基于体素形态学测量评估帕金森病伴抑郁患者脑灰质体积变化及其与抑郁程度的关系

目的 基于体素形态学测量(VBM)方法观察帕金森病伴抑郁(PDD)患者脑灰质异常区域及其分布特征,探讨灰质体积变化与抑郁程度的关系。方法 纳入35例PDD患者(PDD组)、25例帕金森病非抑郁(PDND)患者(PDND组)及31名健康受试者[健康对照(HC)组],采集3D-T1WI脑结构像,并进行神经心理学量表评估;以VBM方法分析3组全脑灰质体积差异及其与汉密尔顿抑郁量表(HAMD)评分的相关性。结果 PDD组HAMD和汉密尔顿焦虑量表(HAMA)评分均高于PDND组及HC组(P均＜0.05);PDND组HAMA评分高于HC组(P＜0.05)。相比HC组,PDD组双侧中央沟盖、双侧颞上回、双侧颞中回、双侧中央后回、右侧内侧扣带回和旁扣带回、右侧中央前回、右侧缘上回、右侧补充运动区及左侧丘脑,以及PDND组右侧颞上回、右侧缘上回、右侧前扣带回、右侧内侧扣带回、右侧旁扣带回及右侧中央后回灰质体积均缩小(FWE校正,P均＜0.05);相比PDND组,PDD组右侧额下回眶部、右侧角回、右侧内侧扣带回、右侧旁扣带回及右侧杏仁核灰质体积缩小(FDR校正,P均＜0.05)。PDD组右侧直回、左侧额中回灰质体积与HAMD评分呈负相关(r＝-0.550、-0.615,P均＜0.05)。结论 PDD患者边缘系统-皮质-纹状体-苍白球-丘脑神经环路脑灰质体积萎缩;且右侧直回、左侧额中回灰质体积与其抑郁程度相关。     

基于体素形态学和表面形态计量学MRI观察肌萎缩侧索硬化患者大脑结构改变

目的 探讨肌萎缩侧索硬化（ALS）患者大脑形态结构的改变,以期寻找有效的早期诊断影像学标记。方法 采集27例临床确诊ALS患者（ALS组）和27名健康志愿者（对照组）的3D-T1W脑结构像,分别以基于体素形态学（VBM）和基于表面形态计量学（SBM）方法对全脑结构进行分析。将2种算法得到的ALS组有显著差异脑区的灰质体积与临床修订版ALS功能评分量表（ALSFRS-R）评分分别进行相关分析。结果 VBM分析结果显示,与对照组比较,ALS组双侧中央前回、左侧背侧丘脑、右侧辅助运动区、左侧中央沟盖、双侧中央后回等运动相关脑区灰质体积显著减小,双侧额叶、颞叶、枕叶及海马旁回等运动区以外的脑区灰质体积亦缩小。SBM分析结果显示,与对照组比较,ALS组右侧BA4a、BA4p区灰质体积和皮层厚度降低。ALS组右侧BA4a区灰质体积与ALSFRS-R评分呈正相关（r=0.418,P=0.038）。结论 ALS患者大脑运动区和运动区域以外脑结构均有所改变,BA4a区的灰质体积及皮层厚度有望作为生物学标记物,用于监测疾病病程进展。     

应用基于体素的形态测量学分析慢性原发性三叉神经痛患者脑灰质形态改变

目的 应用基于体素的形态测量学（VBM）方法,分析慢性原发性三叉神经痛（CPTN）患者脑灰质形态改变。方法 利用VBM-DARTEL算法,对30例CPTN患者（CPTN组）及30名年龄、性别相匹配的健康志愿者（正常对照组）的3D-T1W序列脑结构数据行VBM处理及统计分析,探讨CPTN患者脑灰质体积改变及其与临床指标（病程及量表评分）的相关性。结果 与正常对照相比,CPTN患者双侧前扣带回（ACC）后部及中扣带回（MCC）、双侧颞叶、双侧丘脑、左侧海马及海马旁回、右侧中央前回灰质体积减小,右侧后扣带回（PCC）及右侧顶叶灰质体积增大（P均<0.05）,但所有差异脑区的灰质体积与临床指标之间无线性相关关系。结论 CPTN患者存在多个脑区灰质体积的异常,VBM方法能显示这些改变,为临床评价CPTN患者脑形态学异常提供客观的影像学依据。     

