【摘要】：第一部分 探究序列與線圈對腦結構形態(tài)學分析測量-重測穩(wěn)定性的影響目的 致力于對磁化準備快速梯度回波(MPRAGE)序列、多回波磁化準備快速梯度回波(MEMPRAGE)序列及磁化準備雙快速梯度回波序列(MP2RAGE)三種T1加權結構像序列之間掃描及腦結構分割的可靠性進行分析與比較,同時分別針對總腦結構、總皮層結構、總皮層下結構及任一腦區(qū)結構查證三者對比的結果規(guī)律是否均保持一致。同時探究射頻線圈是否對圖像掃描及分割穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。既往研究中,對這三種序列的掃描與分割可靠性比較一直未能得到統(tǒng)一的結論,同時,本實驗也是在所有研究中首次將三種序列一起比較,實驗有一定的意義與創(chuàng)新性。以及可以對我們之后實驗中,進行顱內(nèi)動脈粥樣硬化疾病患者顱內(nèi)腦體積結構變化的掃描與分析時,所用的序列與線圈的選擇進行指導。材料與方法 實驗前瞻性招募了 24位健康志愿者進行腦結構像掃描,掃描采用的序列為:MPRAGE序列、MEMPRAGE序列及MP2RAGE序列及兩種線圈為:20通道頭頸線圈及32通道頭線圈。完成每個線圈條件下每個序列的掃描后立即進行重復掃描,兩次掃描所得的圖像分析后用以評估及計算掃描的可重復性。實驗一共獲得了如下六種組合實驗條件:MPRAGE序列-20通道線圈組合,MPRAGE序列-32通道線圈組合,MEMPRAGE序列-20通道線圈組合,MEMPRAGE序列-32通道線圈組合,MP2RAGE序列-20通道線圈組合以及MP2RAGE序列-32通道線圈組合。六種不同組合按不同的先后順序進行掃描,24個患者被隨機分配到不同的掃描順序。其后以MorphoBox及FreeSurfer兩種不同腦結構分割方法分割腦區(qū)并得到不同腦區(qū)體積。利用兩次掃描分割結果計算測試-重測變異度TRV值,高的TRV值意味著低的可靠性�；诓煌X區(qū)對比六種不同掃描條件的可靠性并計算統(tǒng)計學差異。同時將所有腦區(qū)TRV值放在一起以及根據(jù)腦區(qū)位置將皮層區(qū)域和皮層下區(qū)域腦區(qū)的TRV值放在一起,分別比較總體情況下六種不同掃描條件的可靠性。結果 首先無論利用哪種軟件分析,所有組合條件下所有腦區(qū)TRV值均不超過16.46%。其次通過MorphoBox分割算法分析結果顯示,對于全腦總結構,MEMPRAGE序列-32通道線圈組合的TRV值在數(shù)值上比其他組較小,以及無論是在20通道線圈還是32通道線圈條件下,MEMPRAGE序列的TRV值均低于MPRAGE及MP2RAGE序列。對于總皮層下結構,在數(shù)值上MP2RAGE序列-32通道線圈組合這一掃描條件的TRV值最小,并且同樣的是,無論是20通道線圈還是32通道線圈條件下,MP2RAGE序列的TRV值均低于另外兩種序列。與此同時,無論是對于總腦結構還是總皮層下結構,無論與MPRAGE、MEMPRAGE及MP2RAGE三種序列中任意一種聯(lián)合掃描,32通道線圈的TRV值均比20通道線圈的TRV值要較小。通過FreeSurfer軟件分析結果與MorphoBox分析結果相似,并且各掃描條件下TRV值差異更顯著。此外根據(jù)FreeSurfer皮層分割結果,對于總皮層結構,無論是對于體積還是厚度數(shù)據(jù)均得到MEMPRAGE-32通、MPRAGE-32通、MEMPRAGE-20通三種組合的TRV值均小于MP2RAGE-32通、MPRAGE-20通及MP2RAGE-20通三種組合,且各組之間差異顯著。與此同時對于兩種分析方法分割出的單個腦區(qū),也符合對于皮層腦區(qū),MEMPRAGE序列最穩(wěn)定,對于皮層下腦區(qū),MP2RAGE序列最穩(wěn)定的規(guī)律;但對于32通道線圈與20通道線圈相比較,未發(fā)現(xiàn)明確規(guī)律。