基于大脑结构网络特征的遗忘型轻度认知障碍诊断模型

选取与认知表现分数相关性高的结构网络拓扑特征,利用这些特征建立分类模型,实现对正常老化者及遗忘型轻度认知障碍(aMCI)患者的分类.本研究包含两组扩散张量影像(DTI)数据,一组为52例正常老化受试者,一组为39例aMCI患者.分别对两组数据进行结构网络构建,采用图论分析法提取结构网络的特征,将所有特征与简单智能状态检查量表(MMSE)分数进行相关性分析,选取与认知表现分数高度相关的特征,基于这些特征建立5种分类模型,并对模型的分类效果进行评估.对于正常老化数据,选出18个与认知能力显著相关的结构网络特征,集中于解剖自动贴标(AAL)图谱中的9个脑区;对于aMCI数据,也选出18个与认知能力显著相关的结构网络特征,集中于AAL图谱中的9个脑区;二者选出的特征及分布的脑区是不同的.通过对分类模型的评估,得出支持向量机序列最小优化算法建立的模型分类效果最佳,特异性达到88.46％,敏感性达到83.05％,准确性达到85.71％.所提取的与认知表现相关性高的结构网络特征,可以作为生物标记指针,来建立分类模型,对正常老化者及aMCI患者进行分类,也可提供相应脑区间连接变化的信息.     

基于扩散形状的DTI纤维跟踪算法研究

到目前为止，研究者们已经提出了许多种神经纤维束的三维可视化技术，其中，基于扩散跟踪的白质束成像技术在白质纤维束的可视化和分析中使用得最多。本文针对现有纤维跟踪算法存在的问题，提出了基于扩散形状的纤维跟踪算法，该算法结合了流线跟踪（streamline tracking，STT）法与张量弯曲（tensor deflection，TEND）法的优点，对不同的扩散形状采用不同的跟踪方向，尤其在平面扩散的情况提出了更接近纤维走行的跟踪方法，减少了跟踪方向与实际纤维走行的误差，能更完整、更准确地显示大脑白质的纤维走行。     

磁共振DTI技术和锰离子示踪方法活体定位鼠脑神经纤维

本文应用磁共振(MR)DTI的方法清晰准确描绘出鼠脑白质内主要神经纤维的位置、方向和形态,包括胼胝体、前联合、内囊、外囊、视束、大脑脚、锥体束等。皮质内注射MnCl2后MR成像,可见皮质脊髓束、皮质丘脑束、皮质纹状体束和纹状体黑质通路被示踪,可重复性地表现为特定部位的MR3D-FSPGR图像和T1W像高信号改变,相应区域T2WI为低信号。LFB染色各纤维束位置、形态与DTI-DEC张量图和MnCl2示踪MR图像结果相一致。因此,磁共振DTI技术和锰离子示踪的方法都能够对鼠脑主要神经纤维和投射通路进行定位,能够作为活体示踪脑内神经纤维束的手段。     

rs-fMRI、DTI及1H-MRS在阿尔茨海默病中的应用进展

随着磁共振成像技术的飞速发展,对阿尔茨海默病的神经影像学研究也越来越深入。其主要目的是通过磁共振影像学特征来识别出早期阿尔茨海默病患者,从而达到早期诊断和治疗的目的。本文就磁共振成像技术包括静息态功能磁共振成像、弥散张量成像及磁共振波谱在阿尔茨海默病的应用进展进行综述。     

3.0 T磁共振T2WI IDEAL及DTI在腰椎间盘退行性变中应用

目的 探讨3.0 T磁共振T₂加权成像(T₂WI)、三点法非对称回波水脂分离(IDEAL)成像及扩散张量成像(DTI)在腰椎间盘退行性变评估中的应用价值。方法 选择100例腰椎间盘退行性变患者,其中男性51例,女性49例;年龄14～85岁,平均年龄49.4岁;病程1天～3年,平均病程(65.0±16.2)天;发生椎间盘突出部位L_1/2椎间盘2例,L_2/3椎间盘7例,L_3/4椎间盘23例,L_4/5椎间盘56例,L₅/S₁椎间盘48例。采用T₂WI IDEAL水相位图根据Pfirrmann分级标准对椎间盘进行分级,并测量各椎间盘T₂信号强度(T₂SI)。采用矢状位DTI图测量各椎间盘部分各向异性系数(FA)及表观扩散系数(ADC)。比较椎间盘不同Pfirrmann分级间FA、ADC值及T₂SI,并统计分析FA、ADC值及T     

