应用DTI技术对人脑白质纤维束的初步研究
《2024年轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》范文
《轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》篇一一、引言轻型创伤性脑损伤(mTBI)是常见的神经系统疾病,其临床诊断与治疗效果一直是医学研究的热点。
随着医学影像技术的不断发展,尤其是扩散张量成像(DTI)技术的应用,为mTBI的诊断和治疗提供了新的视角。
DTI技术可以有效地反映脑白质纤维束的微观结构变化,从而为轻型脑损伤的评估和预后提供重要的参考信息。
本文旨在探讨轻型创伤性脑损伤后脑白质纤维束的扩散张量成像变化,以期为临床诊断和治疗提供更多依据。
二、研究方法本研究采用DTI技术对轻型脑损伤患者进行脑部扫描,收集相关数据。
研究对象包括轻型脑损伤患者和健康对照组。
首先,通过磁共振扫描设备获取受试者的脑部DTI图像;其次,利用专门的软件对DTI图像进行处理,提取脑白质纤维束的相关参数;最后,对数据进行统计分析,比较轻型脑损伤患者与健康对照组的差异。
三、结果与分析1. 脑白质纤维束的扩散张量参数变化通过DTI技术,我们发现在轻型脑损伤患者中,脑白质纤维束的扩散张量参数发生了显著变化。
具体表现为部分各向异性(FA)值降低,而平均扩散率(MD)和径向扩散率(RD)值升高。
这些变化提示脑白质纤维束在轻型脑损伤后发生了微观结构的改变。
2. 轻型脑损伤患者与健康对照组的比较将轻型脑损伤患者与健康对照组的DTI参数进行比较,发现两组在FA、MD和RD等参数上存在显著差异。
这表明轻型脑损伤患者的脑白质纤维束结构与健康人群相比存在明显差异。
3. 脑白质纤维束损伤与临床症状的关系进一步分析发现,脑白质纤维束的DTI参数变化与患者的临床症状密切相关。
例如,FA值降低可能与患者的认知功能障碍、运动协调障碍等症状有关;而MD和RD值升高则可能与脑部水肿、炎症等病理过程有关。
四、讨论本研究表明,轻型创伤性脑损伤后,脑白质纤维束的微观结构发生了明显改变,这可能与患者的临床症状密切相关。
DTI技术可以有效地反映这些改变,为轻型脑损伤的诊断和治疗提供重要的参考信息。
DTI:脑白质神经纤维束成像技术
DTI:脑白质神经纤维束成像技术
.
弥散(diffusion)是一种物理现象,是指水分子随机杂乱无章的运动。
弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI):一种无创性神经影像学方法。
目前唯一可以显示生物活体的脑白质纤维走形,定量显示脑白质微结构异常改变的磁共振成像技术。
脑白质损伤的解释机制:髓鞘的继发性退化或直接损伤。
大脑中各组织弥散指标:
评估白质纤维完整性的指标:
各向异性分数(fractional anisotropy,FA)、平均弥散率(mean diffusivity,MD)、
径向扩散系数(radial diffusivity,RD)
轴向扩散系数(axial diffusivity,AD)。
弥散指标含义:
FA:纤维束完整性
MD:轴突或髓鞘的损伤
AxD:轴突损伤
RD:髓鞘损伤
FA值的下降以及MD值的上升,表明白质的微观结构被破坏。
脑白质纤维束
联络纤维:连接一侧的大脑半球不同部位(叶与叶;回与回等)皮质的神经纤维。
钩束,扣带,上纵束,下纵束,额枕束,弓状束等。
连合纤维:连接左右脑两半球皮质的纤维。
胼胝体等。
投射纤维:联系大脑皮质与皮质下结构的上、下行纤维。
皮质脊髓束,丘脑放射束等。
风吹半夏音乐:毛不易 - 风吹半夏。
成人重度抑郁症脑白质微结构的DTI的研究
42·中国CT和MRI杂志 2024年3月 第22卷 第3期 总第173期【通讯作者】侯效芳,女,副主任医师,主要研究方向:中枢神经系统的影像诊断。
E-mail:**************DTI Study on The Microstructure of White·43CHINESE JOURNAL OF CT AND MRI, MAR. 2024, Vol.22, No.3 Total No.173头线圈扫描获取。
采用自旋回波平面成像序列采集DTI数据,扫描参数为:32个扩散方向,b=1000s/mm 2,TR 13 000ms,TE 86.1ms,翻转角度180°,47个相邻轴向切片,3mm厚度,无间隙,成像矩阵128×128,视野256 × 256mm 2。
为探讨MDD患者脑白质结构扩散特征的改变,采用Windows 软件FMRIB Software Library(FSL)。
