多发性硬化皮质脊髓束的扩散张量纤维束成像定量研究

目的利用扩散张量纤维束成像(DTT)定量研究复发-好转型多发性硬化(RRMS)患者的皮质脊髓束分数各向异性(FA)值与正常志愿者之间的差异及其与扩展病残状态评分(EDSS)的相关性。方法对36例正常志愿者和64例RRMS患者进行扩散张量成像检查,重组出皮质脊髓束,计算出该纤维束的平均FA值,比较RRMS组与对照组之间是否存在差异,研究该指标与EDSS和锥体束评分的相关性。结果正常志愿者的皮质脊髓束FA值(男:0.501±0.026,女:0.493±0.024,左侧:0.500±0.031,右侧:0.494±0.024),无性别和侧别差异(P值均>0.05)。RRMS患者皮质脊髓束的FA值(0.472±0.037)明显低于对照组(0.497±0.028),差异有统计学意义(P<0.01)。脑型(0.469±0.038)与脊髓型(0.476±0.035)RRMS患者的皮质脊髓束FA值之间差异无统计学意义(P>0.05)。RRMS患者皮质脊髓束FA值与EDSS(平均3.0分)(r=-0.193,P<0.05)和锥体束评分(平均2.0分)(r=-0.218,P<0.05)存在弱相关性,其中,脑型患者的皮质脊髓束FA值与EDSS(平均3.1分)(r=-0.273,P<0.05)和锥体束评分(平均2.1分)(r=-0.268,P<0.05)的相关性较高,而在脊髓型患者的皮质脊髓束FA值与EDSS(平均2.8分)和锥体束评分(平均1.9分)均无显著相关性(r值分别为-0.080和-0.115,P值均>0.05)。结论RRMS患者皮质脊髓束的FA值存在明显异常,该指标可用作评价脑型RRMS患者的临床功能状态。     

颈髓白质纤维束磁共振扩散张量成像的初步研究

目的:利用磁共振弥散张量成像(DTI)研究正常成人颈髓的各向异性程度,探讨颈髓白质纤维束成像的可能性和应用价值。方法:使用单次激发自旋回波平面回波(SE-EPI)序列对14例MR检查正常的健康志愿者行颈髓弥散张量成像检查。重建FA图,在颈髓各节段分别测量FA值。利用日本东京大学Masutani开发的DTVⅡ和VolumeOne纤维束示踪成像软件进行白质纤维束成像。结果:颈髓平均FA值0.6583±0.0737,所有FA图上颈髓显示清晰,没有明显图像失真。白质纤维束成像三维显示颈髓大部分主要的纤维束。结论:DTI有效地显示颈髓白质纤维的各向异性特征及白质纤维束的分布和走向,对颈髓疾病的研究提供了新的方法。     

扩散张量MR成像

扩散张量成像(DTI)是在分子水平上研究组织中水分子随机运动的一种无创性的功能性磁共振成像技术。在人体生理条件下，水分子在各个方向上的扩散率不同，即扩散异向性，DTI能够测量到水分子在三维空间扩散的方向和扩散程度，描述组织的各向异性特点，精确地研究纤维走行方向。     

扩散张量MR成像

扩散张量成像(DTI)是在分子水平上研究组织中水分子随机运动的一种无创性的功能性磁共振成像技术.在人体生理条件下,水分子在各个方向上的扩散率不同,即扩散异向性,DTI能够测量到水分子在三维空间扩散的方向和扩散程度,描述组织的各向异性特点,精确地研究纤维走行方向.     

遗忘型轻度认知障碍脑白质纤维束扩散张量成像研究

目的：使用3．0T 磁共振扩散张量成像（DTI）技术观察遗忘型轻度认知障碍（aMCI）患者脑白质纤维束的改变,探讨 DTI 对 aMCI 的临床诊断价值。方法：对16例 aMCI 患者和12例健康志愿者（对照组）行 DTI 扫描,测量两组受试者的胼胝体膝部、压部、双侧的内囊后肢、小脑中脚、上纵束、下纵束、下额枕束和扣带束的各向异性（FA）和表观扩散系数（ADC）值并进行统计学分析。结果：aMCI 组双侧下额枕束的 FA 值均较对照组低,右上纵束的 ADC 值较对照高,差异具有统计学意义（P ＜0．05）;其它部位白质纤维束的 FA 和 ADC 值在两组间的差异无统计学意义（P ＜0．05）。结论：aM-CI 患者的下额枕束和上纵束发生了微观结构的变化,可能在一定程度上参与了遗忘型轻度认知障碍的发生,DTI 对于aMCI 的诊断具有重要的临床价值。     