磁共振扩散高阶张量成像的脑白质纤维微结构模型及特征提取算法

在基于扩散加权磁共振成像(DW-MRI)的脑白质纤维微结构建模中,高阶张量成像模型(HOT)是解决常用二阶张量模(DTI)难以刻画复杂纤维结构问题的新方法,但是存在纤维特征方向提取复杂、计算量大等问题。本研究基于任意阶次的正定高阶张量理论,提出一种能够快速获得任意阶张量纤维特征方向的迭代搜索算法。该方法根据张量模型的特征,首先利用网格细分快速确定特征方向的大致区域,进一步针对该区域进行细分,从而迭代获得精确的高阶张量模型特征方向。该方法解决了现有符号计算方法易于陷入局部极值点或者搜索不收敛带来的误差和计算效率问题。为了测试所提出算法的有效性,首先利用仿真数据分析了算法对不同数目、不同交角纤维的识别能力和特征方向的计算精度;同时利用实际DW-MRI临床数据进行了测试。结果表明,相比于现有的符号计算方法,所提出的算法可以在6阶以及更高阶模型下获得稳定的纤维特征方向。     

扩散张量成像联合记忆功能测查识别轻度认知损害与早期阿尔茨海默病的价值

目的:探索联合扩散张量成像(DTI)与认知功能指标识别轻度认知损害(MCI)与早期阿尔茨海默病(AD)的价值。方法:本研究被试来源于北京大学精神卫生研究所记忆中心病例库,所有被试完成简易精神状态检查(MMSE)、临床痴呆量表(CDR)、认知功能筛选测验(CASI)以及全套神经心理测查,并进行头颅磁共振成像三维结构相、DTI成像及液体衰减反转回复序列(FLAIR)成像,根据FLAIR图像选取白质外观正常的被试共64例(23例轻度AD患者、20例遗忘型MCI个体和21例健康对照),测定颞叶、顶叶、额叶、枕叶、海马旁回、前扣带回、后扣带回、胼胝体膝部、胼胝体压部等多个脑区白质的各向异性分数(FA)和平均扩散系数(MD)。结果:判别分析发现,顶叶、颞叶和胼胝体压部FA值能有效区分MCI组和正常对照组(Wilk'sλ=0.358,χ2=38.51,df=3,P0.001),总判别正确率达87.8%,其中顶叶FA值对判别方程贡献最大(典则判别系数=1.002)。短时记忆与胼胝体压部MD值能有效区分轻度AD和MCI组(Wilk'sλ=0.261,χ2=53.68,df=2,P0.001),总判别正确率达95.3%,其中短时记忆对判别方程贡献最大(典则判别系数=0.938)。结论:顶叶各向异性分数值对区分轻度认知损害组与正常对照,识别轻度认知损害有重要贡献;短时记忆联合胼胝体压部平均扩散系数能有效区分轻度阿尔茨海默病和轻度认知损害组,其中短时记忆有重要贡献。     

基于DTI复杂网络的两性大脑差异性研究

为解释男女大脑差异是如何影响人们的思维和行为的,我们利用DTI复杂网络技术对男女两性大脑的差异性进行了定量分析。将44例健康志愿者分成男女两组,利用磁共振弥散张量成像对志愿者进行扫描和数据采集,通过构建脑白质纤维结构网络,并结合图论知识和复杂网络特征度量参数,对男女大脑结构差异及其在功能上的体现进行分析。对两组志愿者的脑结构网络分析发现,男女两组志愿者均具有小世界属性。结构网络局部参数分析显示,男女在涉及语言、情感、运动、方向感等的脑区具有显著差异。男女两性大脑生理结构的差别确实会导致大脑在功能上出现差别,两性大脑在功能上的差别可认为是两性在负责相关功能的脑区所具有的差异所导致。     

应用DTI技术对人脑白质纤维束的初步研究

目的建立扩散张量纤维束成像对人脑白质纤维的显示方法,并应用中国数字化可视人体数据进行对照观察,验证扩散张量成像(DTI)方法的可靠性。方法选择5名健康志愿者进行DTI成像,采用DtiStudio软件进行分析处理,重建出部分各向异性(FA)图、容积比(VR)图、相对各向异性(RA)图、表面扩散系数(ADC)图以及二维彩色张量图。应用中国数字化可视人体数据集断面图像、FA图及彩色FA图进行对照观察,利用fibertracking纤维跟踪软件及3DMRI软件进行三维重建显示脑内主要白质纤维束,辨认脑内白质纤维束的位置、形态。结果应用DTI纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,包括联络纤维如弓形纤维、钩束、扣带束、上纵束和下纵束,连合纤维如胼胝体、前连合和穹隆,投射纤维如锥体束、视放射、内侧丘系等。DTI纤维束成像结果与已知解剖知识、中国可视化人体断面图像具有很好的一致性。结论应用DTI纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,其结果与中国可视化人体断面图像、已知解剖知识是一致的,应用DTI纤维束成像研究脑内纤维连通性是可靠的。     

