基于磁共振彌散張量成像與多種后處理方法的上肢神經(jīng)形態(tài)學(xué)研究.pdf

1、第一部分:基于磁共振彌散張量成像與最大信號強度投影后處理的腕部神經(jīng)三維顯示
　　目的:利用最大信號強度投影(MIP)后處理方法重建磁共振彌散張量成像(DTI)掃描所得原始圖像，以實現(xiàn)腕部神經(jīng)的3D立體展示;比較在不同掃描方案（不同彌散方向數(shù)目）下所測得的彌散數(shù)據(jù)以及3D神經(jīng)成像效果的差異。
　　材料和方法:圖像采集應(yīng)用GE公司生產(chǎn)的Signa HDxt3.0T磁共振掃描儀，8通道腕關(guān)節(jié)專用線圈完成。本研究共招募10名年輕健康

2、志愿者（雙側(cè)腕關(guān)節(jié)）進行DTI掃描，掃描的彌散方向數(shù)設(shè)定為6個方向(DTI6)和25個方向(DTI25)兩組。MIP后處理時選擇2種DTI原始圖像進行處理:(1)屬于單一方向（垂直于神經(jīng)）的圖像;(2) T2-weighted trace圖像。各向異性分?jǐn)?shù)(FA)和表觀彌散系數(shù)(ADC)采用多位點進行測量:正中神經(jīng)在遠側(cè)尺橈關(guān)節(jié)，豌豆骨，鉤狀骨平面(分別命名為M1，M2，M3)進行測量;尺神經(jīng)在遠側(cè)尺橈關(guān)節(jié)，豌豆骨平面(分別命名為U1，

3、U2)進行測量。這些測試位點的彌散數(shù)據(jù)（FA值與ADC值）在DTI6和DTI25之間進行比較。2位影像科醫(yī)師分別隨機、獨立地對獲得的志愿者的3D神經(jīng)圖像按照自設(shè)的量表進行評分。另外，5名腕管綜合征患者（6側(cè)患腕），6名腕部神經(jīng)切割傷患者（6側(cè)患腕）以及1名腕部正中神經(jīng)神經(jīng)纖維瘤患者被招募進行相同DTI掃描和后處理。
　　結(jié)果:在6個方向與25個方向掃描方式下，單一方向原始圖像的MIP重建和T2-weighted trace圖像的M

4、IP重建均能清楚立體地顯示腕部神經(jīng)。對于DTI6與DTI25彌散數(shù)據(jù)，除了在豌豆骨水平處的尺神經(jīng)的FA值有差異(p=0.03)外，其余測試位點的FA值與ADC值均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。關(guān)于3D神經(jīng)成像評分，每種原始圖像MIP重建方法在DTI6與DTI25間沒有顯著差異。單一方向MIP重建成像評分明顯高于T2-weighted trace(p＜0.01)，得益于前者有更高的神經(jīng)信號強度。對于神經(jīng)病變案例的觀察，單一方向MIP重建可以直觀地觀察

5、到病變神經(jīng)的形態(tài)學(xué)異常;對于神經(jīng)離斷傷隨訪，觀察到的離斷神經(jīng)遠端形態(tài)學(xué)和信號強度變化符合神經(jīng)再生情況。
　　結(jié)論:6個方向和25個方向DTI掃描獲得的單一方向和T2-weighted trace原始圖像經(jīng)由MIP重建均能清晰地顯示腕部神經(jīng);正中神經(jīng)的FA值和ADC值在6個方向掃描所得DTI數(shù)據(jù)中能被準(zhǔn)確測量;采用6個方向掃描和MIP重建是一種評價周圍神經(jīng)的高效方法。
　　第二部分:基于腕部磁共振彌散張量成像數(shù)據(jù)的兩種容積再現(xiàn)

6、重建方法對腕部神經(jīng)立體顯示效果的比較
　　目的:磁共振彌散張量成像(DTI)掃描后，對獲得的原始數(shù)據(jù)進行兩種方法的后處理，即單一方向容積再現(xiàn)(VR)重建，與抑制各向同性組織信號的單向編碼成像減影技術(shù)(SUSHI)處理后再進行VR重建，獲得腕部周圍神經(jīng)的立體顯示，并比較他們之間在成像質(zhì)量、噪聲水平、噪聲去除難度方面的差別。
　　材料和方法:圖像采集應(yīng)用GE公司生產(chǎn)的Signa HDxt3.0T磁共振掃描儀，8通道腕關(guān)節(jié)專用線圈

7、完成。該項研究對來自于10名健康志愿者的20例腕部，來自5名腕管綜合征的6側(cè)患腕以及6名腕部神經(jīng)切割傷患者的6側(cè)患腕，進行了6個方向和25個方向的DTI掃描（命名為DTI6和DTI25），掃描后進行單一方向和SUSHI處理后的VR重建，2名觀察者分別隨機、獨立地對于志愿者的3D神經(jīng)成像質(zhì)量、噪聲水平以及去除噪聲的難易程度依據(jù)我們設(shè)計的評分量表進行評分。
　　結(jié)果:在DTI6和DTI25中，經(jīng)單一方向VR重建后，所有腕部的神經(jīng)均能被

