本文關(guān)鍵詞：采用雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)重建語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)相關(guān)的纖維束用以指導(dǎo)神經(jīng)外科手術(shù)

  更多相關(guān)文章： 弓裝束 皮質(zhì)脊髓束 彌散張量成像 瘤周水腫 纖維交叉 約束球形反褶積 雙張量無(wú)損卡爾曼濾波 纖維束成像術(shù) 神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃

【摘要】：研究背景：彌散張量纖維束成像術(shù)越來(lái)越廣泛地被運(yùn)用于術(shù)前追蹤腦腫瘤患者腦內(nèi)白質(zhì)纖維束以避免術(shù)中損傷這些重要的纖維束從而減少術(shù)后的神經(jīng)功能障礙。然而,瘤周水腫效應(yīng)和纖維分叉效應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)的基于單張量模型的纖維束成像術(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本研究的目的在于展示一種先進(jìn)的纖維束成像算法,這種算法采用基于雙張量無(wú)損卡爾曼濾波的方法進(jìn)行纖維束成像,它可以在腦腫瘤患者中追蹤通過(guò)瘤周水腫區(qū)和纖維分叉區(qū)的神經(jīng)纖維束,達(dá)到良好的纖維束成像效果。方法：在本論文中,我們?cè)O(shè)計(jì)了3個(gè)課題對(duì)雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià),以確定其在對(duì)神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃中涉及的語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)相關(guān)白質(zhì)纖維束的重建能力。在課題1中,我們回顧性地選擇了10個(gè)腦腫瘤患者進(jìn)行研究,這些患者都是右利手并且腫瘤的位置都位于左腦半球語(yǔ)言功能區(qū)附近。所有的患者都接受了3.0 T的常規(guī)磁共振,功能磁共振和彌散張量成像(31個(gè)方向)掃描。然后我們采用單張量流線纖維束成像術(shù)和雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)進(jìn)行纖維束追蹤。再采用一種基于2個(gè)感興趣區(qū)的纖維束選擇方法對(duì)弓裝束進(jìn)行選擇。接著通過(guò)解剖比對(duì)和體積定量的方法來(lái)比較這兩種算法在重建弓裝束的表現(xiàn)。在本課題中,功能磁共振用于確定語(yǔ)言功能區(qū)的主導(dǎo)半球。在課題2中,我們回顧性地選擇了10個(gè)腦腫瘤患者進(jìn)行研究,這些患者的腫瘤位置都位于運(yùn)動(dòng)功能區(qū)附近并有明顯的瘤周水腫。所有的患者都接受了3.0 T的常規(guī)磁共振,功能磁共振和彌散張量成像(31個(gè)方向)掃描。然后我們采用單張量流線纖維束成像術(shù)和雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)進(jìn)行纖維束追蹤。再采用一種基于2個(gè)感興趣區(qū)的纖維束選擇方法對(duì)皮質(zhì)脊髓束進(jìn)行選擇。接著同樣通過(guò)解剖比對(duì)和體積定量的方法來(lái)比較這兩種算法在重建皮質(zhì)脊髓束的表現(xiàn)。在本課題中,功能磁共振用于確定功能性運(yùn)動(dòng)纖維束。在課題3中,我們回顧性地選擇了8個(gè)腦腫瘤患者進(jìn)行研究,這些患者都是被確定需要行腦腫瘤切除術(shù)。所有的患者都接受了3.0 T的常規(guī)磁共振和彌散張量成像(31個(gè)方向)掃描。為了比較約束球形反褶積纖維束成像術(shù)和雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)這兩種算法在追蹤皮質(zhì)脊髓束之間的表現(xiàn)。我們對(duì)這些患者的彌散張量成像的數(shù)據(jù)都采用了兩種算法進(jìn)行纖維束重建。最后我們通過(guò)解剖對(duì)比和纖維束定量的方法對(duì)皮質(zhì)脊髓束進(jìn)行了結(jié)果分析。結(jié)果：在課題1中,我們的結(jié)果顯示采用單張量流線纖維束成像術(shù),10個(gè)患者中有4個(gè)顯示弓狀束被破壞中斷,另外的6個(gè)患者只能追蹤到的弓狀束只包括少量的纖維。相反,在同樣的這些患者中,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)在所有患者中成功地追蹤到所有穿過(guò)瘤周水腫區(qū)的弓狀束,而且采用雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)所追蹤到的弓狀束體積(11685.420±6970.921,均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)大于采用單張量模型流線纖維束成像術(shù)所重建的體積(2201.850±2294.674,均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差),結(jié)果具有顯著性差異(p0.05)。