【摘要】：第一部分缺血性腦卒中核磁共振圖像后處理相關問題探討 目的：探討急性缺血性腦卒中患者腦內病變對于核磁圖像數據處理過程中空間標準化結果的影響,比較在高分辨率T2WI/DWI上手工畫病灶建立病灶模板(Lesion_Mask)以及采用不同的空間標準化算法對于空間標準化的結果,為后續(xù)功能數據分析尋找理論依據。 方法：對5例發(fā)病一周內單側發(fā)病的急性缺血性腦卒中患者功能數據在空間標準化過程中,分別對采用去除病灶(Lesion_Mask(+))/不去除病灶(Lesion_Mask(-))、不同空間標準化算法(分割法即unified models/不分割法即不經分割直接進行空間標準化)、高分辨空間T2WI/DWI上畫病灶作為變量,通過計算病灶模板經空間標準化轉換到MNI空間得到的病灶體積(MNI_Lesion_Auto)、重疊率和體積錯誤率來探討以上三對因素對于空間標準的影響。 結果： (1)比較幾種方法(T2WI/DWI高分辨圖像上設定Lesion_Mask、分割/不分割的標準化算法)MNI空間上自動獲得的病灶圖像(MNI_Lesion_Auto)、的體積,與手畫病灶圖像的體積錯誤率和病變重疊率,均得到的結果是去除病灶對于本組缺血性腦卒中患者的圖像的空間標準化并沒有明顯統(tǒng)計學差別(P0.05)。 (2)在無論是否去病灶的情況下,病灶模板經不分割算法轉換到MNI空間的病灶圖像體積(MNI_Lesion_Auto)均大于分割算法獲得的病灶體積,同時兩種標準化算法所獲得病灶的圖像(MNI_Lesion_Auto)的病灶重疊率僅達到0.25±0.10,Landmark標注顯示病灶、灰質及白質在空間的定位均存在差異,說明兩種標準化算法差別顯著。 (3)經分割方式/非分割法計算得到的病變重疊比率均顯示DWI_Lesion_Mask優(yōu)于T2WI_Lesion_Mask,具有明顯的統(tǒng)計學差異(P0.05)。因此,在DWI高分辨空間上手動設定病灶mask明顯優(yōu)于T2WI。 結論：(1)去病灶與否對于急性期腦卒中患者的空間標準化過程沒有影響。(2)腦卒中急性期患者,在高分辨率DWI畫病灶建立病灶模板優(yōu)于T2WI。(3)采用不同的空間標準化算法(分割/不分割方法)對于病灶在MNI空間的位置及體積均有影響,對皮質及白質的空間位置也存在差異,我們推薦使用分割方法進行空間標準化。 第二部分缺血性腦卒中患者經rTMS治療前后運動功能連接改變 目的：利用靜息態(tài)功能磁共振成像技術觀察缺血性腦卒中患者重復經顱磁刺激(rTMS)治療前后病變側初級運動皮質(M1)功能網絡連接變化的特點,進而揭示腦功能重組的證據。 方法：對5例發(fā)病一周內單側發(fā)病的缺血性腦卒中患者在重復經顱磁刺激(rTMS)治療前后各進行一次靜息態(tài)功能磁共振(rs-fMRI)檢查和臨床功能評分。同時選取正常志愿者10例做為正常對照組,只進行一次rs-fMRI檢查。通過分析rs-fMRI患者同側初級運動皮質(M1)與全腦各體素之間的功能連接的變化,比較患者治療前后組與正常對照組之間功能連接變化的差異。 結果：(1)患者治療前組兩側M1區(qū)功能連接值降低(z值=0.30±0.24),低于正常對照組(z值=0.70±0.21),治療后連接值升高(z值=0.58±0.28),治療前組與正常組之間的差異及治療前后組的差異具有統(tǒng)計學意義(P0.05),但治療后組與正常對照組兩側M1區(qū)功能連接值之間無統(tǒng)計學意義(P0.05)。 (2)與對照組相比,治療前組病變同側M1區(qū)與同側顳下回、雙側小腦功能連接增強,而與病變對側M1區(qū)、對側輔助運動區(qū)功能連接減弱。然而,治療后組病變同側M1區(qū)與雙側小腦、同側顳中回、對側顳下回、對側的額中回、對側楔前葉功能連接增強,而與同側運動前區(qū)、同側M1區(qū)、對側中央旁小葉、對側M1區(qū)功能連接減弱。以上所有功能連接增強和減弱的區(qū)域均被投射到3維ICBM的模板上。與治療前組相比,治療后組病變同側M1區(qū)與對側額內側回功能連接增強。 (3)與患者治療前組相比,治療后組患側肢體NIHSS評分顯著降低(P0.05)、患側上肢FMA評分顯著升高(P0.05)、患側下肢FMA評分顯著升高(P0.05)、BI評分顯著升高(P0.05),提示患者治療后功能改善。 結論：通過靜息態(tài)功能磁共振觀察高頻rTMS治療前后患側M1區(qū)功能連接的變化,為揭示rTMS改善運動功能提供了腦功能重組的依據。
[Abstract]:The first part is about the post-processing of magnetic resonance imaging in ischemic stroke.