8、立體地顯示出來，神經(jīng)顯示清楚，信號強度高，但噪聲較多。在DTI25中經(jīng)SUSHI處理后VR重建，腕部各條神經(jīng)顯示清楚，神經(jīng)信號值優(yōu)良，未見明顯衰減。在DTI6中經(jīng)SUSHI處理后VR重建發(fā)現(xiàn)部分尺神經(jīng)(7/20)減影后信號強度在局部有所丟失。單一方向VR重建與SUSHI處理后VR重建成像質(zhì)量對于正中神經(jīng)無顯著差異，對于DTI6中的尺神經(jīng)有顯著差異(p＜0.05)。SUSHI處理后噪聲明顯減少，而且噪聲變得稀松，不與神經(jīng)連接，更容易去除。

9、對腕部神經(jīng)切割傷患者的隨訪發(fā)現(xiàn)，SUSHI處理后VR重建可以清楚顯示瘢痕內(nèi)部再生神經(jīng)的形態(tài)。
　　結(jié)論:對25個方向掃描的DTI原始數(shù)據(jù)進行單一方向VR重建與SUSHI處理后VR重建均能清晰顯示腕部的神經(jīng)，SUSHI處理能去除絕大部分噪聲，是一種有效的去除噪聲的工具，并極適用于觀察瘢痕內(nèi)部神經(jīng)再生情況。
　　第三部分:基于磁共振彌散張量成像與多種后處理方法的肘部神經(jīng)立體顯示及其應(yīng)用
　　目的:探索采用舒適度較高的柔性線

10、圈進行肘部磁共振彌散張量成像(DTI)掃描后獲得原始資料，運用三種后處理方法——單一方向容積再現(xiàn)(VR)、最大信號強度投影(MIP)重建，纖維追蹤，獲得肘部周圍神經(jīng)的立體顯示，并比較VR、MIP與纖維追蹤方法顯示神經(jīng)效果的差異和相關(guān)性，探討單一方向VR、MIP后處理方法的應(yīng)用價值。
　　材料和方法:共有12名健康志愿者(24肘部)被招募進行肘部DTI掃描，磁共振掃描儀為西門子公司生產(chǎn)的Siemens Magenetom Verio

11、3.0T掃描儀，線圈為西門子4通道柔性線圈(Flex small4)，掃描彌散方向數(shù)目為20，隸屬于單一方向（前后方向，垂直于神經(jīng)）的原始圖像被導(dǎo)入工作站進行VR和MIP重建，所有DTI掃描數(shù)據(jù)被導(dǎo)入西門子磁共振工作站進行纖維追蹤后處理。由2名觀察者依照自設(shè)的評分量表依據(jù)目標(biāo)神經(jīng)能否完全顯示對VR、MIP和纖維追蹤成像質(zhì)量進行隨機、獨立的評分。對于同一條神經(jīng)的評分，單一方向VR、MIP和纖維追蹤之間采用Friedman檢驗，當(dāng)p值小于0

12、.05時認(rèn)為有顯著統(tǒng)計學(xué)差異。利用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析比較三種后處理方法對于每條神經(jīng)評分的相關(guān)性。兩觀察者之間和同一觀察者不同時間點之間的評分一致性由Kappa統(tǒng)計方法進行分析。另有1名肘管綜合征患者和1名尺神經(jīng)卡壓患者（10年前因肘部尺神經(jīng)損傷行修復(fù)術(shù)并肌下前置術(shù)）被招募進行肘部DTI掃描，并進行多種后處理（GE Signa HDxt3.0T磁共振掃描儀，膝關(guān)節(jié)線圈，掃描參數(shù)與后處理方法同第一、二部分），以確定這些方法對于病變神經(jīng)形態(tài)描述

13、是否準(zhǔn)確。
　　結(jié)果:24肘部測試結(jié)果顯示，通過上述三種后處理方法均可達到肘部周圍神經(jīng)的立體顯示。單一方向VR、MIP后處理方式較纖維追蹤更容易完成。對于每條神經(jīng)成像質(zhì)量，單一方向VR、MIP重建與纖維追蹤評分無明顯差異。三種后處理方法成像質(zhì)量評分之間的相關(guān)性通過組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)分析得出結(jié)果，提示三者之間存在明顯相關(guān)（ICC值為0.709-0.901），即關(guān)于相同個體三種后處理方法的評分具有一致性。兩觀察者之間和同一觀察者不

14、同時間點評分一致性的Kappa分析提示一致性為良好-優(yōu)異(κ值為0.674-0.909)。通過單一方向VR、MIP重建能立體直觀地觀察到肘管綜合征患者尺神經(jīng)在肘管部受壓變扁平等形態(tài)學(xué)改變，以及尺神經(jīng)前置卡壓患者尺神經(jīng)肌下段卡壓變細、成角明顯的表現(xiàn)。
　　結(jié)論:DTI掃描后的原始圖像進行VR、MIP、纖維追蹤三種后處理方法均能得到肘部周圍神經(jīng)的立體顯示效果。VR、MIP后處理方式可以作為相對復(fù)雜的纖維追蹤法的預(yù)覽工具，在纖維追蹤進行