冻结步态帕金森病患者脑部结构fMRI:基于体素的形态学分析

【摘要】目的：应用MRI基于体素形态学分析方法探讨冻结步态帕金森病（PD-FOG）患者的脑微观结构变化，分析PD-FOG患者脑灰质异常区域及分布特征。方法：将临床确诊的20例PD-FOG患者和18例非冻结步态帕金森病（PD-nFOG）患者纳入研究，并纳入性别、年龄和教育程度与患者组相匹配的21例健康志愿者作为对照组（HCs）。采集所有受试者的全脑3D-T1WI数据，并应用基于体素的形态学分析方法进行后处理和分析。结果：与PD-nFOG患者相比，PD-FOG患者脑灰质体积异常减少（P<0.005）的区域包括右侧额叶（BA4、BA6）和右侧顶叶（BA3、BA40）；与HCs相比，PD-FOG患者脑灰质体积异常减少（P<0.005）的区域包括右侧额叶（BA4、BA6）、右侧顶叶（BA3、BA40）和左侧小脑（山顶、山坡、小脑扁桃体和蚓结节）。结论：PD-FOG患者不仅存在运动相关脑区（顶叶及小脑）的灰质体积异常减少，而且额叶脑灰质体积也有减少，提示PD患者发生FOG可能是运动和认知功能障碍相互影响、相互作用所导致。     

基于体素的形态测量学方法对慢性类风湿关节炎患者脑灰质的MR研究

目的 应用基于体素的形态测量学(VBM)方法分析慢性类风湿关节炎(RA)患者相对于健康志愿者脑灰质改变的特点及规律.方法 收集35例慢性RA患者和30例年龄、性别、受教育程度相匹配的健康对照者,使用GE Signa HDxt 1.5T超导MR扫描仪对所有受试者行高分辨率3D-T1全脑结构扫描,利用SPM 12软件的VBM 12方法对扫描图像进行预处理,对慢性RA患者和正常志愿者脑灰质体积采用双样本t检验,探讨慢性RA患者脑灰质改变的特点及其与临床指标的相关性.结果 与对照组相比,VBM结果显示慢性RA患者右侧豆状核,左侧额叶及左侧小脑后叶脑灰质减少,差异脑区脑灰质与临床指标之间无线性相关性.本研究未发现慢性RA组脑灰质比正常对照组增大的区域.结论 慢性RA患者脑灰质减小,提示RA可导致脑结构异常,VBM为评价RA脑形态学异常提供了客观的影像学依据.     

帕金森病的脑灰质体积改变的VBM研究

目的 分析帕金森病(PD)患者的全脑灰质体积的变化,探讨PD患者的脑灰质结构异常模式.方法 选取符合入组标准的46例PD患者和19例年龄、性别与之相匹配的正常对照(NC)被试者作为研究对象.46例PD患者按改良的Hoehn-Yahr (H-Y)分级标准又分为2个亚组,25例早期PD(ePD)组和21例中晚期PD(maPD)组.所有受试者在3.0T超高场磁共振仪进行常规磁共振扫描,并获取三维高分辨T1WI数据,采用VBM-DARTEL(voxel-based morphometry-diffeomorphic anatomical registration through exponentiated lie)方法分析比较PD组与NC组、ePD组与maPD组间的脑灰质体积差异.结果 与NC组相比,PD组双侧额叶、颞叶、岛叶、扣带回、海马、梭状回、小脑及右侧楔叶、楔前叶等脑区的灰质体积减小,全脑灰质未见体积增加.与ePD组相比,maPD组双侧额叶、颞叶、岛叶、扣带回、直回、舌回、梭状回、海马、杏仁核及小脑等脑区的灰质体积减小.结论 VBM方法客观提示了PD存在广泛的脑灰质萎缩,且随病程的进展更为显著.PD脑结构的变化存在特定的空间分布模式,可能与PD的病理基础有关.     

早期帕金森病患者脑灰质结构异常的MRI初步研究

目的:研究早期帕金森病(Parkinson disease,PD)患者全脑灰质体积异常脑区。方法:采集1.5TMRI高分辨T1WI,运用基于体素的形态学测量技术(voxel-based morphometry,VBM)对15例早期PD患者及15例健康老年人(对照组)的大脑灰质图像进行比较,并对2组数据的灰质体积差异采用国际通用的统计参数图表示。结果:早期PD患者与对照组比较,右侧部分脑区灰质体积萎缩,包括右侧颞叶中下回、枕中回、梭状回;左侧部分脑区体积增加,包括左侧楔叶、舌回、左海马旁回、梭状回、楔前叶及中央前回。结论:VBM方法能较全面、准确、定量地反映早期PD患者存在的脑灰质体积异常区域,为早期PD患者出现复杂的非运动症状提供影像学依据。     