首先,利用FSL中的脑提取工具算法从DTI数据中去除非脑组织;然后,通过梯度图像与基线b=0图像之间的仿射变换进行头部运动和涡流校正。
然后利用FSL中的dtifit工具计算扩散张量,得到各向异性分数、平均扩散系数、轴向扩散系数和径向扩散系数图。
由于各向异性分数是DTI研究中最广泛使用的,并被用作TBSS研究的惯用指标[13-14],我们在本研究中选择各向异性分数进行后续研究。
所有患者的各向异性分数图谱均与蒙特利尔神经成像研究所(MNI152)模板空间[15]对齐,使用非线性配准工具FNIRT。
使用TBSS pipeles9 (https:///fsl/fslwiki/TBSS)对MDD和健康对照组之间的各向异性分数图进行体素方面的统计分析。
所有患者的MNI空间分数各向异性图谱用于生成平均各向异性分数图谱。
然后,将所有患者的各向异性分数图谱投影到由平均各向异性分数图谱导出的脑组织框架各向异性分数图上,其阈值为0.2。
基于DTI的脑白质神经纤维跟踪技术及其应用的开题报告
基于DTI的脑白质神经纤维跟踪技术及其应用的开题报告一、选题背景在过去的几十年中,医学图像学技术得到了快速发展,使得我们能够获取人体内部组织、器官的三维结构信息。
特别是在神经疾病的诊断和治疗方面,医学图像学技术起着至关重要的作用。
近年来,基于弥散张量成像(DTI)技术的脑白质神经纤维跟踪技术逐渐崛起,成为研究神经系统结构和功能的重要手段。
基于DTI的脑白质神经纤维跟踪技术采用非侵入性的方式获取人体内部神经纤维的三维结构信息,并能够对神经纤维进行定量分析,如纤维长度、纤维束的直径和纤维的弯曲程度等信息。
此外,脑白质神经纤维跟踪技术还可以辅助神经外科手术的规划,以及评估神经系统疾病的损伤程度和治疗效果等。
二、研究目的本文旨在介绍基于DTI的脑白质神经纤维跟踪技术的基本原理、算法和应用,并探讨该技术在神经系统疾病诊断和治疗中的潜在应用价值。
三、研究内容1. 弥散张量成像(DTI)技术的基本原理及其在脑神经纤维跟踪中的应用;2. 脑白质神经纤维跟踪技术的基本算法及其优缺点;3. 脑白质神经纤维跟踪技术在神经外科手术规划中的应用;4. 脑白质神经纤维跟踪技术在脑卒中、帕金森病、脑脊髓损伤等神经系统疾病中的应用;5. 脑白质神经纤维跟踪技术的局限性及未来发展方向。
四、研究方法本文将采用文献综述的方法,收集和分析现有的基于DTI的脑白质神经纤维跟踪技术相关研究成果和应用案例,重点关注其在神经疾病诊断和治疗方面的应用。
五、预期结果本文预期将深入探讨基于DTI的脑白质神经纤维跟踪技术的原理、算法和应用,并分析其在神经疾病诊断和治疗中的潜在应用价值,为神经科学研究和神经系统疾病的诊治提供新的手段和思路。
基于弥散张量图像的白质纤维束追踪技术研究
头动和涡流校正
MRI View 3D参数
AIR的参数设置
MRI View3D可以识别各种3D图像文件格式,Analyze格式储存的每个数据 组包含2个文件,一个是包含二进制的图像资料的数据文件;另外一个为包含图 像元数据的头文件。同时可以设置图像的宽度、高度和层数以及体素的宽度、高 度和层面厚度。然后进行图像的自动配准。
弥散现象
各向同性弥散
各向异性弥散
各向同性弥散: 在外界均匀的流体中,液体分子的运动具有随机性,扩散轨迹 近似球体。
各向异性弥散: 水分子在脑白质 中 的 不同方向上的运动快慢及扩散程度有很大 的差别。
弥散加权成像
弥散加权成像(DWI)可以分析自旋质子的随机位移,主要是利用 水分子的扩散原理进行成像。
纤维追踪及可视化
纤维属性的统计分析
02
重建脑白质神经纤维有助 于疾病的诊断及手术方案
03 的选择
04
已广泛应用的MRI图像不能够
完整地观察脑白质神经纤维
弥散张量成像 的原理
1 磁共振成像原理
2 弥散现象
3
弥散加权成像 原理
4
弥散张量成像 原理
磁共振成像原理
因为氢元素在人体中含量最高,另外氢原子只有 一个质子,磁矩最强 , 所 以 磁共振成像是建立在对氢 元素的追踪上的技术。
计算分析所需的扩散参数
DtiMap面板进行张量解算
DtiMap面板可以完成弥散张量的6个分量、3个特征值和特征向量 、FA、RA、VR的计算以及FA图像的输出。
计算分析所需的扩散参数
各种纤维属性的显示
纤维追踪及可视化
纤维追踪的参数设置
在DTI Studio中,纤维追踪的一个重要特征是纤维从高于FA阈值的所 有像素重建的。在进行纤维追踪前,需要输入向量的输入文件名和FA映射 的文件名以及光纤跟踪所需的其他成像参数。在DTI Studio中有两个终止X 纤维追踪的阈值:FA和角度过渡。建议值为 FA 0.15 0.25,角度 40 - 50