結論 所有序列與線圈組合的掃描可靠性均較好。對于總腦結構及總皮層腦結構,MEMPRAGE序列的掃描及分割可靠性要優(yōu)于MPRAGE及MP2RAGE序列。但對于皮層下區(qū)域,是MP2RAGE序列的掃描及分割可靠性,要略強于其他兩個序列。32通道線圈與20通道線圈的可靠性相比較,規(guī)律不十分明顯,但從總體來講,32通道線圈掃描可靠性優(yōu)于20通道線圈。第二部分 單側大腦中動脈重度狹窄或閉塞患者腦結構與血流變化及二者相關性分析目的 對單側大腦中動脈粥樣硬化性重度狹窄或閉塞的患者腦體積變化進行探究,同時利用多回波時間ASL(mTI-ASL)技術,對該類患者的腦灌注水平進行測量。并探究腦體積變化與腦血流灌注變化之間是否有相關關系,腦灌注水平狀態(tài)是否可能是患者腦體積變化的一個影響因素。本實驗創(chuàng)新點主要如下,先前研究中對顱外動脈狹窄患者腦體積變化研究較多,但較少有研究集中于顱內(nèi)動脈粥樣硬化性狹窄患者的腦體積變化。此外先前雖然有研究針對顱內(nèi)動脈狹窄患者腦灌注變化的研究,但本研究利用了與以往研究中不同的mTI-ASL磁共振技術,該技術不僅可以提供腦血流量數(shù)據(jù)也可以提供血流到達時間數(shù)據(jù),能夠更好地了解患者腦灌注信息。材料與方法 研究者前瞻性連續(xù)納入單側大腦中動脈(MCA)粥樣硬化性重度狹窄(70%)或閉塞的患者以及年齡、受教育年限相匹配的健康志愿者。并通過患者病史及影像信息將其分為無癥狀組及TIA癥狀組兩組。利用3D T1加權的多回波磁化準備快速梯度回波序列(MEMPRAGE)進行腦結構成像,并利用基于腦區(qū)的形態(tài)學測量分析方法MorphoBox算法對受試者進行腦區(qū)分割與體積評估。同時利用多反轉時間動脈自旋標記成像序列(mTI-ASL)對受試者進行掃描,并通過ROI勾畫得到所有受試者雙側腦半球大腦中動脈流經(jīng)區(qū)域內(nèi)腦血流量CBF值及血流到達時間BAT值。在所有患者中,以其狹窄側的腦區(qū)的絕對體積除以非狹窄側腦區(qū)的絕對體積得到雙側比值(Rvolume)(健康對照者組以左側除以右側)。與此同樣,在患者組中將病變側的CBF值除以非病變側的CBF值得到比值(RCBF)(健康對照者組以左側除以右側);并以病變側BAT值減去非病變側BAT值計算兩側BAT差值(DBAT)(健康對照者組以左側減右側)。進而對于得到的將兩組患者組及對照組三組的Rvolume、RCBF、及DBAT值進行單因素ANOVA檢驗比較三組之間的差異。同時將受試者各腦區(qū)的Rvolueme與RCBF、及DBT值進行Pearson相關分析得到其相關關系。結果 研究最終納入38名符合入組標準的單側大腦中動脈粥樣硬化性重度狹窄或閉塞的患者進行分析。分組后無癥狀組患者15人,TIA癥狀組23人。同時入組健康志愿者30人。三組之間年齡、性別及高血壓狀況等基本人口及病史信息均無統(tǒng)計學差異;同時者腦內(nèi)腔梗灶及腦白質(zhì)高信號評分之間也并未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學差異;無癥狀組與健康對照組之間Rvolume值無統(tǒng)計學差異,但TIA癥狀組相較于其他兩組受試者,其狹窄側額葉灰質(zhì)、顳葉灰質(zhì)、頂葉白質(zhì)、顳葉白質(zhì)、丘腦、殼核、深部腦白質(zhì)幾個腦區(qū)RVolume值顯著降低。無癥狀組患者相對于健康對照組,RCBF降低,DBAT更大,而TIA癥狀組比無癥狀組患者相比,RCBF降低,DBAT也更大,差異具有統(tǒng)計學意義。此外,研究者在額葉灰質(zhì)、頂葉白質(zhì)、殼核及深部腦白質(zhì)腦區(qū)觀察到Rvolume與RCHF及DAT之間的相關性。