在課題2中,我們的結(jié)果顯示單張量流線纖維束成像術(shù)沒(méi)辦法完全追蹤到瘤周水腫區(qū)的纖維束,并且只能追蹤投射到運(yùn)動(dòng)功能區(qū)內(nèi)側(cè)部分的皮質(zhì)脊髓束。相反,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)在瘤周水腫和纖維交叉效應(yīng)的影響下,仍然成功地追蹤到呈扇形的皮質(zhì)脊髓束。另外,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)所追蹤到的纖維束更接近運(yùn)動(dòng)功能磁共振的激活區(qū),這提示采用這種方法對(duì)追蹤投射到運(yùn)動(dòng)皮層的皮質(zhì)脊髓束的敏感性要比單張量流線纖維束成像術(shù)要高。而且采用雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)所追蹤到的皮質(zhì)脊髓束體積(79858.780±13719.452,均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)要大于采用單張量流線纖維束成像術(shù)所重建的體積(7396.180±2662.399,均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差),結(jié)果具有顯著性差異(p0.05)。在課題3中,我們的結(jié)果顯示全腦纖維束種植結(jié)合基于解剖感興趣區(qū)或功能磁共振激活區(qū)進(jìn)行纖維束選擇的時(shí)候,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)對(duì)皮質(zhì)脊髓束的追蹤效果優(yōu)于約束球形反褶積纖維束成像術(shù)。相反,當(dāng)采用腦干感興趣區(qū)作為纖維種植區(qū)并采用功能磁共振激活區(qū)作為纖維束追蹤終止區(qū)進(jìn)行纖維束成像,或者以功能磁共振激活區(qū)作為纖維種植區(qū)并采用腦干感興趣區(qū)作為纖維束追蹤終止區(qū)進(jìn)行纖維束成像,約束球形反褶積纖維束成像術(shù)對(duì)皮質(zhì)脊髓束的纖維追蹤效果優(yōu)于雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)。同時(shí),與雙張量卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)相比,我們發(fā)現(xiàn)約束球形反褶積纖維束成像術(shù)更容易追蹤到假陽(yáng)性纖維。另外,我們發(fā)現(xiàn)采用雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)的所重建的纖維形態(tài)上很平滑,而采用約束球形反褶積纖維束成像術(shù)所重建的纖維束顯得很曲折。最后,當(dāng)需要進(jìn)行神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃的時(shí)候,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)所重建的纖維束在可視性方面的兼容性優(yōu)于約束球形反褶積纖維束成像術(shù)。結(jié)論：在課題1中,我們研究表明在腦腫瘤患者的瘤周水腫區(qū),雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)能夠比單張量流線纖維束成像術(shù)追蹤到更大體積的弓裝束。在課題2中,我們研究表明在腦腫瘤患者中,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)能夠追蹤到穿越瘤周水腫區(qū)和纖維交叉區(qū)的纖維束,從而比單張量流線纖維束成像術(shù)追蹤到更加完整的皮質(zhì)脊髓束。在課題3中,我們研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于約束球形反褶積纖維束成像術(shù)和雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)在重建皮質(zhì)脊髓束方面的差異,要取決于研究者所采用的纖維種植法和纖維束選擇策略�？偟膩�(lái)說(shuō),如果應(yīng)用于神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃,雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)在重建皮質(zhì)脊髓束的表現(xiàn)優(yōu)于約束球形反褶積纖維束成像術(shù)。綜上所述,對(duì)于神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃來(lái)說(shuō),雙張量無(wú)損卡爾曼濾波纖維束成像術(shù)在重建語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)相關(guān)白質(zhì)纖維束的能力優(yōu)于單張量流線纖維束成像術(shù)或約束球形反褶積纖維束成像術(shù),這種先進(jìn)的纖維束成像技術(shù)具有應(yīng)用于臨床的潛力。
【關(guān)鍵詞】：弓裝束 皮質(zhì)脊髓束 彌散張量成像 瘤周水腫 纖維交叉 約束球形反褶積 雙張量無(wú)損卡爾曼濾波 纖維束成像術(shù) 神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R445.2;R739.41
【目錄】：