磁共振功能成像DTI(2)
磁共振功能成像DTI(2)介绍又一个磁共振功能成像,DTI,是当前唯一能有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法。
在神经外科临床上已成熟应用。
作者:薛伟来源:1影1世界编辑:stari磁共振扩散张量成像技术(临床应用)11、大脑发育中的应用我们知道,出生后大脑仍继续发育、髓鞘化,2岁左右基本完成,遵循从下到上,从后到前,从中央到周围的规律进行髓鞘化。
利用DTI技术,可以定量分析不同部位脑组织的各向异性程度,显示大脑的发育过程。
在新生儿和婴幼儿的大脑白质ADC值比成人大而空间各向异性比成人小,随着大脑发育成熟,由于整体水份的减少和髓鞘化的进程,许多区域的ADC值降低、而FA值增加,并且一些区域的改变要明显早于传统MRI的T1WI和T2WI的信号改变,被认为是前髓鞘化的表现。
DTI显示不同年龄儿童胼胝体的纤维束发育情况许多发育迟缓的儿童,尽管MRI平扫未见明显异常,但在DTI图像上存在多处白质纤维通路FA值下降而平均ADC增加的区域,为这一类疾病的诊断提供了影像学依据。
1脑肿瘤应用DTI可以定量分析肿瘤组织特点以鉴别肿瘤的级别,鉴别正常的白质纤维、水肿及肿瘤区域;显示神经纤维束与脑肿瘤的关系,使临床外科医生可以在术前、术中更清楚掌握肿瘤和白质纤维的情况,使手术方案更加可靠安全,并评估预后,这是DTI技术最有临床价值和应用的前景。
有学者利用FA图和彩色张量图将肿瘤和白质纤维的关系分为4种模式。
模式I:患侧纤维的FA值相对于对侧正常或轻微降低(降低<25%)同时纤维的位置或/和方向发生改变。
模式I,为肿瘤挤压周围纤维移位,提示肿瘤为良性或侵袭性不强的恶性肿瘤模式II:患侧纤维FA值相对于对侧明显降低(>25%),同时纤维位置和方向正常。
模式II提示瘤周发生水肿,但不排除有肿瘤侵入。
模式III:患侧纤维FA值相对于对侧明显减低,同时纤维的走向发生改变。
模式III提示瘤周纤维被肿瘤侵入模式IV:患侧纤维显示各向同性或近似同性,无法看出走行方向。
磁共振弥散张量成像(DTI)
磁共振弥散张量成像(DTI)弥散张量成像(DTI),是一种描述大脑结构的新方法,是磁共振成像(MRI)的特殊形式。
举例来说,如果说磁共振成像是追踪水分子中的氢原子,那么弥散张量成像便是依据水分子移动方向制图。
弥散张量成像图(呈现方式与以前的图像不同)可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接,引导进行大脑手术。
它还可以揭示同中风、多发性硬化症、精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化。
扩散( diffusion)是指热能激发使分子发生的一种微观、随机运动,又称布朗运动。
人体组织结构不同会导致水分子扩散运动在各方向上所受限制的差异,如果水分子在各方向上的限制性扩散对称,就称之为各向同性扩散( isotropic diffusion);若水分子在各方向上的限制性扩散不对称,则称之为各向异性扩散( anisotropic diffusion)。
各向异性扩散在人体组织中普遍存在,以脑白质神经纤维束最为典型,表现为沿神经纤维长轴方向的水分子扩散较自由,而在与神经纤维长轴垂直方向上的水分子的扩散则受细胞膜和髓鞘的限制。
如果在6个以上方向施加扩散敏感梯度场,则可检测每个体素水分子扩散的各向异性,该技术称扩散张量成像( diffusion tensor imaging,DTI),可以反映白质纤维束走向在神经科学研究中发挥着重要的作用。
通过DTI分析,可以推断出每个体素的分子的平均扩散率(MD)或表观扩散系数(ADC)、分数各向异性(FA)、轴向扩散率(沿扩散主轴的扩散速率AD)和径向扩散率(RD)。
相关概念1、扩散系数(diffusion coefficient, DC):表示单位时间内分子自由扩散的范围。
2、扩散敏感因子b值(b value):是反映MRI各成像序列(如SE、FSE、EPI)对扩散运动表现的敏感程度,体现成像序列检测扩散的能力。
3、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC):描述磁共振扩散加权成像中不同方面水分子扩散运动的速度和范围。
《2024年轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》范文
《轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》篇一一、引言轻型创伤性脑损伤(mTBI)是一种常见的神经系统疾病,常因外力撞击或摔倒等意外事故导致。
尽管mTBI的病情相对较轻,但患者仍可能出现头痛、头晕、记忆力减退等长期症状,对患者的日常生活产生严重影响。
近年来,随着医学影像技术的不断发展,脑白质纤维束扩散张量成像(DTI)技术在脑部疾病诊断和治疗中得到了广泛应用。
本研究旨在利用DTI技术对轻型创伤性脑损伤患者的脑白质纤维束进行深入研究,以期为mTBI的诊断和治疗提供新的思路和方法。
二、研究方法本研究采用DTI技术对轻型创伤性脑损伤患者的脑白质纤维束进行成像研究。
具体步骤如下:1. 纳入标准:选取轻度头痛、头晕、记忆力减退等症状的轻型创伤性脑损伤患者,并排除其他神经系统疾病和严重颅脑损伤患者。
2. DTI数据采集:采用高场强磁共振扫描仪进行DTI数据采集,包括扩散张量成像序列和常规MRI序列。
3. 数据处理与分析:利用专门的DTI软件对采集的数据进行处理和分析,包括纤维束追踪、纤维束可视化、扩散参数计算等。
4. 对照组设置:选取健康志愿者作为对照组,进行相同的DTI数据采集和处理。
三、研究结果1. 脑白质纤维束改变:与健康对照组相比,轻型创伤性脑损伤患者的脑白质纤维束出现明显的改变,包括纤维束断裂、稀疏和异常连接等。
2. 扩散参数变化:通过DTI技术计算得到的扩散参数(如各向异性指数、平均扩散率等)在轻型创伤性脑损伤患者中也有显著变化,与健康对照组存在明显差异。
3. 脑区损伤分析:结合DTI成像结果和常规MRI序列,可以对轻型创伤性脑损伤患者的脑区损伤情况进行详细分析,为诊断和治疗提供依据。
四、讨论本研究利用DTI技术对轻型创伤性脑损伤患者的脑白质纤维束进行了深入研究,发现患者在脑白质纤维束和扩散参数方面均存在明显改变。
这些改变可能与mTBI的发病机制和病程发展密切相关。
DTI技术能够无创地评估脑白质纤维束的完整性和连接情况,为轻型创伤性脑损伤的诊断和治疗提供了新的思路和方法。
DTI技术在_non-NPSLE患者脑白质微结构变化中的研究
·31CHINESE JOURNAL OF CT AND MRI, JUN. 2023, Vol.21, No.06 Total No.164【第一作者】张 鹏,男,住院医师,主要研究方向:神经系统功能磁共振研究。
E-mail:****************【通讯作者】夏建国,男,主任医师,主要研究方向:神经系统功能磁共振研究。
E-mail:*******************.cnThe Study of DTI Technology in the Change Copyright ©博看网. All Rights Reserved.32·中国CT和MRI杂志 2023年06月 第21卷 第06期 总第164期据(扫描参数:重复时间(TR)14100ms,回波时间(TE)113ms,层数 70,方向 30,视野(FOV)256mm×256mm,体素大小2×2×2mm。
)。
1.3 数据处理 图像后处理:1、DTI弥散参数解算:数据预处理后,获取FA图;2、图像配准;3、利用FSL软件对两组间DTI弥散参数进行置换检验,置换次数为5000以上,以P<0.05作为统计检验水准,加入TFCE选项进行I类错位校正;两组间有统计学差异的区域通过FSL Viewer工具呈现。
1.4 统计学分析 一般资料:采用SPSS.25统计软件对患病组与健康对照组年龄、性别、受教育程度、神经精神学量表等进行分析处理,符合正态分布的计量资料采用独立样本t检验,不符合正态分布的计量资料采用非参数检验。
影像学数据:使用FSL软件将差异脑区的FA值提取出来,采用Spearman分析探讨差异脑区的FA值与神经精神量表、临床指标之间的相关性,P <0.05认为有相关性。
2 结 果 一般资料:结果显示两组之间变量均符合正态分布,采用独立样本t检验。
两组之间年龄、教育程度差异不具有统计学意义(P >0.05);两组间MMSE量表评分差异具有统计学意义(P <0.05),见表1。
《2024年轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》范文
《轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》篇一摘要:本研究采用扩散张量成像(DTI)技术,对轻型创伤性脑损伤(mTBI)患者的脑白质纤维束进行深入研究。