基于扩散张量的脑白质内神经纤维束的可视化技术

介绍了在功能磁共振成像的研究中发展非常快的扩散张量成像技术的基本原理，以及如何利用扩散张量数据来重建脑白质内的神经纤维柬图像。其中主要介绍了白质束成像技术及其优缺点，并且分析了神经纤维束可视化技术的应用前景及其局限性。     

弥散张量成像在中枢神经系统中的应用

在磁共振成像(MRI)研究中,弥散张量成像(DTI)是最近几年提出并迅速发展的一个研究方向,本文介绍了弥散张量成像的原理以及国际上主要的研究热点,并结合实际介绍了弥散张量成像在中枢神经系统(CNS)中的应用。     

Longitudinal diffusion tensor imaging in a rat brain glioma model

In order to investigate the properties of water motion within and around brain tumors as a function of tumor growth, longitudinal diffusion tensor imaging (DTI) was carried out in a rat brain glioma (C6) model. As tumors grew in size, significant anisotropy of water diffusion was seen both within and around the tumor. The tissue water surrounding the tumor exhibited high planar anisotropy, as opposed to the linear anisotropy normally seen in white matter, indicating that cells were experiencing stress in a direction normal to the tumor border. When tumors were sufficiently large, significant anisotropy was also seen within the tumor because of longer-range organization of cancer cells within the tumor borders. These findings have important implications for diffusion-weighted MRI experiments examining tumor growth and response to therapy. Copyright (c) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

A meta-analysis of diffusion tensor imaging in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease

We reviewed case-control studies of diffusion tensor imaging (DTI) in patients with Alzheimer's dementia (AD) and mild cognitive impairment (MCI), in order to establish the relative severity and location of white matter microstructural changes. EMBASE and MEDLINE were searched using the keywords, ([“diffusion tensor”] and [“Alzheimer*” or “mild cognitive impairment”]), as were reference lists of relevant papers. Forty-one diffusion tensor imaging studies contained data that were suitable for inclusion. Group means and standard deviations for fractional anisotropy and mean diffusivity, or p values from 2-sample tests, were extracted and pooled, using standard methods of meta-analysis and metaregression. Fractional anisotropy was decreased in AD in all regions except parietal white matter and internal capsule, while patients with MCI had lower values in all white matter regions except parietally and occipitally. Mean diffusivity was increased in AD in all regions, and in MCI in all but occipital and frontal regions.     

磁共振弥散张量成像的质量控制

磁共振弥散张量成像（DTI）是诊断和分析神经系统疾病的重要方法,但其目前发展受空间分辨率、信噪比及图像质量等限制。本文对近年来MRI系统基础质量保证方法、DTI参数定性测量方法、用于扩散成像的软件方法以及不同纤维跟踪方法等进行综述。     

基于参考图像的压缩感知磁共振扩散张量成像

基于参考图像的压缩感知磁共振扩散张量成像方法,利用相邻方向的扩散加权图像差异较小的特点,采用压缩感知理论实现快速扩散张量成像,回顾性选取扩散张量图像数据进行实验研究,在采样率为50%的均匀分布辐射线欠采样方式下进行基于参考图像的压缩感知扩散张量图像重建,结果表明重建后的扩散加权图的平均结构相似性（MSSIM）和峰值信噪比（PSNR）分别为0.904±0.044、（37.92±3.89） dB,各向异性分数图的MSSIM和PSNR分别为0.992、41.64 dB。因此,该方法在保证重建图像质量的前提下,可显著缩短数据采集时间,减少由于时间过长引起的图像伪影等问题。     

Detection of endophenotypes associated with neuropsychiatric deficiencies in a mouse model of tuberous sclerosis complex using diffusion tensor imaging