脑膜瘤MR扩散张量成像研究

目的探讨平均扩散系数(ADC)和各向异性分数(FA)在脑膜瘤诊断中的价值.资料与方法 28例脑膜瘤在治疗前行常规MRI及扩散张量成像(DTI).在T1WI增强、T2WI及FA图上确定肿瘤、水肿、肿瘤邻近及对侧正常白质区.测量、分析这些区域的FA值和ADC值.结果脑膜瘤Ⅰ级:水肿区ADC值高于肿瘤实体区、肿瘤邻近正常白质区及肿瘤对侧正常白质区(P<0.05).肿瘤邻近及对侧白质区FA值高于肿瘤实体区、水肿区(P<0.05).肿瘤实体区与水肿区FA值无显著性差异(P>0.05).脑膜瘤Ⅱ Ⅲ级:水肿区ADC值高于肿瘤实体区、肿瘤邻近及对侧白质区(P<0.05),实体区和肿瘤邻近及对侧白质区ADC值亦有显著性差异(P<0.05).肿瘤邻近白质区FA值高于实体区和水肿区(P<0.05).脑膜瘤Ⅰ级肿瘤实体区、水肿区、邻近白质区ADC值与脑膜瘤Ⅱ、Ⅲ间具有显著性差异(P<0.05),肿瘤邻近白质区FA值亦有显著性差异(P<0.05).结论 ADC图有助于区分肿瘤实体区和水肿区.FA图可清晰显示正常白质纤维和肿瘤的解剖关系,利于术前手术方案制定.结合常规MRI,DTI有助于脑膜瘤良、恶性分级.     

人脑联合纤维的扩散张量纤维束成像初步研究

目的 :利用扩散张量纤维束成像显示人脑内联合纤维的三维结构 ,探讨其与解剖学描述的一致性。方法 :对5例正常志愿者进行单次激发回波平面扩散张量成像 ,利用纤维束成像软件包显示人脑联合纤维的三维结构 ,观察重建的联合纤维与解剖学描述的一致性。结果 :通过选择恰当的兴趣区 ,设置不同的分数各向异性阈值、角度阈值、步长和体素长度内采样数目等参数 ,扩散张量纤维束成像可以清楚地显示弓状纤维、扣带、钩束、上纵束、下纵束、上枕额束和下枕额束等联合纤维的三维结构 ,除上枕额束以外 ,其显示结果与解剖学描述具有良好的一致性。结论 :联合纤维束成像的结果与解剖学描述具有高度一致性 ,该方法是一种可靠的研究人脑纤维连接的方法。     

基于纤维束示踪的空间统计分析在帕金森病扩散张量成像中的应用研究

目的 通过磁共振扩散张量成像(DTI)的基于纤维束示踪的空间统计分析(TBSS)技术研究帕金森病(PD)脑白质微结构的损害.方法 PD患者31例和健康对照组34名行磁共振检查,扫描序列包括常规磁共振平扫和DTI,通过TBSS技术比较PD组与对照组白质纤维束的各向异性分数(FA)值,寻找FA值有显著性差异的脑白质纤维束,并分析PD组白质纤维束损伤与MoCA、MMSE、HAMD、ADL和UPDRSIII评分的相关性.结果 PD组有多个纤维束FA值明显低于健康对照组,主要包括胼胝体、上纵束、扣带束、视辐射、额叶及颞叶皮层下弓形纤维、脑干及内囊的白质束.其中胼胝体压部、左上纵束、右上纵束、小脑中脚FA值与MMSE评分呈正相关;右上纵束、左皮质脊髓束、左小脑上脚、右皮质脊髓束和小脑中脚FA值与HAMD评分呈负相关;胼胝体压部、左上纵束、右上纵束FA值与ADL评分呈负相关.结论 磁共振DTI的TBSS技术能够发现PD患者白质微结构的损害及其与认知和抑郁之间的关系,有助于研究PD患者认知功能障碍和抑郁的发生机制.     

