基于自动分割技术的轻度阿尔茨海默病皮层下灰质结构MRI成像分析

目的：对轻度阿尔茨海默病（AD）患者皮层下灰质结构进行自动分割,研究这些灰质结构体积萎缩特点、其与患者总体认知功能损害的关系,及其在疾病诊断中的应用价值。方法：选取29例轻度AD患者和30名正常老年人（正常对照组）,对全脑进行1.5T磁共振快速扰相位梯度回波翻转恢复脉冲序列扫描。采用FSL软件的FIRST工具对被试者3D T1图像内皮层下灰质结构（包括海马、杏仁核、伏隔核、尾状核、壳核、苍白球、丘脑）进行精确分割后,两组之间各个灰质结构相对体积均值（灰质结构体积/颅内总体积×100）进行双样本t检验,患者组各灰质结构相对体积与简易智能精神状态检查量表（MMSE）评分的相关性进行偏相关分析,最后采用二项逻辑回归分析与受试者工作特征（ROC）曲线研究这些灰质结构相对体积在诊断轻度AD中的意义。结果：与正常对照组比较,轻度AD组左侧海马、右侧杏仁核、双侧丘脑、右侧尾状核、左侧壳核、双侧苍白球相对体积有显著性缩小;轻度AD组左侧海马、壳核、丘脑及右侧杏仁核的相对体积与MMSE评分具有相关性;二项逻辑回归分析最终进入模型的协变量为年龄与左侧海马相对体积,准确率为86.3%,ROC曲线示曲线下面积（AUC）为0.897,设定约登指数（敏感度+特异度-1）最大值的点为诊断点,该点的敏感度为83.3%,特异度为96.3%。结论：除了海马以外,轻度AD患者其他皮层下灰质结构也出现了萎缩,其中右侧杏仁核、左侧壳核与左侧丘脑的萎缩可能参与了患者认知功能损害的病理机制。在这些灰质结构中,海马最具有诊断意义。     

脑型肝豆状核变性脑皮层及皮层下核团体积的磁共振研究

目的探索脑型肝豆状核变性患者脑灰质的损害。材料与方法采集30例初发且未经治疗的脑型肝豆状核变性患者脑3D T1WI图像,利用FSL软件,运用基于体素的形态学测量(voxel_based morphometry,VBM)对脑皮层及深部核团的体积进行分析。30名健康志愿者作为对照组,采用单因素方差分析对双侧脑叶灰质及深部核团统计分析。结果脑型肝豆状核变性患者与对照组相比,各脑区皮质萎缩率及两侧脑叶比较如下,小脑:左侧(16.48%)<右侧(16.54%),P>0.05;额叶:左侧(23.6%)>右侧(19.5%),P<0.001;颞叶:左侧(16.9%)<右侧(25.4%),P<0.001;顶叶:左侧(15.5%)<右侧(16.1%),P<0.05;枕叶:左侧(21.0%)<右侧(27.2%),P<0.001;岛叶:左侧(58.7%)>右侧(49.2%),P<0.001。脑干和深部核团(杏仁核除外)体积均显著萎缩,萎缩率依次为伏隔核>壳核>苍白球>丘脑>尾状核>脑干,但左、右两侧各核团萎缩率无显著性差异。结论脑型肝豆状核变性可引起脑皮层广泛而非对称性损害及深部核团对称性损害。     

少见原因的脑内灰质核团异常信号的MRI 诊断

目的：描述脑内灰质核团铁、铜、锰和钙沉积的MRI表现,结合文献讨论其发生机制及其病理改变。方法：回顾性分析Hallervorden-Spatz病、Wilson病、肝脑变性以及各种原因引起的钙在脑内灰质核团沉积的病例共38例的MRI表现。结果：Hallervorden-Spatz病表现为双侧苍白球和黑质T2WI明显的低信号,并可见苍白球的前内侧对称出现的点状高信号（虎眼征）;Wilson病4例均表现为双侧壳核、中脑出现对称性的T2WI高信号,其中1例还可见双侧苍白球对称的T2WI低信号,肝脑变性表现为双侧苍白球（27／29）,壳核（6／29）,垂体前叶（13／29）,中脑红核周围（18／29）等部位出现高信号;特发性钙化所致钙在脑内灰质核团沉积表现为基底节、丘脑、齿状核对称出现的等和短T1信号。结论：脑内灰质核团的异常信号有其特定的病因学和病理学基础及相应的MRI表现,结合临床表现及实验室检查,可以做出正确的诊断。     