阿尔茨海默病情绪记忆相关脑灰质体积改变

目的 探讨阿尔茨海默病（AD）患者情绪记忆改变与灰质容积变化的相关性。方法 对25例AD患者（AD组）及25名正常对照（NC组）进行情绪记忆行为学检测,获取行为学成绩。采用MRI 3D结构相用VBM8和SPM8软件处理,得到相对灰质体积改变的脑区,做为ROI,采用REST软件提值,并与行为学成绩行相关性分析。结果 AD组受试对负性与中性图片反应正确率差异无统计学意义（P=0.56）。与NC组比较,AD组灰质体积缩小的脑区包括双侧颞下回、颞中回、海马、海马旁回、杏仁核、梭状回、楔前叶、后扣带回、左侧脑岛、右侧舌回、左侧额叶眶内侧回、左侧内侧前额叶、右侧额下回岛盖部、左侧中央前回及右侧丘脑（FWE校正,P<0.025）;其中双侧杏仁核、双侧后扣带回、左侧海马、左侧脑岛、左侧颞下回、左侧颞中回、左侧额叶眶内侧回、右侧额下回岛盖部、左侧内侧前额叶的相对灰质体积与情绪图片记忆反应正确率呈正相关（P均<0.05）。结论 AD患者负性图片情绪增强效应损害,可能与杏仁核和海马等情绪记忆系统脑区萎缩有关。     

基于自动分割技术联合基于体素的形态学观察帕金森病脑灰质结构

目的 探讨基于自动分割技术联合基于体素的形态学(VBM)观察帕金森病(PD)患者全脑灰质异常区域及分布特征的应用价值。方法 基于自动分割技术,应用FIRST工具对29例PD患者(PD组)及30名健康人(对照组)的T1图像皮层下灰质结构精确分割,对比两组各灰质结构体积。并应用VBM方法对两组脑灰质图像进行比较。结果 两组右侧壳核皮层下灰质体积差异有统计学意义(t=10.201,P<0.05)。与对照组比较,PD组脑灰质体积(右侧初级运动皮层,双侧额叶、边缘叶、部分左侧小脑后叶、右侧小脑前叶、右侧小脑后叶、右侧颞叶、顶叶、壳核及左侧枕叶)广泛减少,部分左侧小脑后叶体积增加,两侧半球脑体积缺失不对称(右侧大于左侧)。结论 通过FIRST工具可精确分割并直接计算皮层下灰质结构体积,应用VBM技术可定量分析脑结构形态学异常;二者结合可较全面地表现PD脑灰质体积广泛减少的形态学特点。     

基于体素的形态学测量原发性三叉神经痛患者脑灰质体积

目的 应用基于体素形态学测量(VBM)技术观察原发性三叉神经痛(ITN)患者脑内灰质体积(GMV)变化。方法 将43例ITN患者(ITN组)分为左侧ITN组(LITN组,21例)及右侧ITN组(RITN组,22例)。另选25名健康志愿者作为对照组。对3组均行MR检查,采集VBM数据,测量GMV,并进行统计学分析。结果 LITN组与对照组比较,双侧小脑半球、右侧丘脑GMV增加,左后扣带回、左楔前叶GMV减少(P均<0.001)。RITN组与对照组比较,双侧小脑半球、左海马旁回、左岛叶、右楔叶、中脑导水管周围灰质GMV增加,左颞中回、左中央后回、右颞下回GMV减少(P均<0.001)。RITN组与LITN组比较,左侧小脑半球、双侧岛叶、右中央后回、左扣带回GMV增加,右颞下回、右侧丘脑GMV减少(P均<0.001)。结论 ITN患者脑内GMV发生改变,VBM技术有助于客观反映ITN患者脑内GMV变化。     

