正常成人胼胝體計算神經(jīng)影像解剖學及彌散張量成像研究.pdf

1、背景：胼胝體是位于大腦縱裂底部的寬厚纖維束板，連接左右兩側大腦半球的橫行神經(jīng)纖維束，是大腦半球中最大的連合纖維。主要參與腦半球之間的信息交流和整合兩側半球的活動，包括組織雙手運動、統(tǒng)一感覺、記憶和檢索、語言和聽覺功能、尤其對視覺信息的傳遞有重要的意義。以往對胼胝體的研究處于大體形態(tài)，隨著磁共振相關技術的發(fā)展，對其微細結構的研究逐步被廣泛應用。磁共振成像的新技術彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging）反映了大腦白質(zhì)

2、纖維束中水分子彌散的方向依賴特性，后處理可以產(chǎn)生多種圖像觀測，如 VRAI、ADC、FA等，其中FA和ADC是最重要的測量指標，F(xiàn)A圖像可以顯示大腦白質(zhì)纖維的結構和各向異性特征，ADC表示MRI成像體素內(nèi)水分子單位時間內(nèi)擴散運動的范圍，其值越大，說明水分子擴散能力越強，這樣就為胼胝體在內(nèi)的大腦白質(zhì)纖維的定量研究提供了可能。胼胝體的彌散張量成像已被廣泛用于早期腦發(fā)育、腦正常老化及腦功能側化等研究，但是 DTI不能提供相鄰體素之間白質(zhì)纖維是

3、如何連接的。隨著計算機軟件的不斷開發(fā)和利用，人們利用 DTI所獲得的數(shù)據(jù)進行大腦白質(zhì)纖維成像，即為彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT）， DTT是 DTI技術的進一步發(fā)展，它可以辨認大腦內(nèi)的特殊纖維通道及其相互之間的連接。由于 DTT是新近應用的磁共振彌散成像技術，其名稱尚欠統(tǒng)一，例如有稱為纖維跟蹤技術（fiber tracking）或白質(zhì)纖維束成像（tractography）等。近年

4、來的神經(jīng)成像方法，包括靜息態(tài)功能連接MRI（fcMRI）和彌散張量成像（DTI）已經(jīng)被用來評估腦功能和結構的網(wǎng)絡連接，相比過去有更多的綜合評價關于神經(jīng)系統(tǒng)的分布。腦功能與結構的性別差異研究是目前研究熱點。本研究先根據(jù)hofer對胼胝體DTI的分區(qū)，測量40例正常成人胼胝體及亞區(qū)面積與年齡相關性及性別差異，再通過彌散張量成像測量40例正常成人胼胝體膝部及壓部ADC及FA值，分析其性別及年齡的差異，為進一步研究提供參考。最后通過對一例正常成

5、人的胼胝體行纖維束成像，直觀的在活體顯示胼胝體纖維的連接，為解剖學教學、科研以及立體定向外科、介入放射治療等提供可視化模型，具有一定的臨床應用價值。本研究分為三個部分：
　　第一部分：正常成人胼胝體及亞區(qū)的面積與性別差異性研究。
　　目的：探討正常成人胼胝體及亞區(qū)的面積與年齡的相關性，以及胼胝體面積及亞區(qū)面積的性別差異。
　　方法：將40例JEPG格式的正中矢狀位圖像導入Photoshop CC，利用“磁性套索”和“切

6、片工具”在正中矢狀位圖像上分割胼胝體亞區(qū)，再利用“磁性套索”工具將自動測得各亞區(qū)像素值，經(jīng)過換算得到其面積mm2。
　　結果：男性胼胝體總面積及亞區(qū)面積均大于女性，兩性別之間差異均無統(tǒng)計學意義；以正中矢狀位端腦面積為協(xié)變量對不同性別胼胝體及亞區(qū)面積的協(xié)方差分析顯示男女胼胝體總面積及一區(qū)、四區(qū)面積差異有統(tǒng)計學意義；男性胼胝體四區(qū)面積與年齡呈顯著直線負相關（P<0.01）,且其直線回歸的R2值（0.309)最大，男性胼胝體總面積及一區(qū)

