Freesurfer在癫痫病人脑模型重建中的应用

目的:用Freesurfer对癫痫病人的MRI数重建,分析MRI数据重建的方法对癫痫病人脑模型图进行分析,观察癫痫病人的脑模型图的特点。方法:用Freesurfer对MRI数据进行皮质重建、体积分割,视觉成像用于检查[1],主要用到的命令是recon-all、tkmedit、tksurfer,对检查成图进行视觉比对,观察重建是否正确。结果:证明Freesurfer可以很好地重建MRI数据,并且对Freesurfer的操作流程有一个更好的了解,通过重建可以顺利地完成癫痫病人脑网络成像的后续的步骤,最终可以更好地对癫痫病人的脑网络进行分析。结论:Freesuefer在MRI图形数据分析中非常重要,它是一个功能强大的软件,还可以进行拓扑结构修正、厚度计算、全脑分割等,在脑科学研究中具有非常广泛的用途。

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。

以FreeSurfer活体测量屈光参差性弱视枕叶皮质形态学改变的MRI研究

目的运用磁共振技术及FreeSurfer软件,对屈光参差性弱视患者枕叶皮层灰质进行分割测量。方法以1.5T磁共振对11例屈光参差性弱视患儿及11例视力正常儿童进行全脑扫描,应用三维磁化准备快速递度回波序列采集三维解剖数据,采用FreeSurfer软件进行处理分析。结果弱视患儿双侧枕叶灰质容积与对照组分别进行独立样本检验,其结果分别为P=2.618,P=0.016;P=2.515,P=0.021,有显著性差异(P<0.05)。结论 FreeSurfer对磁共振三维解剖数据的后处理可以无创性、活体测量枕叶灰质容积,屈光参差性弱视枕叶灰质容积较视力正常者降低。

基于表面形态学分析和基于体素形态学分析在“MRI阴性”儿童及青少年额叶癫痫中的应用

目的应用基于表面形态学分析(surface-based morphometry,SBM)和基于体素形态学分析(voxel-based morphometry,VBM)两种方法对MRI阴性的儿童及青少年额叶癫痫全脑区形态学进行测量,探讨儿童及青少年额叶癫痫患者脑微结构改变的形态学特征,分析脑微结构改变的脑区与病程、智商(intelligence quotient,IQ)之间的相关性。材料与方法纳入在我院神经内科及儿科就诊的儿童及青少年癫痫患者,癫痫患儿的诊断需要满足2017年国际抗癫痫联盟(International League Against Epilepsy,ILAE)制定的诊断标准,根据患儿的病史、脑电图分析及临床症状等挑选出额叶癫痫患者作为病例组。同期招募健康患儿作为对照组。须详细记录研究组和对照组的临床信息。分别对两组被试行MRI检查,获取高分辨率3D-T1WI结构像数据、T2液体衰减反转恢复(T2 fluid attenuated inversion recovery,T2-FLAIR)序列扫描数据等。病例组被试于检查3天内采用中国-韦氏儿童智力量表行智力测试。SBM、VBM分别采用FreeSurfer软件和VBM软件对所有被试进行脑形态学分析,采用SPSS 23.0分析MRI阴性额叶癫痫患儿形态学改变的脑区与病程、IQ之间的相关性,比较FreeSurfer、VBM两种分析软件所得异常脑区的异同。结果两组被试的性别、年龄、受教育年限差异无统计学意义(P>0.05);与对照组相比,SBM分析结果显示病例组存在异常脑区:左侧大脑皮层的额极、额上回、中央后回和右侧大脑皮层梭状回、额中回、额下回以及双侧颞上回表面面积缩小(P<0.05),左侧大脑皮层中央前回、右侧大脑皮层的楔前叶和额叶上、中、下回皮层楔前叶以及双侧颞上回体积减小(P<0.05);VBM分析结果显示病例组的左侧颞下回和右侧屏状核、额中回以及双侧中央后回灰质体积减小(P<0.05),异常脑区与病程、IQ无显著相关性(P<0.05)。结论SBM、VBM分析方法均能发现儿童及青少年额叶癫痫患者脑形态异常的脑区,且SBM较VBM分析提取的异常脑区更多;两种分析方法均有额中回、中央后回的形态学改变;儿童及青少年额叶癫痫患者脑区异常的改变主要累及额叶及周围脑区。