基于体素变化的阿尔茨海默病临床前期灰质形态学特点

目的 利用磁共振T1WI分组分析阿尔茨海默病(AD)的早期灰质密度的改变。方法 采用开放式系列图像研究数据库中的146例样本组成样本数据集。经跟踪,其中13例在随访过程中由AD临床前期转化为极轻度痴呆,组成"转化"(CS)组;69例始终未出现痴呆症状,组成"未痴呆"(NS)组;另以64例AD患者样本组成"痴呆"(DS)组作为对照研究。应用基于体素的形态测量学(VBM)技术观察灰质密度特征,并采用双样本t检验进行统计学分析。结果 相较于NS 组,CS组在双侧颞上回、右侧颞极、外侧枕叶、顶叶及顶下小叶、额叶皮质和前扣带回以及双侧尾状核、角回及边缘叶出现灰质密度降低(P<0.05)。结论 在临床前期,AD患者大脑灰质即发生变化,使用VBM方法可早于其临床症状出现前数年检出这些变化;中央前回、额下回、顶叶、顶下小叶和角形脑回病变可能是预测AD的关键。     

以皮层和皮层下形态学改变鉴别帕金森病伴或不伴抑郁

目的 观察皮层及皮层下核团形态学改变鉴别诊断帕金森病伴抑郁(PDD)与不伴抑郁(PDND)的价值。方法 回顾性纳入40例PDD患者(PDD组)和26例PDND患者(PDND组),并前瞻性招募33名健康对照者(HC组);对比3组间及两两组间皮层厚度及皮层下核团体积,并分析其用于鉴别诊断PDD与PDND的效能。结果 相比HC组,PDD组双侧额上回、左侧颞中回、右侧颞上回和右侧岛叶皮层厚度,PDND组左侧额上回、右侧前扣带回和右侧颞上回皮层厚度均显著下降(P均＜0.05);相比PDND组,PDD组左侧外侧眶额回皮层厚度显著下降(P＜0.05)。相比HC组,PDD组双侧海马、双侧杏仁核、左侧丘脑和右侧伏隔核体积显著缩小(P均＜0.05),PDD组和PDND组双侧尾状核和壳核体积均显著增加(P均＜0.05);相比PDND组,PDD组双侧丘脑、左侧杏仁核和右侧伏隔核体积显著缩小(P均＜0.05)。以PDND组为对照,病程、左侧外侧眶额回皮层厚度、左侧丘脑体积及右侧伏隔核体积均为PDD的独立预测因素,其鉴别PDD与PDND的曲线下面积(AUC)分别为0.662、0.682、0.742及0.706;各参数联合的AUC为0.881,均高于单一参数(P均＜0.05)。结论 左侧外侧眶额回皮层厚度、左侧丘脑体积及右侧伏隔核体积结合病程有助于鉴别诊断PDD与PDND。     

静息态功能磁共振成像评价原发性闭角型青光眼患者脑部局部一致性

目的 采用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)评价原发性闭角型青光眼(PACG)患者脑部局部一致性(ReHo)的改变。方法 对40例PACG患者(PACG组)及40名健康志愿者(对照组)进行rs-fMRI,计算全脑ReHo值,并进行统计学分析。结果 与对照组比较,PACG组右侧梭状回、左侧枕中回、左侧枕下回、左侧颞中回、双侧中央前回、左侧中央后回、左侧顶上小叶、左侧中央旁小叶的ReHo值均减低(P均<0.05);双侧小脑后叶、右侧额上回的ReHo值均增加(P均<0.05)。右侧梭状回、左侧枕中回ReHo值与视网膜纤维层厚度均呈正相关(r=0.452、0.472,P均<0.05)。右侧额上回ReHo值与视力呈负相关(r=-0.443,P=0.004)。结论 PACG患者存在视觉、感觉运动、情绪认知处理多个脑区自发性脑活动异常,且多个脑区ReHo值的改变与PACG疾病严重程度相关。     