通过分析DTI图像,探讨mTBI后脑白质纤维束的扩散特性变化,以期为mTBI 的诊断、治疗及预后评估提供参考依据。
一、引言轻型创伤性脑损伤(mTBI)是一种常见的颅脑外伤,其发病机制和病理生理过程尚未完全明确。
随着医学影像学技术的发展,尤其是扩散张量成像(DTI)技术的应用,为研究mTBI的脑结构改变提供了新的手段。
DTI是一种磁共振成像技术,能够无创地反映脑白质纤维束的微观结构及功能连接,对于研究脑损伤后的脑白质纤维束变化具有重要意义。
二、研究目的与意义本研究旨在利用DTI技术,观察轻型创伤性脑损伤患者脑白质纤维束的扩散特性变化,探讨mTBI后脑白质纤维束的损伤机制,为临床诊断、治疗及预后评估提供参考依据。
同时,通过深入研究,期望能够为mTBI的康复治疗和预防提供新的思路和方法。
三、研究方法1. 研究对象:选取轻型创伤性脑损伤患者及健康对照组。
2. DTI成像技术:利用高场强磁共振扫描仪进行DTI扫描,获取脑白质纤维束的扩散张量图像。
3. 数据处理与分析:采用专门的DTI后处理软件,对获取的图像进行处理和分析,提取相关参数。
4. 统计方法:采用SPSS软件进行统计分析,比较mTBI患者与健康对照组的DTI参数差异。
四、实验结果1. DTI参数变化:与健康对照组相比,mTBI患者脑白质纤维束的DTI参数(如各向异性分数、表观扩散系数等)存在显著差异。
2. 脑白质纤维束损伤特点:mTBI后,脑白质纤维束出现扩散张量异常,主要表现为纤维束断裂、连接稀疏等。
3. 相关性分析:DTI参数与mTBI患者的临床症状、病程及预后存在一定的相关性。
五、讨论本研究发现,轻型创伤性脑损伤患者脑白质纤维束的DTI参数存在显著变化,这可能与mTBI的发病机制和病理生理过程有关。
基于3.0T磁共振DTI的首发青少年精神分裂症患者脑白质纤维束结构变化研究
12·中国CT和MRI杂志 2022年06月 第20卷 第06期 总第152期【通讯作者】王艳菊Study on the Structure Changes of Copyright©博看网 . All Rights Reserved.·13CHINESE JOURNAL OF CT AND MRI, JUN. 2022, Vol.20, No.06 Total No.152病程(5.95±3.38)个月,受教育程度4~9年,平均受教育程度(6.10±2.21)年。
对照组60例,男32例,女28例,年龄10~16岁,平均年龄(13.32±2.10)岁,受教育程度4~9年,平均受教育程度(6.26±2.10)年。
1.2 方法 磁共振平扫:采用美国GE公司3.0T磁共振成像系统,患者取仰卧位,逐渐放松佩戴耳塞,在患者头部两侧加海绵减少头部活动;首先行常规扫描,T 1WI、T 2WI和快速液体衰减翻转恢复序列(fast fluid decay reversal recovery sequence,FLAIR)扫描,扫描参数:T 1FLAIR:重复时间1934ms、回波时间22.2ms、激发次数2、反转时间750ms、反转角900、视野24cm×24cm、层厚6cm、间距2cm、矩阵320×224、扫描时间122s;T 2WI:重复时间4600ms、回波时间121.1ms、激发次数2、视野24cm×24cm、层厚6cm、间距2cm、矩阵448×448;T 2FLAIR:重复时间8600ms、回波时间123.1ms、激发次数1、反转时间2100ms、反转角900、视野24cm×24cm、层厚6cm、间距2cm、矩阵256×192、扫描时间121s;冠状位T 2WI:重复时间5500ms、回波时间109.5ms、激发次数2、视野24cm×18cm、层厚4cm、间距1cm、矩阵320×224、扫描时间61s。
联合应用VBM和DTI磁共振图像处理技术对帕金森病轻度认知障碍患者脑结构及白质纤维改变的研究
脑结构及白质纤维改变的研究
01 引言
03 研究结果
目录
02 研究方法 04 参考内容
联合应用VBM和DTI磁共振图像处理技术对帕金森病轻度认知障碍患者脑结构 及白质纤维改变的研究
引言
帕金森病是一种常见的神经系统疾病,主要影响中老年人的运动功能。轻度 认知障碍(MCI)是指介于正常衰老和痴呆之间的一种认知状态,是痴呆的早期 阶段。研究表明,帕金森病患者往往伴随着认知功能的下降,而这种下降可能是 由于大脑结构的改变和白质纤维的损伤所致。因此,本次演示将联合应用VBM和 DTI磁共振图像处理技术,对帕金森病轻度认知障碍患者脑结构及白质纤维改变 进行研究,为早期诊断和防治提供策略。