轻度认知障碍的海马、内嗅体积变化研究

目的研究轻度认知功能障碍(MCI)和阿尔兹海默病(AD)患者的海马、内嗅体积萎缩情况,评价利用高分辨影像学测定海马、内嗅体积对MCI、AD的诊断及预测价值。方法应用西门子3.0T磁共振分别对32例MCI患者,25例AD患者,32例正常的对照者进行3D T1WI扫描,并用freesurfer软件计算三组海马、内嗅体积,后用SPSS 17.0统计学软件进行资料的统计学处理,比较三组之间灰质体积的差异。评价在判断MIC中的价值。结果与对照组比较,MCI组[左侧(3.07±0.56)cm3,右侧(3.24±0.61)cm3]、AD组[左侧(2.81±0.64)cm3,右侧(3.01±0.67)cm3]的海马体积萎缩,其差异有统计学意义(P<0.01),且AD组比MCI组在海马体积(左侧0.26 cm3,右侧0.23cm3)均值上有更明显的萎缩;海马体积减小的程度与简易智能检查量表(MMSE)积分呈正相关性,而内嗅的体积变化在三组间的比较无统计学差异。结论通过Freesurfer测量的MRI形态学研究能够客观揭示AD早期阶段海马体积的萎缩改变,且海马体积萎缩与MMSE积分相结合对轻度认知障碍的诊断更准确。

基于高分辨率MRI的健康成人海马体积一日内变化规律的研究

目的:基于高分辨率磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术测定不同时间段的海马体积,探讨健康成人海马体积1 d内的变化。方法:对3名健康成年志愿者(平均年龄22岁)分别在晨起后30 min,早餐后1 h,午餐前、后1 h,晚餐前、后1 h,睡前30 min 7个时间点进行颅脑MRI结构成像扫描,结合Free Surfer软件自动计算各脑区体积,并对各时间段双侧海马体积变化进行研究。结果:(1)右侧海马平均体积((4.15±0.12)cm3)显著大于左侧((3.97±0.29)cm3)(t=2.9,P=0.009)。(2)双侧海马体积1 d内呈现动态变化,左侧较为显著。左侧海马晨起时体积最小,晚餐前最大;右侧海马午餐后最小,晚餐前最大。(3)3餐前后海马体积没有明显变化。(4)左侧海马体积晨起时明显小于睡前,右侧海马体积晨起时大于睡前。结论:海马体积1 d内呈现动态变化,对于研究海马的解剖、机能构造以及某些神经、精神疾病可提供相应的基础支持。

MRI观察精神分裂症患者大脑皮层平均曲率的变化

目的观察精神分裂症患者MRI大脑皮层平均曲率的变化。方法对29例偏执型精神分裂症患者(病例组)和26名正常人(对照组)进行MR扫描,使用三维扰相梯度回波(3DSPGR)序列,采集高分辨率结构图像,并利用Freesurfer软件进行图像分割,得到大脑灰质皮层平均曲率;利用SPSS 13.0评价两组在大脑灰质皮层平均曲率的统计学差异。结果病例组双侧额上回、额中回、额中回、额下回等区域的平均曲率较对照组减小(P均<0.05)。结论精神分裂症患者额叶皮层平均曲率的对称性降低,可能为精神分裂症发病原因之一。