脑梗死患者磁共振扩散张量纤维束成像的随访研究

目的应用磁共振扩散张量纤维束成像(DTT)研究梗死灶与皮质脊髓束的空间关系,并随访观察受损纤维束的功能重组与代偿情况,探讨DTT技术对预测患者运动功能转归的价值。方法选择左侧内囊周围区脑梗死患者19例,分别于发病7、30、90天进行磁共振扩散张量成像(DTI)检查,应用DTT技术进行皮质脊髓束三维重建,采用FuglMeyer量表评价患者的运动功能,分析脑梗死灶及皮质脊髓束受累程度与患者运动功能恢复的关系。结果 DTT显示19例左侧内囊周围区梗死患者,根据患侧皮质脊髓束受累情况分为3型,I型5例,皮质脊髓束位于梗死灶外,FM评分96.46±7.68;II型6例,皮质脊髓束部分位于梗死灶内,但受侵范围1/3;或受压、迂曲、推移改变,FM评分94.20±6.84;III型8例,皮质脊髓束1/3位于梗死灶内,FM评分82.37±22.14。19例患者发病7天,皮质脊髓束损伤分型与FM评分呈显著负相关(r=-0.490,P=0.033)。DTT对患者皮质脊髓束的动态观察显示,8例III型患者中4例90天皮质脊髓束显示良好,患者运动功能完全恢复;2例患者皮质脊髓束自身发生再生修复,90天后仅遗留部分运动功能障碍;2例未发现纤维再生修复,90天仍遗留严重运动功能障碍。结论 DTT能够直观显示脑梗死患者的皮质脊髓束受累程度及其动态变化,对评价其运动功能恢复提供重要的客观影像学依据。     

不同分辨力扩散张量纤维束成像的锰离子强化验证研究

目的以磁共振锰离子(Mn2 )强化纤维束跟踪结果为标准,对恒河猴脑白质不同分辨力扩散张量纤维束成像的准确性进行验证。材料与方法取7只成年雄性恒河猴,采集不同空间分辨力的扩散张量成像(DTI)图,待数据采集完毕后,在猴脑额叶中央前回前肢运动中枢皮层内注射0.8mmol/LMnCl23μl,注射48h后获得三维MRIMnCl2强化的T1WI。(1)在应用不同分辨力获取的扩散张量FA图上,依照皮层下脑白质Mn2 强化的范围选取纤维束跟踪的种子区进行脑白质纤维束追踪,并将三维重组的脑白质纤维束投射到横轴位FA图像上,对脑白质纤维束投射与T1加权像上Mn2 强化的部位、范围进行一致性对比分析。(2)对上述应用不同采集参数获得的DTI图像进行后处理分别得到ADCmean、FA、λ1、λ2和λ3图,并在这些参数图上测量双侧内囊后肢的ADCmean、FA、λ1、λ2和λ3值,对比分析这些参数的变化,并以Mn2 强化追踪结果为标准,评价这些参数改变对追踪结果的影响。结果随DTI图像的空间分辨力降低,其FA和λ1值随之减小。对比观察DTI脑白质纤维束与Mn2 强化图像,随空间分辨力降低,二者的一致性程度下降。结论在保证图像较高信噪比的基础上,应该使用较高空间分辨力进行脑白质纤维束追踪。     

