磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的腦功能成像技術(shù)(functional magnetic resonance imaging,fMRI)。它利用水分子在生物體中存在較強(qiáng)的各向異性這種彌散特性,對(duì)人體內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,顯示出組織微結(jié)構(gòu)的變化。目前這種成像技術(shù)主要用于腦部,尤其對(duì)大腦白質(zhì)纖維束的觀察與追蹤。此外,彌散定量參數(shù)如分?jǐn)?shù)各向異性、相對(duì)各向異性和容積比等可以用于研究腦組織結(jié)構(gòu)的各向異性特性,進(jìn)一步深化了對(duì)腦的認(rèn)識(shí)。 我們從單個(gè)被試組織結(jié)構(gòu)中水分子各向異性特性出發(fā),以彌散張量圖像分析方法研究為重點(diǎn),從微細(xì)結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行大腦結(jié)構(gòu)研究并探討了認(rèn)知障礙中結(jié)構(gòu)異常變化。本論文首先簡(jiǎn)要介紹了核磁共振成像原理,在此基礎(chǔ)上闡述DTI成像原理及其相關(guān)知識(shí);深入探討了正常人腦組織中水分子的擴(kuò)散屬性,實(shí)現(xiàn)了腦白質(zhì)纖維束重構(gòu),證明彌散張量成像在個(gè)體細(xì)微結(jié)構(gòu)研究中存在優(yōu)勢(shì);從神經(jīng)白質(zhì)纖維受損角度研究了抑郁癥患者的平均特性,且描述了一種基于體素的DTI數(shù)據(jù)分析新方法,即擬優(yōu)化體素形態(tài)學(xué),探討海洛因成癮者在認(rèn)知執(zhí)行異常過(guò)程中腦結(jié)構(gòu)異常,該方法繼承了體素形態(tài)學(xué)簡(jiǎn)單易行的操作流程及敏銳客觀的差異檢測(cè)能力,在一定程度上盡可能多的保留了原始圖像信息,突出了白質(zhì)在研究中的重要地位;最后我們采用擬體素形態(tài)學(xué)的思路對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,多層不對(duì)稱性分析的方法來(lái)分析海洛因成癮對(duì)左右大腦彌散不對(duì)稱性的影響;并且把握當(dāng)前認(rèn)知領(lǐng)域的發(fā)展方向,采用DTI和功能磁共振成像兩種數(shù)據(jù)結(jié)合分析的方式,探討了早發(fā)精神分裂癥患者大腦結(jié)構(gòu)和功能損傷。
【學(xué)位單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：R445.2
【部分圖文】：

國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院學(xué)位論文門門門門門門門門圖2一1梯度磁場(chǎng)(原作者 :J.RHomak)2.1.3磁共振成像磁共振儀就是根據(jù)核磁共振原理在梯度磁場(chǎng)及射頻脈沖作用下進(jìn)行成像的。當(dāng)核子馳豫時(shí)，每個(gè)核子成為一個(gè)小發(fā)射頻，根據(jù)圍繞在質(zhì)子周圍的微環(huán)境，釋放出隨時(shí)間變化的特征性脈沖。不同組織結(jié)構(gòu)不同的水一脂肪比例，所以不同組織結(jié)構(gòu)單元發(fā)射出不同的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是要采集的NMR信號(hào)。將這些結(jié)構(gòu)單元的NMR信號(hào)利用計(jì)算機(jī)圖像重建技術(shù)轉(zhuǎn)化為灰度圖像，即磁共振圖像。根據(jù)馳豫時(shí)間不同，磁共振圖像可以分為T，像、Tl加權(quán)像、T:像、T:加權(quán)像等。磁共振成像是以不同的灰度顯示不同結(jié)構(gòu)和病理的斷面圖像，掃描過(guò)程無(wú)需造影劑，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較安全。它可以從多方向任意角度進(jìn)行切層掃描，但是其掃描時(shí)間較長(zhǎng)，圖像的信噪比和有效分辨率還比較低[’]。2.2磁共振張量成像的原理2.2.1擴(kuò)散現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象是在濃度差或者其它推動(dòng)力的作用下