首次发作强迫症患者脑表面形态改变磁共振成像研究

目的应用基于脑表面形态学的Freesurfer软件对首发强迫症患者进行全脑三维结构磁共振扫描，比较首发强迫症患者与健康成年人的脑结构变化。方法依据美国精神障碍诊断与统计手册第四版（DSM-1V）中强迫症的诊断标准，选取首次发作的强迫症患者（强迫症组，n=26）与成年健康志愿者（对照组，n=25），对两组研究对象进行耶鲁-布朗强迫症状评定量表（Y—BOCS）、汉密尔顿焦虑量表（HAMA）和汉密尔顿抑郁量表（HAMD）的评估，对符合纳入标准的研究对象使用3．0T结构磁共振进行全脑扫描，所有数据使用Freesuffer软件进行处理，最终生成脑部区域三维重建图像，对大脑皮质体积、皮质厚度、皮层表面积以及皮层下核团体积的数据进行形态分析。结果强迫症组皮质厚度在左侧中央后回[（2．223±0．118）mm]、左缘上回[（2．486±0．027）mm]、左海马回[（2．399±0．164）mm]较对照组增加；皮质表面积在右额下回[（1．036±0．079）mm2）]、右中央旁小叶[（0．827±0．048）mm2]、眶额叶[（0．990±0．083）mm2]较对照组增大，在右侧顶上小叶[（0．779±0．040）mm2]、右顶下小叶[（0．767±0．093）mm2]、右颞下回[（0．888±0．070）mm2]较对照组减小；右额下回体积[（2．330±0．223）mm3]较对照组增大，局部折叠系数（LGI）在左侧颞下回（2．589±0．100）、右侧颞中回（2．893±0．288）较对照组降低，差异均有统计学意义（均P〈0．05）。结论首发强迫症患者存在额叶、眶额叶、顶叶、颞叶和海马等多个脑区形态结构的改变，提示这些脑区的改变与强迫症的发生与症状有密切关系。

基于脑皮层厚度分析在肝性脑病结构改变的研究

目的探讨不同阶段肝性脑病(HE)患者皮层厚度改变情况。方法搜集22例症状型HE(SHE)患者(SHE组)、20例轻微型HE(MHE)患者(MHE组)、25例无肝性脑病肝硬化患者(NMHE组)和27例健康对照者(HC组)行MRI扫描并获取T_1-3D全脑高分辨结构图,采用Freesurfer软件计算皮层厚度,对比分析患者组与HC组皮层厚度差异及SHE组皮层厚度与血氨的相关性分析。结果对比HC组,SHE组在左侧岛环状沟上份、中后扣带回、左侧楔前叶、左侧侧副沟和舌沟、右侧中央前沟下份、右侧颞上回、右侧侧副沟和舌沟区域皮层厚度降低;MHE组在右侧中央前沟下份区域皮层厚度降低;NMHE组在左侧额下沟区域皮层厚度降低(P<0.05)。结论SHE组、MHE及NMHE患者大脑多个区域皮层厚度存在异常,并随着HE发展进程中表现出皮层改变区域逐渐增多趋势。

运动神经元病患者大脑结构异常评估:基于多模态成像

目的探究性利用多模态影像技术评估14例运动神经元病(MND)患者脑部灰白质结构改变,分析疾病表征及脑内异常的相关性。方法14例临床诊断考虑为MND患者作为实验组,认知功能评分正常,14例年龄、性别和左右利手匹配的无神经系统疾病的志愿者为对照组,行常规磁共振扫描以及T13D和DTI扫描。应用Freesurfer软件对T13D数据进行分析,组间比较全脑皮层厚度差异。应用基于纤维束示踪的空间统计方法(TBSS)和基于白质模板分割法分析DTI数据,比较全脑白质结构差异。显著差异白质结构特征值与临床指标作相关性分析。结果与对照组相比,Freesurfer结果显示MND患者右侧颞上回和左侧额中回下部局部局限性皮层厚度减低(P<0.05,非FDR校正)。TBSS结果表明胼胝体至运动皮层区域皮质脊髓束FA值和F1值呈显著性降低(P<0.05,FEW校正),而相应区域F2、L1、MD等值未见明显差异,特别是左侧上放射冠白质纤维,其FA值显著性降低(P=0.007),并与ALSFRs评分正相关(r^2=0.723,P=0.004)。结论无明显认知障碍MND患者主要表现为轻微灰质结构改变,白质结构特别是胼胝体至运动皮层的皮质脊髓束纤维结构完整性损伤,运动功能皮层信息上下传导受阻。上放射冠FA值与疾病严重程度相关,未来可用于监测疾病严重程度和发展进程。