基于体素形态学研究烟瘾与脑改变的关系

目的：通过基于体素形态学(VBM)研究不同烟瘾吸烟者脑灰白质萎缩情况。方法采用病例对照研究,收集2013-01—2014-05经广告招募来医院就诊的53名健康吸烟者和53名健康非吸烟者。采集被试相关信息。进行3D-T1全脑结构像扫描,图像分析使用 SPM8软件的DARTEL工具包。以尼古丁依赖检验量表(FTND)评分将吸烟者分为轻中度烟瘾者(23人)和重度烟瘾者(30人),独立样本t检验比较不同烟瘾者脑灰白质体积与不吸烟者的区别。结果与对照组相比,不同烟瘾者均可见多发脑灰白质体积缩小脑区,主要在枕中回、后扣带回、小脑前叶、楔前叶、尾状体、岛叶。但轻中度烟瘾者灰白质缩小脑区数量和范围大于重度烟瘾者。结论轻中度烟瘾者的灰白质脑组织萎缩较重度烟瘾者范围增大。     

VBM联合自动分割技术观察早期帕金森病脑灰质结构的形态学改变

目的 联合应用基于体素的形态学(VBM)方法和自动分割技术观察早期帕金森病(PD)患者全脑灰质及皮层下灰质结构的形态改变,探讨其形态改变与PD综合评分量表(UPDRS)评分相关的灰质结构.方法 对27例早期PD患者及26例健康对照行常规头颅MR及3D T1 WI检查,采用VBM方法比较2组脑灰质图像.采用基于自动分割技术的FIRST工具精确自动分割T1图像中皮层下灰质结构,比较2组皮层下灰质结构的体积;采用形状分析比较2组皮层下灰质结构的形状,并分析PD组皮层下灰质结构形状改变的区域与临床UPDRS评分的相关性.结果 与对照组比较,PD组全脑灰质体积未见明显改变;PD组分割出的皮层下灰质结构的体积及形状未见明显改变(P＞0.05);PD组左侧壳核的形状改变与临床UPDRS评分呈负相关(P=0.002、0.018、0.002).结论 VBM方法和FIRST工具的联合应用可较全面且精确地观察PD脑灰质结构的形态学改变;PD患者左侧壳核的形状改变有可能成为临床症状评价的一个客观指标.     

帕金森病认知障碍患者脑结构的体素形态学研究

目的：分析帕金森病(PD)患者脑灰质异常区域及分布特征,探寻与轻度认知障碍(MCI)有关的脑结构变化。方法采用基于体素的形态学测量(VBM)方法,对20例伴 PD-MCI 患者、17例无轻度认知障碍 PD(PD-nMCI)患者及20例正常对照组(NC)的3组3D-T1 WI 脑容积数据进行处理统计,得到3组全脑灰质图像。结果与 NC 组相比,PD-nMCI 组脑灰质体积异常减少的脑区包括：右侧梭状回、右颞中下回、右钩回及左侧颞上回。与 PD-nMCI 组相比,PD-MCI 组脑灰质体积异常减少的脑区包括：两侧额叶(两额中下回、左侧中央前回)、颞叶(右颞中回、左颞上回)、岛叶、右枕叶(右楔叶、舌回)、右后扣带回。结论PD-nMCI 患者灰质体积的缺失相对局限,随认知障碍的出现、发展,缺失脑区的范围逐渐扩大,其中两侧额叶中下回、左侧中央前回的体积缺失与 PD 患者的 MCI 关系密切。     

基于体素的轻度阿尔茨海默病全脑灰质MRI成像分析

目的:利用磁共振T1 WI 3D成像研究轻度阿尔茨海默病患者相对于正常老年人灰质体积改变的特点.方法:对21例轻度AD患者及18例正常老年人进行三维T1WI扫描,利用基于SPM5的DARTEL工具箱对扫描获得的结构图像进行预处理,再对轻度AD组和对照组的令脑灰质体积进行基于体素的统计学比较.结果:轻度AD组的双侧海马、海马旁回及杏仁核、双侧丘脑、双侧颞枕叶皮质、双侧顶下小叶、双侧楔前叶、左侧中央后回、右侧额下回等结构与对照组的灰质密度差异具有统计学意义[P<0.05(FDR)].结论:基于体素的形态学研究能够发现轻度AD患者中大脑灰质广泛的及细微的结构萎缩,从而能够更加早期、全面、客观地反映轻度AD患者的脑结构改变.     