7、、二區(qū)、三區(qū)、五區(qū)面積與年齡無相關性；女性胼胝體四區(qū)與年齡呈直線負相關（P<0.05），且其直線回歸的R2值（0.247）最大，女性胼胝體總面積及一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、五區(qū)面積與年齡無相關性；男女總體胼胝體一區(qū)面積與年齡呈直線與曲線負相關（P<0.05），四區(qū)面積與年齡呈顯著直線與曲線負相關（P<0.01），且四區(qū)面積與年齡相關的直線回歸的R2值（0.265)與曲線擬合的R2值(0.265)最大，總體胼胝體總面積及二區(qū)、三區(qū)及五區(qū)面積與年齡

8、無相關性。
　　結論：通過對胼胝體及其亞區(qū)面積與年齡相關的時序性變化以及男女性別差異研究，發(fā)現(xiàn)正常成人胼胝體面積及亞區(qū)面積隨年齡增長萎縮可能存在選擇性，為胼胝體形態(tài)學及神經(jīng)心理學研究提供參考。
　　第二部分：正常成人胼胝體膝部及壓部彌散張量成像研究。
　　目的：探討正常成人胼胝體膝部及壓部彌散張量成像指標變化規(guī)律及性別差異。
　　方法：將40例正常成年人正中矢狀位DTI圖像導入FUNCTOOL軟件，測量正中矢狀位

9、胼胝體膝部及壓部的FA值、ADC值。
　　結果：不同性別的胼胝體膝部及壓部FA值、ADC值差異均無統(tǒng)計學意義。不同年齡組膝部 FA值差異有統(tǒng)計學意義，不同年齡組壓部 FA值差異無統(tǒng)計學意義；不同年齡組膝部及壓部ADC值差異均有統(tǒng)計學意義。正常成人胼胝體膝部、壓部FA值與年齡呈負相關；正常成人胼胝體膝部、壓部ADC值與年齡呈正相關。
　　結論：胼胝體膝部和壓部FA值與年齡呈負相關，表明隨年齡增長白質(zhì)髓鞘化增加。胼胝體膝部和壓部

10、的ADC值與年齡呈正相關，表明隨年齡增長，水分子彌散運動越強。本研究對胼胝體膝部及壓部從部分各向異性及表觀彌散系數(shù)來分析不同性別及不同年齡間的差別，為進一步反映腦組織微觀結構及完整性提供參考。
　　第三部分：胼胝體的磁共振彌散張量纖維束（DTT）成像。
　　目的：通過計算機后處理追蹤胼胝體的纖維束三維可視化圖像。
　　方法：選取1例成年志愿者（經(jīng)知情同意），右利手，男27歲。臨床門診體檢無神經(jīng)、精神系統(tǒng)疾病及家族史，且

11、常規(guī)磁共振檢查未見明顯異常。應用單次激發(fā)自選回波平面序列行矢狀位DTI掃描。頭顱正中矢狀位DTI掃描數(shù)據(jù)自動傳入HP xw8400 Workstation，點擊FUNCTOOL進入彌散張量圖像后處理界面。通過EPI失真校正，手動選取FA圖胼胝體解剖區(qū)域，點擊SetSeedROI，然后點擊Tracking，即追蹤胼胝體白質(zhì)纖維束在整腦的顯示，得到方向編碼彩色圖，以橫斷面、冠狀面、矢狀面為參考。
　　結果：通過后處理工作站軟件行DTT

12、纖維束追蹤，清晰顯示胼胝體的形狀和結構。由于胼胝體主要含有左右走形的纖維束，在彩色編碼部分各向異性圖上呈現(xiàn)紅色，易于辨認，尤以正中矢狀面最為清晰，形態(tài)略呈半月形。并通過改變不同方向來觀察胼胝體纖維束追蹤的圖像，從上面、底面、左側面、右側面、前面、后面來顯示。
　　結論：DTT盡管受數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等多種因素的影響，但是作為一項快速發(fā)展的技術，具有廣闊的臨床應用前景。通過對大量腦白質(zhì)纖維束的研究，繪制大腦白質(zhì)纖維束圖譜，從而更有利