成年早期首发精神分裂症患者脑皮层形态学研究

目的采用基于体素的形态学分析(VBM)和基于表面的形态学分析(SBA)相结合的分析方法,探讨成年早期首次发病精神分裂症患者脑皮层改变区域,并寻找与精神症状相关的皮层改变脑区。方法依据入组标准,纳入成年早期首次发病精神分裂症患者25例,招募25名健康志愿者为对照组,进行全脑磁共振扫描,获取3D脑结构图像,通过VBM8计算脑皮层体积,通过Free Surfer软件计算脑皮层厚度与表面积,分别比较患者组和正常对照组间的差异,并将有差异脑区的皮层与PANSS评分(总评分、阳性症状评分、阴性症状评分及一般病理评分)进行相关性分析。结果患者组左侧额叶直回、中央前回、颞中回、顶上小叶及右侧额上回、颞中回、颞上回、海马旁回、楔叶皮层体积与正常对照组相比减少,差异有统计学意义(P<0.05);患者组左半球中的舌叶、颞下回、额中回后部及右半球中的颞下回、中央旁小叶、纺锤体、额上回、额中回后部皮层厚度与正常对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05);患者组皮层表面积与正常对照组比较,差异无统计学意义。左半球中额中回后部皮层厚度与PANSS阴性评分、PANNS总评分呈负相关(P<0.05);右半球中额上回皮层厚度与PANSS阴性评分呈负相关(P<0.05)。结论成年早期首次发病精神分裂症患者存在多个脑区灰质体积及皮层厚度异常,且有部分脑区的皮层厚度与患者精神症状严重程度相关。

多系统萎缩患者轻度认知功能障碍大脑皮层结构改变的研究

目的本研究旨在研究多系统萎缩(MSA)伴轻度认知功能障碍(MCI)患者皮层的形态学改变,并探讨其与认知损伤之间的关系。方法共招募25例认知功能正常的MSA患者(MSA-normal cognition,MSA-NC),20例MSA-MCI患者和29例健康对照组。用FreeSurfer软件分析皮层厚度,并将皮层厚度的改变与临床及认知评分进行相关分析。结果与健康对照组相比,两个MSA亚组在额颞叶区域均表现出广泛的脑皮层形态学改变。MSA-MCI与MSA-NC组的比较显示左侧颞中回和颞下回的皮层厚度减低。左侧颞中回皮层厚度与认知评分和病程相关。结论MSA-MCI患者存在大脑结构的改变。左侧颞叶区域大脑皮层结构的改变可能是MSA-MCI患者认知功能下降的标志性改变。

非小细胞肺癌患者大脑皮层变化及临床相关因素的初步研究

目的:探讨非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者颅脑MRI影像学改变,评估肺癌患者脑区结构变化,并研究其可能的影响因素。方法:回顾性收集四川省肿瘤医院NSCLC患者治疗前组45例[平均年龄(57.04±8.1)岁],治疗后组42例[平均年龄(59.93±10.1)岁],以及正常组39例[平均年龄(48.90±11.9)岁]颅脑MRI影像学数据,利用Freesurfer软件对结构MRI数据进行基于大脑皮层表面形态学测量(surface-based morphometry,SBM)分析,采用QDEC统计软件统计对比治疗后组、治疗前组、正常组的脑区变化。将NSCLC患者临床参数(血常规、血脂、肿瘤标志物等指标)与变化脑区行相关性分析。结果:1)脑区皮层厚度:治疗后组与治疗前组、正常组相比,治疗后组患者双侧中央前回、顶叶上回及额上回皮层增厚(P<0.05);2)脑区体积:与正常组对比,治疗前组患者中央后回及顶叶上回的体积缩小(P<0.05);治疗后组患者中央后回、中央前回及顶叶上回较治疗前组患者体积明显增加(P<0.05),但与正常组差异无统计学意义(P>0.05);3)偏相关分析:左侧岛回平均厚度与血小板数呈负相关(r=-0.25,P=0.022),其余变化脑区与临床参数未见明显偏相关结果。结论:癌症和癌症治疗可能影响NSCLC患者大脑皮层体积和厚度,部分变化脑区与血小板变化呈负相关。