静息态fMRI观察基于中国人脑模板的慢性失眠患者岛叶功能连接

目的 利用功能连接分析方法观察慢性失眠（CI）患者静息状态下岛叶功能整合的改变。方法 对22例CI患者（CI组）及23名健康志愿者（对照组）进行静息态fMRI,以基于中国人脑建立的模板（Chinese2020）进行空间标准化,以双侧岛叶为ROI,与全脑其他体素进行功能连接分析,获得2组间功能连接有差异脑区,并分析异常功能连接脑区与临床资料的相关性。结果 与对照组相比,CI组患者与右侧岛叶功能连接增强的脑区包括双侧海马、双侧海马旁回、双侧额中回、右侧颞中回、右侧中央前回、左侧颞下回、左侧梭状回及左侧小脑后叶（P均<0.05,体素簇个数 ≥ 10个,AlphaSim校正）,与左侧岛叶功能连接增强的脑区包括双侧海马、双侧海马旁回、左侧颞下回、左侧梭状回、左侧小脑后叶及右侧小脑前叶（P均<0.05,体素簇个数 ≥ 10个,AlphaSim校正）。CI组瞬时记忆评分与右侧岛叶-右侧海马、右侧岛叶-左侧海马、左侧岛叶-右侧海马及左侧岛叶-左侧海马的功能连接强度呈正相关（r=0.580、0.668、0.454、0.562,P均<0.05）。结论 CI患者双侧岛叶与多个脑区存在功能连接异常,为理解CI患者存在情绪调节、认知障碍、日间功能障碍及记忆功能受损的机制提供了影像学依据。     

基于像素的形态学分析算法的研究进展

本文主要对基于像素的形态测量学算法(VBM)的发展和改进进行综述,重点讨论近年来发展起来的DARTEL算法。     

帕金森病轻度认知功能障碍:基于体素的全脑灰质形态学研究

目的采用基于体素的形态学测量方法,分析帕金森病(PD)伴轻度认知功能损害(MCI)患者全脑灰质结构的变化。方法利用3.0T MR仪对22例伴MCI的PD患者(PD伴MCI组)、21例认知功能正常的PD患者(单纯PD组)及20名健康对照(NC组)进行T1W扫描。采用SPM8为基础的VBM8工具箱进行数据处理。结果与NC组比较,PD伴MCI组脑灰质萎缩见于双侧额叶、左侧颞叶、双侧枕叶、双侧小脑、左侧后扣带回及左侧海马区域;单纯PD组脑灰质萎缩集中出现于左侧额叶、颞叶。与单纯PD组相比,PD伴MCI组左侧颞中回和海马旁回出现灰质萎缩。结论伴有MCI的PD患者的脑灰质结构改变范围比不伴MCI者更广,提示PD患者认知功能改变存在脑形态结构水平的异常。     

Multi-template tensor-based morphometry: application to analysis of Alzheimer's disease

In this paper methods for using multiple templates in tensor-based morphometry (TBM) are presented and compared to the conventional single-template approach. TBM analysis requires non-rigid registrations which are often subject to registration errors. When using multiple templates and, therefore, multiple registrations, it can be assumed that the registration errors are averaged and eventually compensated. Four different methods are proposed for multi-template TBM. The methods were evaluated using magnetic resonance (MR) images of healthy controls, patients with stable or progressive mild cognitive impairment (MCI), and patients with Alzheimer's disease (AD) from the ADNI database (N=772). The performance of TBM features in classifying images was evaluated both quantitatively and qualitatively. Classification results show that the multi-template methods are statistically significantly better than the single-template method. The overall classification accuracy was 86.0% for the classification of control and AD subjects, and 72.1% for the classification of stable and progressive MCI subjects. The statistical group-level difference maps produced using multi-template TBM were smoother, formed larger continuous regions, and had larger t-values than the maps obtained with single-template TBM.     

