【摘要】：第一部分 探究序列與線圈對腦結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)分析測量-重測穩(wěn)定性的影響目的 致力于對磁化準(zhǔn)備快速梯度回波(MPRAGE)序列、多回波磁化準(zhǔn)備快速梯度回波(MEMPRAGE)序列及磁化準(zhǔn)備雙快速梯度回波序列(MP2RAGE)三種T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像序列之間掃描及腦結(jié)構(gòu)分割的可靠性進(jìn)行分析與比較,同時(shí)分別針對總腦結(jié)構(gòu)、總皮層結(jié)構(gòu)、總皮層下結(jié)構(gòu)及任一腦區(qū)結(jié)構(gòu)查證三者對比的結(jié)果規(guī)律是否均保持一致。同時(shí)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(jié)論,同時(shí),本實(shí)驗(yàn)也是在所有研究中首次將三種序列一起比較,實(shí)驗(yàn)有一定的意義與創(chuàng)新性。以及可以對我們之后實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)行顱內(nèi)動脈粥樣硬化疾病患者顱內(nèi)腦體積結(jié)構(gòu)變化的掃描與分析時(shí),所用的序列與線圈的選擇進(jìn)行指導(dǎo)。材料與方法 實(shí)驗(yàn)前瞻性招募了 24位健康志愿者進(jìn)行腦結(jié)構(gòu)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(gè)線圈條件下每個(gè)序列的掃描后立即進(jìn)行重復(fù)掃描,兩次掃描所得的圖像分析后用以評估及計(jì)算掃描的可重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)一共獲得了如下六種組合實(shí)驗(yàn)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(jìn)行掃描,24個(gè)患者被隨機(jī)分配到不同的掃描順序。其后以MorphoBox及FreeSurfer兩種不同腦結(jié)構(gòu)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(jié)果計(jì)算測試-重測變異度TRV值,高的TRV值意味著低的可靠性。基于不同腦區(qū)對比六種不同掃描條件的可靠性并計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。同時(shí)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(jié)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(jié)果顯示,對于全腦總結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),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(shí),無論是對于總腦結(jié)構(gòu)還是總皮層下結(jié)構(gòu),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(jié)果與MorphoBox分析結(jié)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(jié)果,對于總皮層結(jié)構(gòu),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(shí)對于兩種分析方法分割出的單個(gè)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(jié)論 所有序列與線圈組合的掃描可靠性均較好。對于總腦結(jié)構(gòu)及總皮層腦結(jié)構(gòu),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(qiáng)于其他兩個(gè)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(cè)大腦中動脈重度狹窄或閉塞患者腦結(jié)構(gòu)與血流變化及二者相關(guān)性分析目的 對單側(cè)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(jìn)行探究,同時(shí)利用多回波時(shí)間ASL(mTI-ASL)技術(shù),對該類患者的腦灌注水平進(jìn)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(guān)關(guān)系,腦灌注水平狀態(tài)是否可能是患者腦體積變化的一個(gè)影響因素。本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)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(shù),該技術(shù)不僅可以提供腦血流量數(shù)據(jù)也可以提供血流到達(dá)時(shí)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(cè)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(quán)的多回波磁化準(zhǔn)備快速梯度回波序列(MEMPRAGE)進(jìn)行腦結(jié)構(gòu)成像,并利用基于腦區(qū)的形態(tài)學(xué)測量分析方法MorphoBox算法對受試者進(jìn)行腦區(qū)分割與體積評估。同時(shí)利用多反轉(zhuǎn)時(shí)間動脈自旋標(biāo)記成像序列(mTI-ASL)對受試者進(jìn)行掃描,并通過ROI勾畫得到所有受試者雙側(cè)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(dá)時(shí)間BAT值。在所有患者中,以其狹窄側(cè)的腦區(qū)的絕對體積除以非狹窄側(cè)腦區(qū)的絕對體積得到雙側(cè)比值(Rvolume)(健康對照者組以左側(cè)除以右側(cè))。與此同樣,在患者組中將病變側(cè)的CBF值除以非病變側(cè)的CBF值得到比值(RCBF)(健康對照者組以左側(cè)除以右側(cè));并以病變側(cè)BAT值減去非病變側(cè)BAT值計(jì)算兩側(cè)BAT差值(DBAT)(健康對照者組以左側(cè)減右側(cè))。進(jìn)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(jìn)行單因素ANOVA檢驗(yàn)比較三組之間的差異。同時(shí)將受試者各腦區(qū)的Rvolueme與RCBF、及DBT值進(jìn)行Pearson相關(guān)分析得到其相關(guān)關(guān)系。結(jié)果 研究最終納入38名符合入組標(biāo)準(zhǔn)的單側(cè)大腦中動脈粥樣硬化性重度狹窄或閉塞的患者進(jìn)行分析。分組后無癥狀組患者15人,TIA癥狀組23人。同時(shí)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(jì)學(xué)差異;同時(shí)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(jì)學(xué)差異;無癥狀組與健康對照組之間Rvolume值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,但TIA癥狀組相較于其他兩組受試者,其狹窄側(cè)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(gè)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(jì)學(xué)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(guān)性。Rvolume與RCBF呈顯著正相關(guān),與DBAT呈顯著負(fù)相關(guān)。結(jié)論 無癥狀患者狹窄側(cè)與健康對照組相比腦血流灌注量顯著下降,血流到達(dá)時(shí)間延長。而癥狀型患者狹窄側(cè)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(dá)時(shí)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(gè)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(guān)分析結(jié)果顯示血流量的降低和血流到達(dá)時(shí)間的延長與腦體積變化之間具有相關(guān)關(guān)系,血流量的下降可能加速了體積的減小。第三部分 關(guān)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(rèn)知與腦功能網(wǎng)絡(luò)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(rèn)知和功能變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析。探究單獨(dú)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(rèn)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(rèn)知與腦功能進(jìn)行探討,實(shí)驗(yàn)具有創(chuàng)新性和實(shí)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(rèn)知評估表(MOCA)及其他專項(xiàng)評估測驗(yàn)等神經(jīng)心理學(xué)評估方法評估患者及對照者認(rèn)知及記憶等功能狀況,同時(shí)利用患者組的測試結(jié)果轉(zhuǎn)化為Z分?jǐn)?shù),用于進(jìn)一步與所得血流狀況進(jìn)行相關(guān)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(jìn)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(gè)連通性參數(shù),強(qiáng)度,聚類系數(shù),全局效率和特征路徑長度。利用3D T1加權(quán)的多回波磁化準(zhǔn)備快速梯度回波序列(MEMPRAGE)進(jìn)行腦結(jié)構(gòu)成像,并利用基于體素的形態(tài)學(xué)測量(VBM)分析方法進(jìn)行患者組及對照組腦灰質(zhì)體積評估。同時(shí)利用多反轉(zhuǎn)時(shí)間動脈自旋標(biāo)記成像序列(mTI-ASL)對受試者進(jìn)行掃描,并通過ROI勾畫得到所有受試者雙側(cè)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(dá)時(shí)間BAT值。并對患者組及健康對照組的神經(jīng)心理學(xué)評分、腦功能連接及腦灰質(zhì)體積和血流灌注情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果 研究最終納入了 14名符合入組標(biāo)準(zhǔn)的患者20名年健康志愿者進(jìn)行分析。患者組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(jì)學(xué)差異;同時(shí)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(jì)學(xué)差異;神經(jīng)心理學(xué)測試的各項(xiàng)評分在兩組之間,也均未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。而基于體素的形態(tài)學(xué)分析結(jié)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(cè)CBF值較非病變側(cè)顯著降低,且BAT值也較對側(cè)顯著延長。對于靜息態(tài)fMRI圖像的分析結(jié)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(tuán)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(yīng)區(qū)域一致�；趫D論理論分析的四個(gè)連通性參數(shù)(強(qiáng)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(gè)不同閾值下顯示出顯著差異。強(qiáng)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(jié)論 本實(shí)驗(yàn)結(jié)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(cè)腦灰質(zhì)體積未發(fā)生明顯變化,認(rèn)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(jìn)行過于激進(jìn)的侵入性治療。但是病變側(cè)腦灌注有所降低,同時(shí)在靜息態(tài)fMRI腦功能分析時(shí),也發(fā)現(xiàn)全腦連接性廣泛降低,腦功能網(wǎng)絡(luò)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(rèn)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(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)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(jì)學(xué)逡逑差異，Ｐ〈０．邋００１，且事后檢驗(yàn)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(jì)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果見表４。此外，圖３示三組患者Ｒｃｓｒ與Ｄｍｔ數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖顯示，逡逑可以看出三組之間血流量和血流到達(dá)時(shí)間的差距。無癥狀組患者相對與健康對照逡逑組，病變側(cè)血流量低，血流到達(dá)時(shí)間長，而ＴＩＡ癥狀組與無癥狀組患者相比，病逡逑變側(cè)血流量更低，到達(dá)時(shí)間也更長。逡逑４７逡逑