三個(gè)特征值(凡，凡，凡)和與特征值相對(duì)應(yīng)的三個(gè)特征向量(e，，eZ，幾)o當(dāng)凡一凡一凡時(shí)，為各向同性，可以用球體來(lái)表示;當(dāng)凡，凡，凡不相同時(shí)，為各向異性，用橢球體來(lái)表示(如圖2一4)。尸 尸尸悶悶匕匕匕 匕各向同性林=凡一凡)各向異性(凡>凡一凡)圖2一4彌散球體和橢球體(三)張量的種類根據(jù)特征值的大小比例，我們可以把張量分成以下三種基礎(chǔ)模型136][37]:第一:線性模型幾(入>>凡二凡》此時(shí)最大特征值就表示為纖維走向。第二:平面模型幾(入、凡>>凡):此時(shí)形成一個(gè)橢圓，彌散主要方向在一個(gè)橢圓面內(nèi)。第三:球體模型只(入二凡二凡》此時(shí)表示的是各向同性(一滴墨水在一杯水中可以向各個(gè)方向等速度的彌散)。通常來(lái)說(shuō)我們的張量是這三個(gè)模型的一個(gè)綜合體，所以張量也可以寫成[36][37】:第11頁(yè)

國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院學(xué)位論文為了清晰的顯示箭頭描述法和橢球體描述法，我們針對(duì)圖3一3b和3一3c中白色圓圈部分進(jìn)行了放大顯示。如圖3一4左邊為箭頭描述法，右邊為橢球體描述法，在放大圖像上可以清晰顯示出纖維走形。圖3一4張量數(shù)據(jù)箭頭描述法(左)和橢球體描述法(右)3.2.2腦白質(zhì)纖維追蹤我們選擇張量彎曲追蹤算法 (Tensordefieetiontraekingalgorithm，TEND)對(duì)大腦白質(zhì)纖維進(jìn)行追蹤，TEND追蹤算法【’7】是一種既可以映射白質(zhì)結(jié)構(gòu)模式也可以映射大腦纖維束連接和大腦損害關(guān)系的大腦白質(zhì)纖維束重構(gòu)算法，使用整個(gè)張量場(chǎng)，而不是主特征向量方向來(lái)作為纖維追蹤方向，降低了對(duì)噪聲和低各向異性區(qū)域的敏感性，使得纖維軌跡更平滑，追蹤路徑更真實(shí)。2003年，Laza:等人l’7]基于weinstein等人 1999年提出的算法138]和Mori等人 1999年提出的 FACT(fiberassignmentbyeontinoustraeking)步進(jìn)方法[’9]提出了TENn追蹤算法。追蹤的區(qū)域可以是一個(gè)選擇好的興趣區(qū)或者是全腦中體素點(diǎn)隊(duì)值大于某個(gè)閉值的區(qū)域。在初始的種子點(diǎn)把主特征向量方向作為追蹤方向，纖維束朝著主特征方向的前方和背面擴(kuò)散
【參考文獻(xiàn)】

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1 于春水,李坤成,李永忠,梁志剛,秦文,劉嘉賓;人腦投射纖維彌散張量纖維束成像的初步研究[J];臨床放射學(xué)雜志;2004年07期

2 王波,鐘凱;醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的磁共振成像革命——2003年諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)主要工作介紹[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2003年06期

3 蘇敏,堯德中;腦功能多種成像方式整合技術(shù)的研究及其進(jìn)展[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2005年02期

4 何光武,沈天真,陳星榮;正常成人大腦白質(zhì)纖維各向異性特征的彌散張量磁共振成像研究[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志;2003年06期

5 唐昕,俎棟林,李德軍,包尚聯(lián),洪楠,杜湘珂;擴(kuò)散張量MR成像研究[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2003年04期

6 何敬振;趙斌;彭紅娟;王海燕;;纖維跟蹤技術(shù)在模擬顯示人腦聯(lián)絡(luò)纖維中的應(yīng)用[J];中國(guó)臨床解剖學(xué)雜志;2006年05期

7 于春水,李坤成,李永忠,梁志剛,秦文,劉嘉賓;人腦連合纖維的彌散張量纖維束成像[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2004年03期

8 李德軍,包尚聯(lián),朱朝喆,馬林;基于PC Matlab平臺(tái)的擴(kuò)散張量參數(shù)的計(jì)算[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2004年07期

9 吳義根,李可;SPM軟件包數(shù)據(jù)處理原理簡(jiǎn)介——第二部分:應(yīng)用于PET及fMRI[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2004年11期

10 何光武,孟憲科,沈天真,陳星榮;應(yīng)用彌散張量磁共振成像定量分析正常成人大腦白質(zhì)纖維各向異性特征[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2005年04期

本文編號(hào)：2864629