Tuberous sclerosis complex (TSC) is a rare hereditary disease, which results from the mutation of either TSC1 or TSC2, and its clinical features include benign tumors and dysfunctions in numerous organs, including the brain. Many individuals with TSC manifest neuropsychiatric symptoms, such as learning impairments, cognitive deficits and anxiety. Current pharmacological treatment for TSC is the use of mTOR inhibitors. However, they are not effective in treating neuropsychiatric symptoms. We previously used curcumin, a diet‐derived mTOR inhibitor, which possesses both anti‐inflammatory and antiproliferative properties, to improve learning and memory deficits in Tsc2 ^+/− mice. Diffusion tensor imaging (DTI) provides microstructural information in brain tissue and has been used to study the neuropathological changes in TSC. In this study, we confirmed that the impaired recognition memory and increased anxiety‐like behavior in Tsc2 ^+/− mice can be reversed by curcumin treatment. Second, we found altered fractional anisotropy and mean diffusivity in the anterior cingulate cortex and the hippocampus of the Tsc2 ^+/− mice, which may indicate altered circuitry. Finally, the mTOR complex 1 hyperactivity was found in the cortex and hippocampus, coinciding with abnormal cortical myelination and increased glial fibrillary acidic protein expression in the hippocampal CA1 of Tsc2 ^+/− mice, both of which can be rescued with curcumin treatment. Overall, DTI is sensitive to the subtle alterations that cannot be detected by conventional imaging, suggesting that noninvasive DTI may be suitable for longitudinally monitoring the in vivo neuropathology associated with the neuropsychiatric symptoms in TSC, thereby facilitating future clinical trials of pharmacological treatments.     

磁共振弥散张量成像在临床诊疗中的应用

磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)作为一种功能磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI),在临床诊疗中发挥了重要作用.本文先介绍了DTI临床应用的各个领域,重点阐述了其在脑部疾病的应用,后指出临床应用中存在的问题,并对其前景进行了展望.     

PM滤波方法对提高不同b值弥散张量成像图像质量的应用研究

目的在不同b值条件下,研究PM滤波方法对提高弥散张量成像（DTI）技术图像质量的作用。方法在b值为800～2800s／mm2的条件下分别对模体及志愿者实施DTI．利用改进的PM滤波方法对获得的弥散加权成像（DWI）图像进行处理后求解张量参数．得到反映水分子各向异性扩散程度的FA图。通过比较标准FA图与处理后FA图间的均方根误差（RMSE）．评价PM滤波的效果。结果随着b值的升高,图像信噪比逐渐降低．FA误差逐渐增大。当b值小于2000s／mm2时．经过PM滤波后．可得到RMSE较低的后处理图像。结论b值在1000．2000s／mm2范围内,应用PM滤波方法是提高人脑DTI图像质量的一种有效手段．     

Considerations for measuring the fractional anisotropy of metabolites with diffusion tensor spectroscopy

Diffusion tensor spectroscopy of metabolites in brain is challenging because of their lower diffusivity (i.e. less signal attenuation for a given b value) and much poorer signal‐to‐noise ratio relative to water. Although diffusion tensor acquisition protocols have been studied in detail for water, they have not been evaluated systematically for the measurement of the fractional anisotropy of metabolites such as N‐acetylaspartate, creatine and choline in the white and gray matter of human brain. Diffusion tensor spectroscopy was performed in vivo with variable maximal b values (1815 or 5018 s/mm²). Experiments were also performed on simulated spectra and isotropic alcohol phantoms of various diffusivities, ranging from approximately 0.54 × 10^?3 to 0.13 × 10^?3 mm²/s, to assess the sensitivity of diffusion tensor spectroscopic parameters to low diffusivity, noise and b value. The low maximum b value of 1815 s/mm² yielded elevated fractional anisotropy (0.53–0.60) of N‐acetylaspartate in cortical gray matter relative to the more isotropic value (0.25–0.30) obtained with a higher b value of 5018 s/mm²; in contrast, the fractional anisotropy of white matter was consistently anisotropic with the different maximal b values (i.e. 0.43–0.54 for b = 1815 s/mm² and 0.47–0.51 for b = 5018 s/mm²). Simulations, phantoms and in vivo data indicate that greater signal attenuation, to a degree, is desirable for the accurate quantification of diffusion‐weighted spectra for slowly diffusing metabolites. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

弥散张量磁共振成像的新进展

弥散张量磁共振成像技术是近年来出现的一项新技术,由于其对脑白质纤维具有高度敏感性以致在临床上的应用日益广泛,并为人体中枢神经系统的深入研究提供了有效的工具。