桥脑梗死患者基于体素的MRI形态学初步研究

目的：利用基于体素的形态学测量方法（VBM）,研究桥脑梗死患者病灶周围及其远隔部位的脑白质结构改变。方法：选取11例桥脑梗死患者分别于发病3～7天、15天、1月、3月进行MRI三维高分辨全脑容积扫描,选取性别、年龄匹配的健康志愿者作为对照组。测量桥脑梗死患者各期病灶体积,应用VBM方法测量脑白质密度,比较患者梗死灶体积以及全脑白质密度的改变。结果：随发病时间延长,桥脑梗死灶体积逐渐缩小,发病1月后病灶体积与发病初期比较显著减小（P〈0.05）。发病3月后与发病3～7天比较,梗死灶对侧内囊后肢、对侧小脑半球白质密度显著降低（P〈0.05）。桥脑梗死灶周围白质密度逐渐增高,有显著性差异（P〈0.05）。结论：应用VBM方法能够显示桥脑梗死后病灶周围及其远隔部位的脑白质密度改变,为研究脑梗死后神经功能恢复机制具有重要价值。     

MR体素内不相干运动DWI与动态增强定量参数在直肠癌术前分期中的对照研究

目的:评估体素内不相干运动(IVIM)DWI与动态增强(DCE)磁共振成像在直肠癌分期中的诊断价值.方法:回顾性分析77例直肠癌患者,比较T1-2期和T3-4期直肠癌IVIM参数(D、D*、f值)和DCE参数(Ktrans、Kep、Ve、Vp值)的差异以及诊断效能.比较IVIM的灌注参数与DCE参数的相关性.结果:D值...     

体素不相干运动与三维动脉自旋标记在胶质瘤中的对照研究

目的 与三维动脉自旋标记(3D ASL)对照,探讨体素不相干运动(IVIM)在胶质瘤分级中的应用价值.方法 搜集胶质瘤患者24例,其中高、低级别胶质瘤患者分别为13例和11例.受试者术前行多b值DWI(MBDWI)和三维伪连续动脉自旋标记(3D PCASL)序列扫描,MB-DWI采用0～3500 s/mm2间共20个b值,采用双指数模型软件处理获得快扩散系数D*(fast ADC),慢扩散系数D(slow ADC)以及快速扩散所占的容积分数f(fraction of fast ADC)三种参数化图像;ASL数据经工作站处理产生的脑血流量(CBF)图.分别测量肿瘤实质区最大CBF值及其相应区域的D*、D、f值,以对侧正常半卵圆中心白质做对照,计算其比值rTBF,rD*,rD,rf.所得数据经统计软件进行组间比较并对CBF值与D *、f值进行相关性分析,P＜0.05具有统计学意义.结果 高级别胶质瘤组的TBF值、rTBF和D*值显著高于低级别胶质瘤组,f值、rf值和D值、rD值正好相反,rD *值无统计学差异;相关分析结果显示肿瘤TBF值与D*值呈正相关性,而与f值呈负相关(P＜0.05);对侧正常半卵圆中心CBF值和D*值呈正相关性(P＜0.01),而与f值无相关性(P＞0.05).结论 IVIM双指数模型所得D*值、D值及f值在高、低级别胶质瘤中存在统计学差异,在评估脑胶质瘤血流灌注方面D*值与ASL结果之间有较好的相关性.     

特发性全身性癫痫患者脑灰质结构基于体素的形态学测量的研究

目的 运用基于体素的形态学测量(VBM)方法分析特发性全身性癫痫患者(IGE)和正常人全脑灰质体积的差异.方法采用GE 3.0T HDX 超导型磁共振扫描仪对28例IGE患者和25例正常对照进行全脑高分辨解剖像扫描.在Matlab 7.0平台上采用SPM5软件包对图像进行处理.采用双样本t检验,将P< 0.005、像素簇大小＞200个体素的脑区作为有统计学差异的脑区.结果 与正常对照相比,IGE患者显示双侧大脑半球广泛脑区的灰质体积减少,包括双侧扣带回、双侧额中回、右侧额上回、右侧额叶直回、右楔叶、左侧尾状核头;与正常对照相比IGE患者灰质体积增加的脑区包括左侧颞上回、左侧屏状核、右侧豆状核.结论 VBM能揭示IGE患者存在广泛脑区灰质密度异常,灰质密度减低脑区多与认知功能相关,是引起癫痫患者认知功能下降的原因之一.     

