于正常人(normal control,NC)大脑灰质萎缩特征随时间变化的纵向特征,探索正常人、稳定型MCI(stable MCI,SMCI)和进展型MCI(progressive MCI,PMCI)患者的大脑灰质萎缩的规律及组间差异,从而为阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)临床诊断和治疗的评估提供相关的影像学参数依据。方法首先,采用VBMDARTEL方法对从ADNI(Alzheimer disease neuroimaging initiative)数据库中获取的NC、SMCI和PMCI 5年跟踪磁共振T1加权影像数据进行纵向分析处理。然后,对处理后的NC、SMCI和PMCI三组纵向跟踪数据,分别采用组内方差分析和相对首次扫描(baseline,BL)时间点数据的配对t检验,探索每组患者不同纵向跟踪时间点的大脑结构变化特征。结果得到NC、SMCI和PMCI组内大脑灰质萎缩随时间变化的结果,结果显示3组数据均出现大脑灰质的萎缩,并且萎缩区域逐步扩大,其中PMCI患者的灰质萎缩速度最快,SMCI患者次之。萎缩区域主要出现在颞叶、海马、枕叶、扣带回等。结论 MCI患者大脑灰质萎缩随时间变化特征较为明显。相对于较低转化率的SMCI,具有较高概率转化为AD患者的PMCI患者在大脑灰质的特定区域存在较明显的萎缩,从而可依据这些区域的萎缩情况进行PMCI的判别,有助于早期AD的临床诊断、干预和治疗。

VBM-DARTEL法对青少年肥胖针灸治疗的中枢机制研究

目的应用VBM-DARTEL分析法探讨针灸疗法对肥胖青少年大脑皮层重建的影响。方法 10名单纯性肥胖青少年〔男7例,女3例,14～18岁,右利手,体重指数:(29.03±4.81)kg/m2〕行阶段性针灸减肥治疗,在治疗前、后分别行颅脑高分辨三维T1加权成像,同时招募10名年龄性别相匹配的健康自愿者〔右利手,体重指数:(25.05±5.02)kg/m2〕作为对照组。数据分析使用软件平台为SPM8MATLAB R2009a。结果①右侧额上回,小脑后叶椎体灰质体积减小,右侧中央前回灰质体积增大;左侧海马旁区梭状回,桥脑及中央前回区白质体积减小;右侧楔前叶白质体积增大(P<0.05);②治疗前肥胖受试者与体重正常对照组比较,小脑及外侧苍白球灰质体积增大,桥脑及小脑白质体积减小;治疗后肥胖受试者与体重正常对照组比较,外侧苍白球灰质体积增大更显著,桥脑白质增大,原先位于小脑的灰质及白质差异区未显现。结论①针灸疗法对大脑发育及皮层重建可能存在影响;②正常体重者与肥胖者间可能存在大脑细微结构的差异。

基于VBM-DARTEL与FreeSurfer内侧颞叶改变与遗忘型轻度认知障碍的相关性研究

目的:通过基于体素的形态学分析(VBM)的DARTEL算法和Freesurfer软件探讨内侧颞叶感兴趣区(ROI)改变与遗忘型轻度认知障碍(aMCI)的相关性。方法:采集aMCI组、阿尔茨海默病(AD)组、正常对照(NC)组被试3D-T1WI图像数据,使用VBM-DARTEL算法定量测得海马、杏仁核、内嗅皮层、乳头体灰质密度,使用Freesurfer软件分割并计算海马、杏仁核亚区体积,将三组数据进行ANOVA检验和多重比较。结果:ROI灰度值在AD-MCI-NC、AD-MCI、AD-NC组间除乳头体外均有差异,4个ROI在MCI-NC之间均没有差异。海马前下托体部和海马旁下托在AD、MCI、NC组间以及多重比较均无统计学意义,左侧杏仁核基底核、外侧核、皮质杏仁体移行区、氨基旁核以及双侧海马杏仁核过渡区仅对于鉴别早期AD与正常成年人有统计学差异。结论:VBM与Freesurfer能够客观、准确的反应遗忘型轻度认知障碍与早期AD内侧颞叶脑结构的细微改变,显著区分遗忘型轻度认知障碍与早期AD,以及早期AD与正常成年人,而对于鉴别遗忘型轻度认知障碍与正常成年人敏感性较低。

唇腭裂患儿认知相关脑区的磁共振结构影像学分析

目的采用统计参数图软件中最新的脑形态测量工具包DARTEL,探讨唇腭裂患儿与认知相关的脑区组织的改变。方法采用GE1.5TMRI成像系统,对10例唇腭裂患儿及10例正常对照组婴儿进行全脑扫描,获取高分辨MRT1加权图像,图像的处理采用SPM8中的DARTEL工具包进行。计算得到每个被试的灰质及白质密度和体积,而后采用双样本t检验,先采用体素水平的p<0.005作为最初阈值,然后将团簇水平的校正后p<0.05作为确定显著区域的条件,比较唇腭裂患儿与正常对照组间差异。结果与正常对照相比,唇腭裂患儿多个与认知相关的脑区与正常对照组存在差异,涉及的脑区主要为:双侧额叶内侧、辅助运动区、中扣带、双侧丘脑的背内侧核的灰质以及左侧顶叶皮层下白质。结论唇腭裂患儿与认知相关脑区的结构可能异于正常人群,提示应当早期对此类患儿进行认知功能检查和干预。

两种VBM算法对阿尔茨海默病磁共振图像诊断价值的比较

目的比较两种VBM算法对阿尔茨海默病(AD)MR图像分析效果。方法利用优化VBM算法和DARTEL算法对14例AD患者和23名健康对照者的MR图像进行分析,并对其全脑灰质进行基于体素的统计学比较。结果两种方法分析结果显示在海马、杏仁核等区域的灰质萎缩程度基本一致,但优化VBM算法有个别区域的簇比用DARTEL算法的要小,有部分区域则未见报告。结论在MR图像分析上,DARTEL算法比优化VBM算法更有利于阿尔茨海默病的诊断。

基于像素的形态学分析算法的研究进展

本文主要对基于像素的形态测量学算法(VBM)的发展和改进进行综述,重点讨论近年来发展起来的DART-EL算法。

基于体素的形态测量学方法结合最新配准算法临床应用的研究进展

基于体素的形态测量学方法结合李代数微分同胚配准算法(VBM-DARTEL),其与传统及优化VBM相比更先进,对全脑结构改变的显示也更加敏感及精确。该技术对于多种疾病新病灶的检出已见报道,可进一步促进疾病的病理生理学机制的研究,故VBM-DARTEL拥有更加广阔的应用前景。在既往VBM临床应用的基础上,对其结合DARTEL配准算法的新的临床应用进展进行综述。