基于定量磁化率成像人脑深层灰质核团概率性图谱的构建

目的基于定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)技术制作可用于自动分割大脑深层灰质核团的概率图谱。材料与方法 15名健康受试者参与研究,所有受试者扫描均在3.0 T磁共振成像设备系统上完成。在随机选取的10名受试者得到的标准空间QSM图上,手动勾画出六个双侧脑深部灰质核团,之后采用相应的图谱评价方法选择最优概率阈值的图谱作为最终的概率图谱。在其余5名受试者得到的标准空间QSM图上,分别使用三种图谱(概率图谱、AAL图谱和Johns Hopkins图谱)自动分割和由2名研究者手动勾画出六个双侧脑深部灰质核团感兴趣区,并分别计算自动分割与手动勾画得到的区域的相似度Dice系数和磁化率值,以评价概率图谱的准确性。结果在基底节区域,概率图谱分割结果的Dice系数明显高于AAL图谱,但和Johns Hopkins图谱区别不大;在颅底和小脑区域,概率图谱分割结果的Dice系数明显高于Johns Hopkins图谱。与其他两种图谱相比,概率图谱自动分割深部核团后测量得到的磁化率值,更接近于手动勾画核团测量得到的磁化率值,其差别更小。结论基于多名受试者QSM图像构建的脑深部灰质核团概率图谱,对大脑灰质核团分割效果更加可靠,可有效提高图像分析工作的效率。     

基于自动脑分割技术分析中国正常中老年人群脑结构体积

目的 采用自动脑分割技术分析中国正常中老年人群脑结构体积的差异。方法 对96名正常中老年志愿者采集MRI，以自动脑分割技术获得脑内各结构体积，观察脑内各结构体积在不同性别、年龄及左右侧之间的差异，分析年龄对脑内结构体积的影响。结果 不同性别之间，颅脑总体积绝对值，右侧壳核、左、右侧尾状核、右侧苍白球、右侧额叶灰质及左侧顶叶灰质标准体积值差异均有统计学意义（P均<0.05）。左右侧之间，丘脑、壳核、尾狀核、额叶、顶叶、枕叶、颞叶、扣带回灰质、岛叶及侧脑室标准体积值差异均有统计学意义（P均<0.05）。脑脊液、右侧脑室及第三脑室体积与年龄呈正相关（r=0.60、0.51、0.57，P均<0.05），双侧额叶和左侧岛叶，皮层灰质、顶叶灰质、颞叶灰质及左侧枕叶灰质体积与年龄均呈负相关（P均<0.05）。结论 自动脑分割技术能直观快速显示正常中老年人脑结构体积。不同性别健康中老年人脑内结构体积存在差异，随年龄增加，脑脊液、侧脑室及第三脑室体积增大，皮层灰质、额叶灰白质、顶枕颞叶灰质及岛叶体积缩小。     

多发性硬化脑深部灰质核团铁沉积的SWI定量研究

目的：通过相位值的测量定量评估多发性硬化（MS）脑深部灰质核团的铁含量。材料与方法：25例符合临床诊断标准的MS患者进行MR检查,尤其磁敏感加权成像（SWI）,其中男11例,女14例,年龄21~58岁,平均（37.28±10.15）岁。根据临床分型,MS组又分为缓解-复发型MS（RR-MS）15例和继发进展型MS（SP-MS）10例。另外26名年龄、性别相匹配的健康志愿者作为对照组（男11例,女15例）,进行同样的MR检查。测量每个MS患者和健康对照者双侧苍白球（GP）、壳核（PUT）、尾状核头（HCN）、黑质（SN）、红核（RN）以及丘脑（THA）的相位值,并在MS组和对照组之间、MS亚型之间进行对照研究。结果：与对照组相比,MS患者的双侧GP、PUT、HCN、SN、RN和THA的相位值均下降,但是只有双侧SN（左侧：1901.37±111.94,右侧：1909.78±128.99）和RN（左侧：1977.44±77.02,右侧：1973.52±76.80）的相位值降低有显著意义（P＜0.05）。同时,SP-MS组的双侧GP相位值显著低于RR-MS组（P＜0.05）。结论：SWI的相位值能够量化脑铁含量,有助于定量评估MS患者脑铁变化。     