遗忘型轻度认知损害的全脑灰质基于体素的MRI形态分析

目的：利用优化基于体素的MRI形态分析（voxel-based morphometry,VBM）,研究遗忘型轻度认知损害（amnestic mild cognitive impairment,aMCI）和正常老年人的脑灰质体积变化。方法：选取aMCl患者20例和正常老年对照18例,MRI排除脑内其他病变,然后行高分辨率三维T1WI扫描。应用优化VBM方法处理数据,将脑组织分割成灰质、白质和脑脊液,最后应用两样本t检验比较两组被试灰质体积改变。结果：VBM结果显示与正常老年对照组比较,aMCI患者组双侧额颞叶出现广泛的灰质体积减少,具体脑区为右侧海马钩回、双侧额下回、双侧额中回、右侧额上回、双颞叶额中回、左侧颞下回、左侧颞上回、右侧顶上小叶、左侧枕中回等结构灰质体积小于对照组,差异有统计学意义（P〈0.001）。结论：VBM方法可显示aMCl患者全脑灰质萎缩情况,对临床早期诊断aMCl患者有重要价值,具有广阔的临床应用前景。     

基于体素的形态学分析在缺血性脑卒中的研究进展

缺血性脑卒中（IS）是一种严重的脑组织缺血坏死性疾病,其不同病程阶段的脑结构损伤、重塑与病人后期脑神经功能障碍的恢复及生活质量密切相关。基于体素的形态学分析(VBM)能定量分析全脑灰、白质间体积和密度的差异,在IS的病情评估、病程监测、治疗及康复方案选择等方面表现出独特优势。对VBM技术及其在IS运动功能、认知功能及卒中后抑郁研究等方面的进展进行综述。     

基于体素的形态学测量方法诊断轻中度血管性痴呆的可行性研究

目的:探讨基于体素的形态学测量方法(VBM)分析MRI图像诊断轻中度血管性痴呆(VaD)的可行性.方法:搜集轻中度VaD患者(VaD组)及同年龄段、受教育年限相匹配的无认知功能障碍者(NCI组),获得受试者T1WI结构像,采用SPM8软件对受试者图像进行处理与统计学分析.将存在统计学差异的脑区容积值与认知功能量表行相关...     

体素形态学方法与人工神经网络结合在Alzheimer病诊断中的应用研究

目的 将体素形态学方法与人工神经网络方法相结合,用于阿尔茨海默氏病的诊断,探索自动、客观的Alzheimer临床诊断新途径.方法 研究对象包括10名可能的Alzheimer病人和12例年龄与性别与之相匹配的正常老年人,在Siemens Sonata 1.5T超导MR成像系统上获得精细的三维结构图像,首先利用体素形态学方法得到了Alzheimer患者灰质发生缺失的10个区域,然后统计每个区域的灰度值,在此基础上,利用反向传播神经网络对数据进行分析处理.结果 海马、海马旁回、内嗅皮层、杏仁体、尾状核头部、颞中回、扣带回、顶下小叶、岛叶和前额背外侧区域,在训练样本数为18的情况下,利用神经网络能够达到100%的判别效果.结论 将人工神经网络方法和体素形态学(VBM)方法相结合诊断Alzhei-mer患者,具有良好的临床应用前景,可能成为一种实用和可靠的临床诊断工具.     

不同MoCA评分下血管性认知障碍患者的灰质体积差异基于体素的形态学分析

目的：采用基于体素的形态学分析（VBM）方法,探究血管性认知障碍（VCI）患者灰质体积与认知障碍程度的关系。方法：选取157例确诊的VCI患者,根据蒙特利尔认知量表（MoCA）评分结果分为轻、中、重度组,均行颅脑MRI扫描和VBM分析。比较3组的颅脑总体积、灰质体积、白质体积、脑室或脑脊液体积,以及灰/白质体积与颅脑总体积之比。对组间差异脑区灰质体积与MoCA评分行相关性分析。结果：与轻度组相比,重度组右侧颞下回、右侧颞中回、右侧额中回、右侧额下回、右侧海马、右侧补充运动区和左侧中央旁小叶的脑灰质体积均显著减少（均P<0.05）。全部患者脑灰质体积与MoCA评分呈正相关（r=0.249,P<0.001）;右侧海马区灰质体积与MoCA评分呈正相关（r=0.432,P<0.001）。结论：不同认知功能障碍水平的VCI患者存在额叶、颞叶、顶叶和海马等多个脑区的灰质体积变化,这为认知障碍程度的划分提供了神经影像学证据支持。     