慢性主观性耳鸣患者大脑局部一致性和灰质结构的MRI分析

目的 采用MRI观察慢性主观性耳鸣患者大脑局部神经活动和灰质结构的改变特点。方法 对21例慢性主观性耳鸣患者（病例组）和21名健康志愿者（对照组）行结构与功能MR扫描,采用基于体素的形态学及局部一致性（ReHo）方法,分析大脑灰质结构和体积改变。结果 与对照组比较,病例组右颞上回、颞中回和颞下回ReHo值增高（P<0.05）,右眶部额中回和三角部额下回、左侧额中回和角回及小脑蚓部ReHo值降低（P<0.05）,右颞中回和双侧额上回灰质体积缩小（P<0.01）。病例组右侧颞中回ReHo值与耳鸣残疾量表评分呈正相关（r=0.604,P=0.005）。结论 主观性耳鸣患者在听觉和非听觉不同脑区存在脑功能活动和灰质体积的改变,为寻找神经影像学标记提供了参考基础。     

精神分裂症患者大脑灰质结构异常的VBM初步分析

目的评价基于体素的形态学分析法(VBM)分析精神分裂症大脑灰质结构的价值。方法采用GE Signa Twin Speed1.5T超导型MRI成像系统,对9例精神分裂症患者和9例年龄、性别与之相匹配的正常人行全脑扫描,获取16～18层脑结构MRT1图像。数据分析采用以SPM2软件包为基础的全自动VBM技术进行处理。结果与正常对照组比较,精神分裂症患者灰质明显减少区域在双侧前扣带回、前额叶、右侧颞上回(P<0.005),且大脑灰质减少具有不对称性,前额区偏侧化系数(AIs)为 0.19,颞区为-0.50。灰质明显增多的区域在右前额叶与右枕区、左顶下小叶(P<0.005),也具有不对称性,前额区AIs为-0.77,顶叶 1.00,枕区为-0.73。结论精神分裂症患者大脑灰质结构异常。VBM法具有简便、自动化的特点,在精神分裂症脑形态结构研究方面前景广阔。     

基于体素形态学脑灰质体积改变及静息态比率低频振幅分析首发精神分裂症青年患者

目的 观察首次发病且未经治疗的精神分裂症（SZ）青年患者脑灰质体积及神经元生理活动强度变化。方法 收集首次发病且未经治疗的38例SZ青年患者（SZ组）及40名健康志愿者（对照组）,采用基于体素形态学（VBM）DARTEL法分析全脑灰质体积变化,以静息态比率低频振幅（fALFF）法分析脑神经元生理活动强度变化,提取组间有差异脑区的数据,并分析其与患者临床资料的相关性。结果 与对照组比较,SZ患者左侧额上回、右侧扣带回中部灰质体积缩小,右侧额上回、右侧额中回fALFF降低,双侧前扣带回fALFF增高。SZ患者阳性症状评分与首次发病年龄呈正相关（r=0.34,P=0.03）。结论 首次发病的SZ青年患者存在额叶及扣带回灰质结构与功能异常。     

渔区年轻人动脉内膜嗜苏丹病变的形态定量研究

应用Ｑｕａｎｔｉｍｅｔ９７０图像分析及其Ｑｕｉｐｓ软件对渔区（宁波、舟山）年轻人（１５～３９岁）５１例主动脉及７５例右冠状动脉内膜嗜苏丹病变（ＳＬ）进行测试，建立主动脉ＳＬ面积百分比分布图和发生概率图。并将结果与北京、南宁地区结果比较，结果表明：渔区人动脉内膜ＳＬ在好发部位、年龄及性别特征等诸方面的规律与北京、南宁地区一致，而ＳＬ面积百分比明显小于南宁，更小于北京。提示膳食鱼油为渔区人动脉粥样硬化低发的重要因素。     

Dynamic Bayesian network modeling for longitudinal brain morphometry

Identifying interactions among brain regions from structural magnetic-resonance images presents one of the major challenges in computational neuroanatomy. We propose a Bayesian data-mining approach to the detection of longitudinal morphological changes in the human brain. Our method uses a dynamic Bayesian network to represent evolving inter-regional dependencies. The major advantage of dynamic Bayesian network modeling is that it can represent complicated interactions among temporal processes. We validated our approach by analyzing a simulated atrophy study, and found that this approach requires only a small number of samples to detect the ground-truth temporal model. We further applied dynamic Bayesian network modeling to a longitudinal study of normal aging and mild cognitive impairment — the Baltimore Longitudinal Study of Aging. We found that interactions among regional volume-change rates for the mild cognitive impairment group are different from those for the normal-aging group.