磁敏感加权成像评价正常人大脑灰质核团铁含量

目的 应用磁敏感加权成像(SWI)技术相对定量分析不同年龄段的正常人脑深部灰质核团(包括黑质、红核、苍白球、壳核、尾状核)的脑铁含量的变化规律.方法 将171名健康志愿者按年龄分为5组:20～29岁、30～39岁、40～49岁、50～59岁、60～69岁,行头部SWI扫描并测量黑质、红核、苍白球、壳、尾状核头部的SWI信号值,分析各部位SWI信号值随年龄的变化规律.结果 不同年龄阶段所测量得到的尾状核头、壳核、苍白球、黑质、红核SWI信号值之间差异有统计学意义(P＜0.001),并按一定规律变化.尾状核、苍白球SWI信号值于20～39岁变化基本平稳,于40岁后随年龄的增长诸深部灰质核团SWI信号值快速下降(以红核及壳核为著).黑质、红核、壳核、尾状核头SWI信号值均与年龄呈明显负相关(r黑质=-0.759,r红核=-0.875,r壳核=-0.880,r尾状核头=-0.524,P＜0.001);苍白球SWI信号值与年龄存在弱相关(r=-0.211,P=0.042).结论 SWI信号值可以反映脑铁分布区域性和随年龄变化的规律.     

磁敏感加权成像观察特发性全面癫痫患者皮层下核团铁含量改变

目的利用SWI技术观察特发性全面癫痫(IGE)患者皮层下核团铁物质含量的改变,揭示铁在IGE病理生理机制中可能的作用。方法 35例IGE患者(IGE组)纳入本研究,并以35名正常人作为正常对照组,采集两组受试者SWI数据,比较IGE患者发作间期相对正常人脑皮层下灰质核团的铁含量的差异。结果与正常对照组相比,IGE组患者双侧丘脑、尾状核、壳核、苍白球、黑质及红核的铁含量明显降低(P均<0.05),且其双侧丘脑、黑质和红核的SWI相位信号与患者发作的起始年龄呈负相关(r=-0.69,P<0.001)。结论 IGE患者皮层下核团铁含量较正常人明显减低,提示铁的减少可能是癫痫发作的结果。     

3.0T磁共振正常人脑深部核团T2信号与年龄的关系研究

目的研究3.0T磁共振成像正常人脑深部灰质核团(主要包括齿状核、红核、黑质、丘脑、苍白球、壳核、尾状核)T2信号值与年龄的相关关系。方法收集北京天坛医院正常人头部T2加权图像1192份(男689例,女503例),年龄范围为1~87岁,按5年分组,共17组。使用Efilm workstation 2.0工作站测量脑深部核团和额叶皮层T2WI信号值,计算其相对值R。结果正常人R值的不同主要取决于年龄组和脑深部核团的部位(P值均<0.01,决定系数=0.946);且红核、黑质、丘脑、苍白球、壳核、尾状核的R值(齿状核除外)与年龄组存在三次曲线方程关系[R=b0 b1x b2x2 b3x3,x表示年龄组(取值范围1~17),b0、b1、b2、b3分别是三次曲线方程常数项、一次系数、二次系数及三次系数,决定系数分别为0.646、0.847、0.856、0.911、0.873、0.778]。结论脑深部灰质核团铁分布不均匀,并且随年龄变化而变化。在所观察1~87岁年龄范围内,黑质、红核、苍白球、齿状核含铁量高,壳核、丘脑相对较少,尾状核最少。     

肌萎缩侧索硬化症患者皮质下核团MRI体积分析

目的 采用MRI体积分析技术评估肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者皮质下核团的体积改变。方法 采集25例ALS患者(ALS组)和25名健康对照(对照组)的MRI高分辨率图像,对皮质下核团的体积通过脑磁共振成像处理软件库(FSL)软件进行自动分析。将每个受试者的年龄、性别、教育年限、总颅内体积作为协变量,采用协方差模型的多协变量分析评估皮质下核团体积的组间差异。结果 ALS组双侧丘脑、左侧海马和右侧杏仁核体积较对照组明显减低。结论 通过MRI在体综合评估ALS皮质下核团的体积,发现ALS组双侧丘脑、左侧海马和右侧杏仁核的体积明显减小。     

前庭性偏头痛患者基于体素的脑灰质体积研究

目的 采用基于体素的形态分析法(voxel-based morphological analysis,VBM)分析前庭性偏头痛(vestibular migraine,VM)患者大脑灰质体积改变区域,以期提供临床病理生理方面的新思路.材料与方法 严格按照纳入标准及排除标准,招募了17例VM患者及20例健康对照组.所有受...     