3.0 T MR扩散张量纤维束示踪在显示正常脊髓及诊断脊髓压迫症中的作用

目的 探讨采用3．0TMR研究脊髓扩散张量纤维束示踪（DTT）技术的可行性及其临床应用价值。方法 研究对象分病例组（40例脊髓压迫症患者）和对照组（20名正常志愿者）。病例组包括30例颈椎间盘突出症及颈椎病、9例椎管内肿瘤和1例陈旧性颈椎外伤。采用单次激励自旋回波平面回波成像（EPI）行脊髓扩散张量成像（DTI）。利用纤维束追踪软件重组脊髓纤维束。结果 在DTT彩色编码图上，正常脊髓纤维束为头尾向的一束，显示了头尾侧的各向异性。设置2个感兴趣区（ROI）法显示了纤维束交叉及主要的脊髓纤维束，如皮质脊髓束或脊髓丘脑束。其中10名正常志愿者进行了包括中脑的DTI，8名两侧的纤维束显示不对称，2名两侧对称。病例组所有患者均显示脊髓纤维束不同程度的受压或破坏。所有颈椎病患者及3例髓外硬膜下神经鞘瘤患者显示纤维束受压但无破坏，1例髓内室管膜瘤显示纤维束明显受压伴有少许破坏。结论 DTT技术能直观显示脊髓纤维束及其异常改变，对脊髓压迫症能提供有价值的信息，有助于受压脊髓白质束的精确定位及损伤程度的判断。     

颞干解剖及白质纤维示踪成像对比研究

目的 应用扩散张量纤维素成像(DTT)技术确定钩状束、前连合、额枕下束和视辐射的三维关系,及其解剖定位标志.方法 研究10个成人尸体头颅标本,观察和测量:岛叶、岛阈、下限沟、Heschl回、颢角和外侧膝状体.并对10名健康志愿者进行脑DTT研究,应用解剖学知识基础上的感兴趣区法进行白质纤维重建.对两者的结果 进行对比.结果 下限沟长(46.3±3.1)mm,从下限沟到颞角上壁的最短距离为(6.5±1.8)mm.岛叶后下点位于Heschi回和下限沟交叉的最前端.在下限沟,此点是视辐射的后界.颞干开始于岛阈,结束于岛叶后下点,长(33.0±2.9)mm.从岛阈到颢角尖端的距离为(10.9±1.7)mm,这正好是颞十长度的1/3.钩状束构成颞干前部的核心,其后为前连合,它们占据颞十前1/3.额枕下束走行于整个颞干.Meyer袢最前界位于颞角前尖端和岛阈之间.视辐射大部存在于颞干中后2/3.结论 在下限沟,岛叶后下点是视辐射后界可靠的标志.岛阈、颢角尖端及岛叶后下点可作为颢干白质纤维束在MRI及术中的解剖标志.     

Quantitative diffusion tensor deterministic and probabilistic fiber tractography in relapsing-remitting multiple sclerosis

Purpose

Our aim was to study the quantitative fiber tractography variations and patterns in patients with relapsing-remitting multiple sclerosis (RRMS) and to assess the correlation between quantitative fiber tractography and Expanded Disability Status Scale (EDSS).

Material and methods

Twenty-eight patients with RRMS and 28 age-matched healthy volunteers underwent a diffusion tensor MR imaging study. Quantitative deterministic and probabilistic fiber tractography were generated in all subjects. And mean numbers of tracked lines and fiber density were counted. Paired-samples t tests were used to compare tracked lines and fiber density in RRMS patients with those in controls. Bivariate linear regression model was used to determine the relationship between quantitative fiber tractography and EDSS in RRMS.

Results

Both deterministic and probabilistic tractography's tracked lines and fiber density in RRMS patients were less than those in controls (P < .001). Both deterministic and probabilistic tractography's tracked lines and fiber density were found negative correlations with EDSS in RRMS (P < .001). The fiber tract disruptions and reductions in RRMS were directly visualized on fiber tractography.

Conclusion

Changes of white matter tracts can be detected by quantitative diffusion tensor fiber tractography, and correlate with clinical impairment in RRMS.     

Diffusion tensor imaging of the brain: review of clinical applications

Abstract We review the theoretical background to diffusion tensor imaging (DTI) and some of its commoner clinical applications, such as cerebral ischemia, brain maturation and traumatic brain injury. We also review its potential use in diseases such as epilepsy, multiple sclerosis, and Alzheimers disease. The value of DTI in the investigation of brain tumors and metabolic disorders is assessed.     