Rvolume與RCBF呈顯著正相關,與DBAT呈顯著負相關。結論 無癥狀患者狹窄側與健康對照組相比腦血流灌注量顯著下降,血流到達時間延長。而癥狀型患者狹窄側與無癥狀患者和健康對照組相比,腦血流量下降更為明顯,血流到達時間延長更為明顯。癥狀型患者與另兩組受試者相比,在大腦中動脈供血區(qū)內(nèi)的幾個腦區(qū)內(nèi)體積顯著降低。而無癥狀患者與健康對照者之間體積不存在顯著差異。相關分析結果顯示血流量的降低和血流到達時間的延長與腦體積變化之間具有相關關系,血流量的下降可能加速了體積的減小。第三部分 關于無癥狀型動脈粥樣硬化性大腦中動脈重度狹窄或閉塞患者認知與腦功能網(wǎng)絡連接狀態(tài)的研究目的 旨在對于無癥狀性大腦中動脈粥樣硬化性重度狹窄或閉塞的患者的腦認知和功能變化進行實驗和分析。探究單獨的無癥狀的大腦中動脈狹窄患者與常人相比,是否會有人腦認知功能的下降,以及人腦功能活動連接性的下降。以往研究中尚未有研究對此類型患者的認知與腦功能進行探討,實驗具有創(chuàng)新性和實際意義。材料與方法 研究者前瞻性連續(xù)納入先前無特異性癥狀的,偶然發(fā)現(xiàn)的大腦中動脈(MCA)粥樣硬化性重度狹窄或閉塞患者(即重度狹窄(70%)或閉塞)以及年齡、受教育年限相匹配的健康志愿者。利用簡易精神狀態(tài)檢查表(MMSE)以及蒙特利爾認知評估表(MOCA)及其他專項評估測驗等神經(jīng)心理學評估方法評估患者及對照者認知及記憶等功能狀況,同時利用患者組的測試結果轉化為Z分數(shù),用于進一步與所得血流狀況進行相關分析。利用靜息態(tài)功能成像核磁共振(rs-fMRI)獲得患者及對照者靜息態(tài)腦功能信息。并基于Matlab及Python平臺進行分析,獲得全腦各腦區(qū)功能連接的變化情況,并通過基于圖論的分析方法,獲得四個連通性參數(shù),強度,聚類系數(shù),全局效率和特征路徑長度。利用3D T1加權的多回波磁化準備快速梯度回波序列(MEMPRAGE)進行腦結構成像,并利用基于體素的形態(tài)學測量(VBM)分析方法進行患者組及對照組腦灰質(zhì)體積評估。同時利用多反轉時間動脈自旋標記成像序列(mTI-ASL)對受試者進行掃描,并通過ROI勾畫得到所有受試者雙側腦半球大腦中動脈流經(jīng)區(qū)域內(nèi)腦血流量CBF值及血流到達時間BAT值。并對患者組及健康對照組的神經(jīng)心理學評分、腦功能連接及腦灰質(zhì)體積和血流灌注情況進行統(tǒng)計學分析。結果 研究最終納入了 14名符合入組標準的患者20名年健康志愿者進行分析�；颊呓M與健康志愿者組之間年齡、性別及高血壓狀況等基本人口及病史信息均無統(tǒng)計學差異;同時兩組受試者腦內(nèi)腔梗灶及腦白質(zhì)高信號評分及等級狀況之間也并未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學差異;神經(jīng)心理學測試的各項評分在兩組之間,也均未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學差異。而基于體素的形態(tài)學分析結果也發(fā)現(xiàn),兩組之間腦灰質(zhì)體積不存在顯著差異。血流分析發(fā)現(xiàn)患者組病變側CBF值較非病變側顯著降低,且BAT值也較對側顯著延長。對于靜息態(tài)fMRI圖像的分析結果顯示,MCA重度狹窄或閉塞患者的全腦功能連接降低。皮質(zhì)區(qū)域之間的功能連接性顯著降低,皮質(zhì)和皮層下核團之間的連接趨于減少。在額葉、顳葉和頂葉表現(xiàn)的最為明顯,這與大腦中動脈的血液供應區(qū)域一致。基于圖論理論分析的四個連通性參數(shù)(強度,聚類系數(shù),全局效率和特征路徑長度)與正常對照相比在10個不同閾值下顯示出顯著差異。