Objective: To investigate the effect of intracerebral lesions on spatial standardization of NMR data processing in patients with acute ischemic stroke, to compare the focus template (Lesion_Mask) on high resolution T2WI/DWI, and to use different spatial standardization algorithms for spatial standardization, and for subsequent functional data. Analyze the theoretical basis for the analysis.
Methods: the functional data of 5 patients with unilateral acute ischemic stroke within one week of the onset of disease (Lesion_Mask (+)) / non removal of focus (Lesion_Mask (-)) and different spatial standardization algorithms (segmentation method, i.e. unified models/ non segmentation or non segmentation, were directly carried out in space standard). The focus of high resolution space T2WI/DWI is used as a variable. By calculating the focus volume (MNI_Lesion_Auto), overlap rate and volume error rate of the focus template converted to MNI space, the effects of the above three factors on space standards are discussed.
Result:
(1) compare several methods (T2WI/DWI high resolution image set Lesion_Mask, segmentation / non segmentation standardization algorithm) the MNI space automatically acquired focus image (MNI_Lesion_Auto), volume, volume error rate and lesion overlap rate of hand drawing focus images, all results are the removal of focus for ischemic stroke patients in this group There was no significant difference in spatial standardization of images (P0.05).
(2) the volume of focus (MNI_Lesion_Auto) of the focus image (MNI_Lesion_Auto) which the focus template is converted to MNI space is greater than that of the segmentation algorithm, and the focus overlap rate of the focus image (MNI_Lesion_Auto) obtained by the two standardized algorithms is only 0.25 + 0.10, and the Landmark tagging shows the disease. The location of foci, gray matter and white matter is different, indicating that the two standardization algorithms differ significantly.
(3) the overlap ratio calculated by the segmentation method / non segmentation method all showed that DWI_Lesion_Mask was superior to T2WI_Lesion_Mask and had obvious statistical difference (P0.05). Therefore, the manual setting of the focus mask on the DWI high resolution space was obviously superior to T2WI.
Conclusions: (1) there is no effect on the spatial standardization process of acute cerebral apoplexy patients. (2) in acute stroke patients, the establishment of focus templates in the high resolution DWI painting focus is superior to T2WI. (3) using different spatial standardization algorithms (segmentation / undivided square method) for the location and volume of the focus in MNI space, and The spatial position of cortex and white matter is also different. We recommend the use of segmentation method for spatial standardization.
The second part is the change of motor functional connectivity in patients with ischemic stroke before and after rTMS treatment.
Objective: To observe the characteristics of the changes in the functional network of the primary motor cortex (M1) in the ischemic stroke patients before and after the repeated transcranial magnetic stimulation (rTMS), and then reveal the evidence of the functional reorganization of the brain by using the resting state functional magnetic resonance imaging (fMRI).
Methods: 5 patients with unilateral ischemic stroke within one week were performed a resting state functional magnetic resonance (rs-fMRI) examination and clinical function score before and after repeated transcranial magnetic stimulation (rTMS). At the same time, 10 cases of normal volunteers were selected as the normal control group and only a rs-fMRI examination was performed. By analyzing the same of the rs-fMRI patients, The changes in the functional connection between the lateral primary motor cortex (M1) and the whole brain voxel were compared, and the difference of the functional connection between the patients before and after treatment and the normal control group was compared.
Results: (1) the value of functional connection of M1 area in both sides of the patients was lower (Z =0.30 + 0.24), lower than that of the normal control group (Z =0.70 0.21), and the connection value increased after treatment (Z value =0.58 + 0.28). The difference between the pre treatment group and the normal group and the difference of the group before and after treatment was statistically significant (P0.05), but the after treatment group and the normal control group were both M1 (P0.05). There was no statistical significance between the functional connectivity values (P0.05).
(2) compared with the control group, the ipsilateral M1 area and the ipsilateral temporal gyrus and bilateral cerebellar functional connection were enhanced, while the functional connection between the lateral M1 area and the contralateral auxiliary motor area was weakened. However, the posterior temporal gyrus, the contralateral temporal gyrus, the contralateral frontal gyrus, and the function connection to the lateral wedge increased in the ipsilateral M1 region and the bilateral cerebellum, the contralateral cerebellum, the lateral temporal gyrus, the lateral temporal gyrus, the contralateral lateral gyrus, the contralateral lateral frontal gyrus. Strong, with the ipsilateral premotor area, the ipsilateral M1 area, the contralateral paralateral lobule and the contralateral M1 area function connection weakened. All the areas with the enhanced and weakened function of all the functional connections were projected on the 3 dimensional ICBM template. Compared with the pre treatment group, the functional connection between the ipsilateral M1 region and the contralateral frontal lateral gyrus was enhanced in the post treatment group.
(3) compared with the pre treatment group, the NIHSS score of the affected limb was significantly lower (P0.05), the FMA score of the affected upper limb was significantly increased (P0.05), the FMA score of the lower extremities increased significantly (P0.05), and the BI score increased significantly (P0.05), suggesting that the patients were improved after treatment.
Conclusion: the changes of the functional connection of the M1 region in the affected side before and after the high frequency rTMS therapy are observed by resting state functional magnetic resonance (fMRI), which provides the basis for the revelation of the improvement of the function of the brain by rTMS.
【學位授予單位】：北京協和醫(yī)學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R743.3;R445.2

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本文編號：2141427