扩散张量成像和三维脑白质束示踪在多发性硬化中的临床应用

目的 探讨多发性硬化（MS）患者的MS斑块、斑块旁脑白质和T2WI上表现为正常的脑白质区（NAWM）的扩散张量成像（DTI）特点，并探讨DTI和三维脑白质束示踪技术对MS的应用价值。方法 对32例MS患者和32名与MS患者年龄性别配对的正常人进行头部DTI检查，生成表观扩散系数图（ADC）和部分各向异性图（FA），分别选取MS斑块、斑块旁脑白质区、NAWM区和对照组正常人相应脑白质区测量ADC值和FA值，并使用示踪技术做出三维脑白质束图像。结果 MS斑块、斑块旁脑白质区、NAWM区和对照组的ADC平均值分别为（1．233±0．119）、（0．973±0．098）、（0．748±0．089）×10^-3mm^2／s和（0．620±0．094）×10^-3mm^2／s，FA平均值分别为0．225±0．052、0．311±0．050、0．421±0．070和0．476±0．069。对MS斑块、斑块旁脑白质、NAWM数据进行随机区组方差分析最小显著差法检验，差异有统计学意义（P〈0．01）。MS斑块、斑块旁脑白质、NAWM分别和对照组配对t检验，差异有统计学意义（P〈0．01）。用三维脑白质束图像可以观察到MS斑块。结论 使用DTI检查生成的ADC图和FA图可以有助于评价MS中各部位脑白质的改变。通过三维脑白质束示踪图像可以立体直观地显示MS斑块区白质束的异常。     

3T PROPELLER diffusion tensor fiber tractography: a feasibility study for cranial nerve fiber tracking

Purpose The aim of this study was to evaluate the usefulness of periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction (PROPELLER)-based diffusion tensor fiber tractography (DTT) at 3T to visualize infratentorial small fiber structures that cannot be visualized adequately using a conventional single shot echo planar imaging (ssEPI)-based pulse sequence. Materials and methods Four healthy male volunteers were examined in this study. Diffusion tensor images were acquired on a 3T clinical magnetic resonance scanner using PROPELLER and echo planar imaging sequences in six motion-probing gradient orientations. Fiber tracking results for the trigeminal and auditory nerves were compared quantitatively. Results The trigeminal nerve tract was successfully reconstructed using both acquisition methods (100%). Among these reconstructed tracts, 62.5% of the tracts on PROPELLER-DTT and 25% on ssEPI-DTT were followed to branches beyond the trigeminal ganglion. The reconstructed auditory nerve tract could be identified on PROPELER-DTT (62.5%), whereas no tract or only a short tract was obtained on ssEPI-DTT (37.5%). Conclusion 3T PROPELLER-DTT is useful for visualizing infratentorial small neurofiber structures.     

局灶性脑皮质发育不良的扩散张量成像初步研究

目的 探讨DTI技术诊断局灶性脑皮质发育不良(FCD)的价值.方法 回顾性分析12例FCD患者的临床、MRI及DTI等资料.DTI经过图像后处理,获得平均扩散系数(MD)和部分各向异性分数(FA)图及彩色编码张量图,于FCD的皮质下白质区及对侧相应皮质下白质区设置椭圆形ROI,测量每个ROI的MD及FA值.病灶侧与对侧MD、FA值的比较采用配对t检验.扩散张量纤维束示踪成像(DTT)以T_2 WI图像为参照,ROI设置同DTI,以ROI中的任一点作为种子点,获得通过该ROI区域的所有白质纤维束示踪图像.结果 12例患者MR平扫均显示局灶性脑皮质增厚及灰白质界限不清,其中7例显示皮质下白质稍长T_1、稍长T_2信号,2例皮质下白质萎缩,3例皮质下白质无明显异常.DTI分析显示FCD邻近皮质下白质与对侧比较FA值明显下降(患侧0.31±0.05,对侧0.42±0.08,t=-3.995,P<0.01),MD值明显上升[患侧(1.02±0.16)×10~(-3)mm~2/s,对侧(0.86±0.13)×10~(-3) mm~2/s,t=2.655,P<0.05],差异均有统计学意义.DTT显示10例FCD患者皮质下白质纤维束较对侧明确减少,2例较对侧可能减少,主要表现为皮质下白质纤维稀疏,与深部白质纤维间联系减少.结论 FCD除了导致脑皮质结构异常外,也影响局部皮质下白质纤维的发育,DTI是常规MR检查的重要补充.     