強度,整體效率和聚類系數(shù)顯著降低(P0.05),特征路徑長度顯著增加(P0.05)。結論 本實驗結果得到無癥狀大腦中動脈粥樣硬化性重度狹窄或閉塞患者,與健康對照者相比,狹窄側腦灰質(zhì)體積未發(fā)生明顯變化,認知功能與健康對照之間也未發(fā)生明顯降低,可能提示對于此類患者不適宜于進行過于激進的侵入性治療。但是病變側腦灌注有所降低,同時在靜息態(tài)fMRI腦功能分析時,也發(fā)現(xiàn)全腦連接性廣泛降低,腦功能網(wǎng)絡整合效率較低,連通性差,更隔離。由此可得,此類患者與頸內(nèi)動脈重度狹窄或閉塞患者不同,認知功能未見明顯下降;但腦功能連接降低,可能是此類患者腦內(nèi)早期改變的信號。
【學位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R445.2;R743
【圖文】：

兩兩均有顯著差異。與此同樣的是，三組的Ｒｃｂｐ及三組的Ｄｂａｔ之間也存在統(tǒng)計學逡逑差異，Ｐ〈０．邋００１，且事后檢驗得到，三組間兩兩比較均存在顯著差異。以上數(shù)據(jù)逡逑及統(tǒng)計學檢驗結果見表４。此外，圖３示三組患者Ｒｃｓｒ與Ｄｍｔ數(shù)據(jù)的散點圖顯示，逡逑可以看出三組之間血流量和血流到達時間的差距。無癥狀組患者相對與健康對照逡逑組，病變側血流量低，血流到達時間長，而ＴＩＡ癥狀組與無癥狀組患者相比，病逡逑變側血流量更低，到達時間也更長。逡逑４７逡逑

與深部腦白質(zhì)（相關系數(shù)ｒ＝－０．６４０，邋Ｐ值＜０．００１）呈中度負相關關系。各體積有逡逑減小的腦區(qū)的ＲＴＯｌｌＴＯ與Ｒｃ＾Ｄｈａｔ的相關系數(shù)和Ｐ值列于表５。在有相關關系的腦區(qū)，逡逑義。１＿與Ｒｏｔ的相關關系圖不見圖４ａ，Ｒｖ（）ｌｕＭｅ與ＤｂａＴ的相關關系圖本見圖４ｂ。逡逑腦區(qū)邐＜邋ｌ邋＼邋Ｐ值邋ｆ邋＾邐Ｐ值逡逑（ＲｖｄＩｕｍ邋與邋ＲｃＢＦ）邐（邋Ｒｒｏｌｕｍｅ邋與邋ＤｂＡＴ邋）逡逑額葉灰質(zhì)（ｆｒｏｎｔａｌ邋ｌｏｂｅ邋ＧＭ）邐０．邋３８９邐０．邋００６＊邐－0．邋５１１邐〈０．邋００１＊逡逑顳葉灰質(zhì)（ｔｅｍｐｏｒａｌ邐ｌｏｂｅ邐ＧＭ）邐０．邐０３０邐０．邋８３６邐０．邐１９７邐０．１７１逡逑頂葉白質(zhì)（ｐａｒｉｅｔａｌ邐ｌｏｂｅ邐ＷＭ）邐０．邐２９８邐０．邋０３８＊邐－0．邐４９７邐０．邋００１＊逡逑顏葉白質(zhì)（ｔｅｍｐｏｒａｌ邐ｌｏｂｅ邐ＷＭ）邐０．邐０８６邐０．邋５５９邐－０．邐０５６邐０．邋６９７逡逑丘腦（ｔｈａｌａｍｕｓ）邐０．１５６邐０．２８６邐－0．邐１１３邐０．４３６逡逑殼核（ｐｕｔａｍｅｎ）邐０．６１１邐＜０．００１＊邐－０．７４７邐〈０．００１＊逡逑深部腦白質(zhì)（Ｄｅ印邋ＷＭ）邐０．５１７邐＜０．邋００１＊邐－0．邋６４０邐〈０．邋００１＊逡逑表５．腦體積變化ＯＵ＾ｅ）與腦血流灌注變化（ＲｃＢＰ、Ｄｗ）之間相關分析的結果。逡逑狹窄側即病變側的腦區(qū)的絕對體積除以非狹窄側即非病變側腦區(qū)的絕對體逡逑積

圖４ｂ．腦體積變化（Ｒｒａｌ＿）與腦血流灌注到達時間變化（Ｄｂａｔ）在Ａ．額葉灰質(zhì)，逡逑Ｂ．頂葉白質(zhì)，Ｃ？殼核，及Ｄ？深部腦白質(zhì)的相關關系圖示。ＲＶ（）ｌｕｍｅ：狹窄側即病變逡逑側的腦區(qū)的絕對體積除以非狹窄側即非病變側腦區(qū)的絕對體積，或健康對照者中，逡逑則以其左側半球各腦區(qū)腦體積除以右側半球各腦區(qū)腦體積得到雙側比值。Ｄｂａｔ：逡逑患者組中以病變側ＢＡＴ值減去非病變側ＢＡＴ值或對照者組中以左側ＢＡＴ值減去右逡逑側ＢＡＴ值計算的兩側差值。圖示四個腦區(qū)中，可以觀察到腦血流到達時間ＢＡＴ逡逑的長短與腦體積大小成負相關關系。逡逑５２逡逑

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7 夏

本文編號：2763595