因此,早期诊断和防治帕金森病轻度认知障碍的关键在于监测大脑结构和白 质纤维的改变,并及时采取有效的治疗措施。这对于延缓病情进展、提高患者生 活质量具有重要意义,也为未来的研究提供了新的方向。
参考内容
阿尔兹海默病(AD)是一种慢性神经退行性疾病,主要表现为记忆力下降、 认知能力减退等症状。轻度认知障碍(MCI)是介于正常衰老和AD之间的过渡状 态,具有转化为AD的高风险。在这篇文章中,我们将探讨如何利用磁共振影像技 术(MRI)研究轻度认知障碍和阿尔兹海默病脑形态异常。
二、磁共振影像技术在阿尔兹海 默病和轻度认知障碍研究中的应 用
磁共振影像技术是一种非侵入性成像技术,能够无创地观察大脑结构和功能。 在阿尔兹海默病和轻度认知障碍研究中,MRI广泛应用于脑形态测量、神经纤维 追踪、功能连接等方向。
1、结构MRI
结构MRI是研究阿尔兹海默病和轻度认知障碍脑形态异常的主要手段。通过 对大脑进行高分辨率成像,可以精确测量海马、颞叶、顶叶等区域的体积和形态。 研究发现,阿尔兹海默病和轻度认知障碍患者大脑这些区域的体积减小,形态异 常。
dtidwi]dti(弥散张量成像)简介及原理
[DTI/DWI]DTI(弥散张量成像)简介及原理磁共振弥散张量成像技术是利用水分子的弥散各向异性进行成像,可用于脑白质纤维研究,常用扫描技术包括单次激发平面回波成像(EPI),线阵扫描弥散成像, 导航自旋回波弥散加权成像(LSDI),半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像等.每种成像技术各有其优缺点,EPI扫描时间短,图像信噪比高,但存在化学位移伪影、磁敏感性伪影、几何变形;LSDI精确度高,几乎无伪影及变形,但扫描时间过长;导航自旋回波弥散加权成像运动伪影少,但扫描时间长;半傅立叶探测单发射快速自旋回波成像扫描时间短,但图像模糊.综合比较,单次激发平面回波成像是用于临床研究较适宜的方法.(引自%26lt;%26lt;医学影像学杂志%26gt;%26gt;2006年04期王海燕, 赵斌, 于富华) 1827 Robert Brown 首次发现弥散现象1950 Hanh 从理论上提出用自旋回波测量水分子弥散过程的方法1985 Taylor 和Bushel 首次实现磁共振弥散成像1986 Denis LeBihan 首次将磁共振弥散成像应用于活体1990 Michael Moseley 发现弥散成像在早期脑缺血诊断中的价值1996 首次实现人脑弥散张量成像1999首次实现人脊髓弥散张量成像一、弥散张量成像的基本原理弥散张量成像(DTI)是利用弥散加权成像技术改进和发展的一项新技术,弥散张量不是平面过程,以三维立体角度分解,量化了弥散各向异性的信号数据,使组织微结构更加精细显示,弥散需要用张量显示,扫描应用多个梯度场方向,现用6-55个方向。
DTI:弥散具有方向依靠性,分子向各个方向弥散的距离不相等,则成为各向异性(anistrophic)。
而DWI则为水分子弥散的方向相一致,即相同性。
弥散张量成像的原理:在完全均质的溶质中,分子向各方向的运动是相等的,此种弥散方式为各向同性(isotrophic),其向量分布轨迹成一球形,而另一种弥散是在非均一状态中,分子向各方向运动具有方向依靠性,分子向各方向弥散的距离不相等,称为各向异性(anisotrophic),其向量分布轨迹成一椭圆形。
DTI对脑白质疏松症诊断价值研究
DTI对脑白质疏松症诊断价值研究随着MRI神经影像技术的广泛应用和分辨率的提高,脑白质改变的检出率不断增多,脑白质疏松症是由多种原因引起的脑白质异常,Hachinski等【1】1987年首先提出的这一影像学术语。
白质疏松症是老年人的常见病及多发病,而DTI技术对于脑白质疏松症的诊断,无论从发病的部位,还是病变的特点,都非常的准确;在许多的医院,应用常规的MRI序列,诊断此病,并不难,但是对于早期患者的海马部、胼胝体等的脑白质的损害,常规的MRI序列,有一定的局限性,无法做出准确的诊断,但是DTI对于以上部位的白质损害的早期诊断,已经非常准确,正好是对常规MRI技术的弥补。
我相信,经过我耐心的收集、整理、对比、归纳、总结、分析临床资料及影像学资料,DTI对于脑白质疏松症的诊断研究一定会有心的见解,一定能成为其他同行诊断白质疏松症,提供有用的参考资料。