多发性硬化患者脑灰质损害的MRI表现及扩散张量成像定量研究

目的 分析多发性硬化(MS)患者脑灰质病灶的MRI特征及表现正常的脑灰质(NAGM)是否存在隐匿性损伤.方法 对34例临床确诊的MS患者(MS组)和25名健康志愿者(对照组)行常规头颅MRI和扩散张量成像(DTI),观察MS的脑灰质病灶特征,测量深部灰质核团的平均扩散率(ADC)和各向异性分数(FA),采用非配对t检验比较两组间是否存在差异.结果 MR检查发现MS的脑灰质病灶共83个,占全部病灶(443个)的18.7%.分布以额叶最多,其次是颞叶与丘脑.大多数病灶呈圆形或类圆形,其中T2WI发现灰质病灶60个,液体衰减反转恢复(FLAIR)序列T2WI发现病灶78个,其中71个病灶呈高或稍高信号,3个病灶呈中心低、周围稍高的环形改变,4个呈低信号.扩散加权成像(DWI)发现高信号或低信号病灶36个,其中有9个小病灶在DWI呈明显高信号.其余病灶呈等信号而不能被发现.MS组尾状核头、壳核、丘脑的ADC值分别为(8.0±0.7)、(7.4 ±0.5)、(7.7±0.4)×10-4mm2/s,均高于对照组[分别为(7.4±0.6)、(7.0 ±0.5)、(7.2±0.7)×10-4mm2/s],差异具有统计学意义(t值分别为-3.079、-2.564、-2.722,P值均<0.05).结论 MS的脑灰质病灶在常规MRI和DWI上的表现有一定的特征,FLAIR联合DWI可提高病灶的检出,DTI可以反映出NAGM内的隐匿性损害.     

超急性和急性脑梗死的扩散张量成像研究

目的：探讨扩散张量成像（DTI）技术在超急性和急性脑梗死患者中的临床应用价值。方法：对19例超急性脑梗死、22例急性脑梗死患者行常规颅脑MRI及DTI检查。测量梗死灶中心区、边缘区及对侧镜像区的FA、DCavg值,并得到DWI图、DCavg图、FA图、彩色编码FA图及皮质脊髓束图。结果：DWI图、DCavg图、FA图及彩色编码FA图可清楚显示超急性和急性脑梗死病灶。超急性和急性脑梗死组梗死灶中心区FA值分别为（0.481,0.284）×10-4mm2/s,边缘区FA值分别为（0.473,0.306）×10-4mm2/s,急性脑梗死组梗死灶中心区、边缘区FA值与超急性脑梗死组之间差异有统计学意义。超急性和急性脑梗死组梗死灶中心区DCavg值分别为（4.207,4.924）×10-4mm2/s,边缘区DCavg值分别为（5.805,5.420）×10-4mm2/s,急性脑梗死组梗死灶中心区、边缘区与超急性脑梗死组DCavg值之间差异亦有统计学意义。白质纤维束三维重建显示皮质脊髓束为无受累、部分受累、完全受累,其临床肌力分别表现为无减退、治疗后肌力恢复或大部分恢复、无恢复。结论：DTI技术对超急性和急性脑梗死的诊断、治疗及判断预后具有重要的价值。     

Clinical applications of diffusion tensor tractography of the spinal cord

Diffusion tensor imaging (DTI) can visualize the white matter tracts in vivo. The aim of this study was to assess the clinical utility of DTI in patients with diseases of the spinal cord. Fourteen subjects underwent magnetic resonance imaging of the spine at 1.5 T. Preliminary diagnosis of the patients suggested traumatic, tumorous, ischemic or inflammatory lesions of the spinal cord. In addition to T2-weighted images, DTI was performed with the gradients in 30 orthogonal directions. Maps of the apparent diffusion coefficient and of fractional anisotropy were reconstructed. Diffusion tensor imaging showed a clear displacement and deformation of the white matter tracts at the level of the pathological lesions in the spinal cord. This capability of diffusion tensor imaging to reliably display secondary alterations to the white matter tracts caused by the primary lesion has the potential to be of great utility for treatment planning and follow-up.