• 摘要3-7
• ABSTRACT7-12
• Chapter 1 Reconstruction of the arcuate fasciculus for surgical planningin the setting of peritumoral edema using two-tensor unscented Kalmanfilter tractography12-37
• 1. Introduction12-14
• 2. Materials and Methods14-18
• 3. Results18-25
• 4. Discussion25-29
• 5. Conclusions29-30
• References30-37
• Chapter 2 Corticospinaltract modeling for neurosurgical planning bytracking through regions of peritumoral edema and crossing fibers usingtwo-tensor unscented Kalman filter tractography37-61
• 1. Introduction37-38
• 2. Materials and Methods38-43
• 3. Results43-52
• 4. Discussion52-55
• 5. Conclusions55
• References55-61
• Chapter 3 Differences between constrained spherical deconvolution andtwo-tensor unscented Kalman filter tractography in tracing thecorticospinal tracts using clinical diffusion MRI61-84
• 1. Introduction61-62
• 2. Materials and Methods62-70
• 3. Results70-78
• 4. Discussion78-81
• 5. Conclusions81
• References81-84
• Abbreviations84-85
• Publications85-87
• Acknowledgements87-89
• Certificate of review in statistic analysis89

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 高云云;袁濤;全冠民;;高級(jí)別星形細(xì)胞瘤治療前DTI評(píng)估進(jìn)展[J];國(guó)際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志;2013年06期

2 趙超云;夏新舍;王明磊;劉子姍;高文奇;馬輝;王曉東;夏鶴春;;DTI技術(shù)示蹤視束、視輻射在指導(dǎo)腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療方案選擇中的應(yīng)用價(jià)值[J];磁共振成像;2015年10期

3 鄭淞文;譚曉天;;磁共振彌散張量成像評(píng)估脊髓病變的臨床應(yīng)用進(jìn)展[J];中國(guó)脊柱脊髓雜志;2013年09期

4 張瓊;倪敏;周惠芬;丁曙晴;樊志敏;;誘發(fā)電位在功能性腸病研究中的價(jià)值[J];世界華人消化雜志;2014年02期

5 衛(wèi)潤(rùn)斐;王本瀚;;彌散張量成像在腦腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用[J];中國(guó)臨床神經(jīng)外科雜志;2014年11期

6 耿杰峰;陳曉雷;許百男;;弓形束擴(kuò)散張量纖維束示蹤成像研究進(jìn)展[J];中國(guó)現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志;2015年04期

7 王本瀚;宋來(lái)君;李經(jīng)綸;張長(zhǎng)遠(yuǎn);郭效東;姚安會(huì);衛(wèi)潤(rùn)斐;;腦運(yùn)動(dòng)區(qū)小病變個(gè)體化手術(shù)治療[J];中國(guó)微侵襲神經(jīng)外科雜志;2015年05期

8 艾合買提·哈斯木;付強(qiáng);李紹山;劉波;;磁共振功能成像技術(shù)在腦膠質(zhì)瘤診治中的應(yīng)用[J];中華臨床醫(yī)師雜志(電子版);2015年15期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李夢(mèng)君;高清纖維束成像定量研究顱內(nèi)腫瘤及其周圍區(qū)域神經(jīng)纖維關(guān)系[D];中南大學(xué);2014年

2 朱鳳平;高場(chǎng)強(qiáng)術(shù)中磁共振影像功能神經(jīng)導(dǎo)航聯(lián)合術(shù)中神經(jīng)電生理監(jiān)測(cè)技術(shù)定位腦運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)通路的基礎(chǔ)與臨床研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 衛(wèi)潤(rùn)斐;多模態(tài)神經(jīng)導(dǎo)航聯(lián)合皮層電刺激技術(shù)在中央?yún)^(qū)腫瘤中的臨床研究[D];新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院;2014年

2 李經(jīng)綸;腦運(yùn)動(dòng)區(qū)腫瘤的手術(shù)治療[D];鄭州大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：582314