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。     

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。     

屈光不正性弱视枕叶灰质容积的MRI研究

目的运用磁共振成像技术及FreeSurfer软件包分析技术,研究屈光不正性弱视枕叶皮层灰质容积改变。方法以1.5T磁共振对10例屈光不正弱视患儿及年龄与之相匹配10例视力正常儿童进行全脑扫描,应用三维磁化准备快速递度回波序列采集三维解剖数据,数据采用FreeSurfer软件进行处理分析。结果弱视患儿双侧枕叶皮层的灰质容积与对照组之间没有显著性差异（P〉0.05）。结论屈光不正性弱视枕叶灰质容积没有明显改变;应用磁共振三维解剖数据的后期处理技术可以无创性观察枕叶皮层形态。     

多模态MRI评价皮层下血管性认知功能障碍白质高信号半暗带

目的探讨不同MR成像技术评价皮层下血管性认知功能障碍(SVCI)患者脑白质高信号(WMH)半暗带(WMH-P)的价值。方法对29例SVCI患者行弥散加权成像(DTI)、三维动脉自旋标记(3D-ASL)和酰胺质子化学交换饱和转移(CEST APT)扫描及神经心理学评估。将WMH周围1 cm范围为定义WMH-P,分别测量WMH、WMH-P及WMH-P以外正常表观白质(NAWM)的各项成像参数值,并与认知评分进行相关性分析。结果FA和MD值在WMH、WMH-P及WMH-P以外NAWM之间差异均有统计学意义(P均<0.05),脑血流量(CBF)在WMH-P与WMH-P以外NAWM以及WMH与WMH-P以外NAWM之间均有统计学意义(P均<0.05)。WMH-P和WMH-P以外NAWM的FA值与MoCA评分呈显著正相关(P均<0.05)。结论DTI技术与3D-ASL能反映SVCI患者脑白质病变范围及进展趋势;WMH-P的FA值能较好地评价SVCI患者认知功能水平。     

对比QBrain与FreeSurfer软件自动测量海马体积

目的对比基于深度学习的脑影像量化分析软件QBrain与作为传统算法代表的FreeSurfer自动分割软件测量海马体积的效果。方法自健康中国成人头颅高分辨MRI数据库(Chinese 1000)中随机提取100名志愿者数据,以手动测量结果为标准,对比FreeSurfer、QBrain软件测量海马体积的差异。采用Pearson相关分析和组内相关系数(ICC)进行相关性分析,以Bland-Altman分析法行一致性分析;以戴斯系数(DSC)评估2种自动测量方法与手动测量值相似度。结果手动测量及FreeSurfer、QBrain软件测量结果均显示右侧海马体积测值大于左侧(P均<0.05)。FreeSurfer右侧海马测值明显小于手动测值(P<0.05);左侧测值大于手动测值,但差异无统计学意义(P>0.05)。QBrain右侧海马值明显小于手动测值(P<0.05);左侧测值小于手动测值,但差异无统计学意义(P>0.05)。2种自动方法海马体积测值均与手动测值显著相关(ICC>0.75,r>0.75,P<0.05)。Bland-Altman散点图显示2种自动测量方法与手动测量结果的一致性均较好。FreeSurfer及QBrain海马体积测值与手动测值的DSC分别为0.73和0.05(P均<0.05)。结论FreeSurfer与QBrain均可准确自动测量海马体积;QBrain所测海马体积与手动测值的相关性更佳,且耗时较少。     

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。     

弥散峰度成像评估帕金森病患者灰质结构网络拓扑学损伤

目的 观察基于弥散峰度成像(DKI)构建的灰质结构网络评估帕金森病(PD)患者拓扑学损伤的价值。方法 纳入76例PD患者(PD组)及80名健康受试者(NC组),基于颅脑DKI构建灰质结构网络;对比组间结构网络拓扑属性(全局、节点、模块)的差异。结果 全局属性中,PD组小世界属性(γ、λ、σ)及特征路径长度均大于(P均＜0.05)、而全局效率低于对照组(P＜0.05);节点属性中,PD组多个核心节点的度中心性和节点效率低于对照组(Bonferroni校正,P均＜0.000 6),主要分布于基底节、额叶、顶叶及枕叶。模块属性中,相比对照组,PD组存在广泛模块间连接减低,以及感觉运动网络、默认模式网络、额顶叶网络和视觉网络模块内连接减低(Bonferroni校正,P均＜0.01)。结论 DKI灰质结构网络能反映PD患者网络拓扑学改变。