脑白质疏松症主要位于脑白质,特别是脑室周围的深部的白质,该区域是由穿支动脉供血,很少或完全没有侧支循环,而且要经很长的距离才终止到脑室壁附近,这种解剖学特点决定了该区域脑白质最易受到缺血影像【2】,脑白质疏松症,是发生在双测的侧脑室周围、半卵圆中心等部位的常见病,随着现在的MRI技术的应用,对于改变的发现,起到了重要的作用,改变的诊断,不应完全靠影像学,还应该结合相关的临床症状。
患有脑白质疏松症的患者,一般的症状是:认知功能障碍、运动功能障碍、性格改变等。
扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)及扩散纤维束成像(diffusion tensor tracking,DTT)技术,是目前惟一能在活体三维显示白质纤维束的无创性成像方法。
它利用组织中水分子扩散运动存在各向异性的原理,从多个方向对其进行量化,从而反应活体组织细微结构和功能的改变。
扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是在扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)基础上发展的新技术,DTI通过检测神经组织中水分子的运动状态,可反映组织结构的完整性和在不同病理条件下结构变化的信息,反映白质纤维束的空间方向性和完整性。
DTI摘要
基金项目:南京航空航天大学专项科研项目(NO.1003-56V1075)通讯作者:陶玲,女,汉,副教授,博士Email :taoling@ 基于DTI 的脑白质神经纤维跟踪技术研究(南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系,南京 210016)大脑白质纤维是指位于两侧大脑半球皮质和基底核之间的大脑组织,又称髓质,是由进出大脑半球和联络两侧半球的神经纤维组成[1]。
常规的磁共振成像虽然可以显示大脑白质和灰质之间的差别,但不能显示大脑白质纤维的走行方向,因此也就不能提供完全的白质纤维的解剖信息。
以往有关大脑白质纤维束的研究主要依赖于活体动物的大脑组织或尸体解剖研究。
弥散张量成像DTI 反映了大脑白质纤维束中水分子弥散的方向依赖特性,其FA (fractional anisotropy ,各向异性分数)图像可以显示大脑白质纤维的结构和各向异性特征,DTI 是目前活体显示神经纤维束轨迹的唯一方法。
通过DTI 纤维束追踪技术,可了解病变造成的白质纤维束受压移位、浸润与破坏,有助于理解正常脑功能和多种影响脑功能的病理过程[2-4],为病变的诊断与鉴别诊断提供更多信息,为手术方案的制定,术后随访提供依据。
目前存在很多跟踪算法,大致可分为两种方法:基于张量域算法和基于统计学算法。
基于张量域的纤维跟踪算法主要是利用局部张量信息进行纤维跟踪,DTI 能产生每个体素的优选扩散方向,空间上每个点张量的排列被称为张量域。
最初,进行纤维跟踪是由一条纤维上的某点开始,计算该点的最大特征向量,沿该向量方向跟踪一段距离之后,再以轨迹上新的一点作为开始点,将这些点连接起来,就可以显示被跟踪的纤维。
常见的几种基于张量域的跟踪算法如下:流线型跟踪(Streamline Tracking ,STT )算法 连续跟踪纤维一致性FACT(fiber assignment by continuous tracking)算法 统计型纤维跟踪算法与张量型纤维跟踪算法的本质区别在于,它不使用或不直接使用弥散张量D 的主弥散方向信息,而是利用整个弥散张量D 的信息。
DTI原理及应用
DTI原理及应用DTI即Diffusion Tensor Imaging(扩散张量成像),是一种在神经科学中应用广泛的非侵入性成像技术,用于观察和研究大脑的白质结构。
它基于磁共振成像(MRI)技术,通过测量水分子沿着神经纤维束的扩散来揭示神经纤维束的方向、连通性和组织微观结构。
DTI技术已经在神经科学研究、脑康复、精神疾病、癫痫以及脑肿瘤研究等领域发挥了重要的作用。
DTI的原理基于水分子在不同的方向上的扩散率不同。
在白质中,神经纤维束通常沿着一定的方向排列,而水分子在这些方向上的扩散速度较快。
利用DTI技术,可以获取大脑中不同区域水分子的运动轨迹,从而反映出神经纤维束的走向和连通性。
DTI技术的应用广泛。
首先,它可以用于大脑连接图谱的构建。
通过对多个体的DTI数据进行研究分析,可以揭示大脑内不同区域之间的结构连接方式,构建连接矩阵,进而构建大脑的连接图谱,为研究人类脑网络提供了有力工具。
此外,DTI还被广泛应用于脑康复研究。
神经纤维束的损伤或断裂与大脑功能丧失相关,在脑卒中、脑外伤和神经退行性疾病等疾病的康复中,DTI可以用来评估大脑神经纤维束的完整性和连通性,帮助研究人员制定适当的康复方案。