與深部腦白質(zhì)（相關(guān)系數(shù)ｒ＝－０．６４０，邋Ｐ值＜０．００１）呈中度負(fù)相關(guān)關(guān)系。各體積有逡逑減小的腦區(qū)的ＲＴＯｌｌＴＯ與Ｒｃ＾Ｄｈａｔ的相關(guān)系數(shù)和Ｐ值列于表５。在有相關(guān)關(guān)系的腦區(qū)，逡逑義。１＿與Ｒｏｔ的相關(guān)關(guān)系圖不見圖４ａ，Ｒｖ（）ｌｕＭｅ與ＤｂａＴ的相關(guān)關(guān)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(guān)分析的結(jié)果。逡逑狹窄側(cè)即病變側(cè)的腦區(qū)的絕對體積除以非狹窄側(cè)即非病變側(cè)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(dá)時(shí)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(guān)關(guān)系圖示。ＲＶ（）ｌｕｍｅ：狹窄側(cè)即病變逡逑側(cè)的腦區(qū)的絕對體積除以非狹窄側(cè)即非病變側(cè)腦區(qū)的絕對體積，或健康對照者中，逡逑則以其左側(cè)半球各腦區(qū)腦體積除以右側(cè)半球各腦區(qū)腦體積得到雙側(cè)比值。Ｄｂａｔ：逡逑患者組中以病變側(cè)ＢＡＴ值減去非病變側(cè)ＢＡＴ值或?qū)φ照呓M中以左側(cè)ＢＡＴ值減去右逡逑側(cè)ＢＡＴ值計(jì)算的兩側(cè)差值。圖示四個(gè)腦區(qū)中，可以觀察到腦血流到達(dá)時(shí)間ＢＡＴ逡逑的長短與腦體積大小成負(fù)相關(guān)關(guān)系。逡逑５２逡逑

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7 夏

本文編號：2763595