采用优化的基于体素的形态学方法研究智力障碍儿童脑灰质容积变化

目的 利用优化的基于体素的形态测量学(VBM)方法,比较病因不明且常规影像检查正常的智力障碍儿童与正常同龄儿童脑灰质容积的差异,探究患儿脑灰质发育与智力障碍间的联系.方法 选取21例智力障碍患儿和30名正常儿童进行高分辨率脑MR扫描,然后进行VBM分析,应用独立样本t检验比较两组儿童脑灰质容积总量以及不同区域灰质容积的差别.同时,对智力障碍儿童的智商评分与脑灰质容积总量进行偏相关性分析.结果 智障儿童脑灰质容积总量[(1.012±0.079)×106 mm3]明显大于正常儿童[(0.956±0.059)×106mm3],智障组与正常对照组儿童脑灰质总容积的差异具有统计学意义(t=-2.80,P＜0.05).智障组儿童脑局部区域灰质容积较正常对照组高,脑区包括双侧丘脑、额上回、直回和颞极,以及右侧额下回、海马旁回和右侧小脑.智障组儿童脑灰质容积与智商无相关性(r=0.078,P＞0.05).结论 VBM能够显示常规MRI表现正常的智力障碍儿童中的脑灰质发育异常.额叶-丘脑环路的脑灰质容积增加,提示其发育滞后,可能是导致儿童智力障碍的原因之一.

Abstract：

Objective To detect brain structural difference between children with unexplained mental retardation and children with typically normal development. Methods The high-resolution magnetic MR imaging were obtained from 21 children with unexplained mental retardation and 30 age-matched control children without intellectual disabilities. Voxel-based morphometry analysis with an optimization of spatial segmentation and normalization procedures were applied to compare differences of gray matter volume between the two groups. The total and regional gray matter volume were compared between the two groups with independent t test. Meanwhile, correlation was conducted to analyze the relationship between the total gray matter volume and intelligence quotient (IQ) with partial correlation test. Results The total gray matter volume was significantly increased in the mental retardation children [(1. 012 ±0. 079) × 106 mm3]in relative to the controls [(0. 956 ± 0. 059) × 106 mm3, t = - 2. 80, P ＜ 0. 05]. Compared to controls,children with unexplained mental retardation showed significantly increased gray matter volume in different regions, including the bilateral thalami, the bilateral superior frontal gyri, the bilateral gyri rectus, the bilateral temporal poles, the right inferior frontal gyrus, right parahippocampal gyrus and the right cerebellum. No correlation was detected between the total gray matter volume and IQ in children with mental retardation (r = 0. 078 ,P ＞ 0. 05). Conclusions VBM would detect the gray matter abnormalities that were not founded in routine MR scanning. The increase of gray matter volume in the frontal-thalamus network might indicate the delayed maturation of the brain development. This might be one of the causations of mental retardation in children.     

帕金森病运动启动关键区静息态功能连接的MR研究

目的 探讨帕金森病(PD)患者在静息状态下运动启动关键区与全脑功能连接(FC)的变化及意义.方法 选取62例PD患者(PD组)和52例健康对照(HC)者(HC组)行头颅静息态功能MRI.数据分析基于Matlab 2013a平台的RESTplus软件.分别选取双侧中央内侧壳核、后内侧额叶皮质(pMFC)和初级运动皮质(M...     

采用优化的基于体素的形态学方法研究智力障碍儿童脑灰质容积变化

Objective To detect brain structural difference between children with unexplained mental retardation and children with typically normal development. Methods The high-resolution magnetic MR imaging were obtained from 21 children with unexplained mental retardation and 30 age-matched control children without intellectual disabilities. Voxel-based morphometry analysis with an optimization of spatial segmentation and normalization procedures were applied to compare differences of gray matter volume between the two groups. The total and regional gray matter volume were compared between the two groups with independent t test. Meanwhile, correlation was conducted to analyze the relationship between the total gray matter volume and intelligence quotient (IQ) with partial correlation test. Results The total gray matter volume was significantly increased in the mental retardation children [(1. 012 ±0. 079) × 106 mm3]in relative to the controls [(0. 956 ± 0. 059) × 106 mm3, t = - 2. 80, P ＜ 0. 05]. Compared to controls,children with unexplained mental retardation showed significantly increased gray matter volume in different regions, including the bilateral thalami, the bilateral superior frontal gyri, the bilateral gyri rectus, the bilateral temporal poles, the right inferior frontal gyrus, right parahippocampal gyrus and the right cerebellum. No correlation was detected between the total gray matter volume and IQ in children with mental retardation (r = 0. 078 ,P ＞ 0. 05). Conclusions VBM would detect the gray matter abnormalities that were not founded in routine MR scanning. The increase of gray matter volume in the frontal-thalamus network might indicate the delayed maturation of the brain development. This might be one of the causations of mental retardation in children.