此外,DTI还在精神疾病研究中发挥了重要作用。
通过比较精神疾病患者与正常人群之间的DTI图像,可以发现一些精神疾病的特征性差异,为疾病的早期诊断和治疗提供依据。
DTI还广泛应用于癫痫和脑肿瘤等疾病的研究。
癫痫是一种神经系统疾病,往往与白质神经纤维束的损伤相关。
通过DTI技术可以评估癫痫患者的神经纤维束损伤情况,为临床诊断提供依据。
对于脑肿瘤的研究,DTI可以帮助局部病变的分布、侵袭性以及在手术中的规划等提供定量信息。
总之,DTI技术在神经科学研究以及神经疾病的诊断和治疗中发挥着重要作用。
通过DTI技术,可以非侵入性地观察到大脑白质的结构和连接方式,为揭示大脑功能和疾病机制提供了新的手段。
随着技术的不断发展,DTI在临床和科研中的作用将会更加深入,为我们对大脑的认识提供更多的线索。
Science子刊:利用DTI和NODDI纵向研究揭示轻度脑外伤后的白质微结构改变
Science子刊:利用DTI和NODDI纵向研究揭示轻度脑外伤后的白质微结构改变能够检测轻度脑外伤(mTBI)后的白质(WM)病理,并预测长期结果的神经成像生物标记物是改善护理和开发治疗方法所必需的。
本文利用弥散张量成像(DTI)和近期新兴的神经突方向离散度和密度成像(NODDI)对mTBI后的WM微观结构进行了横断面研究和纵向研究,并将其与神经心理指标进行了相关性分析。
在横截面研究中,早期分数各向异性的减小和平均扩散系数的增加对应于NODDI中WM区域自由水含量的升高。
这种自由水升高的情况在早期脑震荡后症状的患者亚组中更为广泛。
长期纵向的WM改变包括NODDI中的轴突密度下降,表征了弥漫性轴索损伤所致的轴突变性。
因此,相比于DTI,NODDI能够更加清晰地表征弥漫性轴索损伤,是一种比DTI更敏感、更特异的检测mTBI所致的WM微结构改变的生物标志物,在对mTBI 的诊断、预后和治疗监测中值得进一步研究。
本文发表于Science Advances杂志。
Stroke:成人烟雾病外观正常的脑实质的微结构损伤及其与神经认知功能障碍引言尽管越来越多临床前研究和人类研究的证据表明,mTBI会导致WM显微结构的轴索损伤,从而影响长期的认知、神经精神和社会功能领域,但缺乏可靠的客观工具来测量这种病理。
即使是专业的护理人员,也普遍认为mTBI患者在创伤事件发生后不久就会恢复到病前的功能水平。
而这往往会导致这些患者在急性创伤后没有得到适当的后续护理。
DTI是目前世界上应用最广泛的研究中枢神经系统(CNS)WM显微结构特征的技术。
对mTBI的DTI研究表明,mTBI后微结构的WM破坏可能导致神经认知和行为障碍。
然而,传统的DTI 度量指标,如平均扩散系数(MD)和分数各向异性(FA),仅能在统计学上基本描述扩散情况,并不直接与下属组织的具有生物物理意义的参数相对应。
此外,DTI假定水分子在组织内以自由非限定的形式进行高斯扩散,因此对WM微结构的复杂性不敏感。
脑卒中后白质纤维重塑的DTI研究进展
组 织 各 向异 性 程 度 . 与 白质 纤 维 完 整 性 有关 : 平 均 扩散率 ( me a n d i f f u s i v i t y , MD) 为各 方 向扩 散 系数 的
均值 , 代 表 整 体 扩 散 运 动快 慢 ; 另有 研 究 使 用 本 征 值( , , ) 来 描述 扩散 的方 向特征 。 为纵 向扩散 系数 ( a x i a l d i f f u s i v i t y , ∥ ) , ( 入 2 + ) / 2为横 向扩 散 系 数( r a d i a l d i f f u s i v i t y , ) , 两 者 可 能分 别 与 轴 突 ( 入 ∥ ) 和 髓鞘 ( 入. ) 的性 状有关 。但 在脑 不 同结构 和病 理状
中后 的 神 经 功 能 恢 复 , 降 低 致 残 率 。扩 散 张 量 成 像 ( D T I ) 是 一种可无创 、 动 态 观 察 卒 中后 脑 内 白质 纤 维 微 观 结 构 改
变 的影像学手段 。 就D T I 用 于 脑 卒 中后 脑 内不 同结 构 水 平 的 白质 纤 维 重 塑 方 面 的 研 究 进 展 及 其 局 限 性 和 方 法 学 发
据 进行 白质 纤 维成 像 , 能 用 以观察 特 定 白质 纤 维束 的走行 及完 整 性 。早期 D T I 主要 用 于反 映卒 中后神
基 于组 织 中水 分 子扩 散 运 动测 量 的 成像 方 法 , 可无 创 监 测 脑 组 织 微 结 构 及 纤 维 束 解 剖 连 接 的改 变 l 4 1 , 为 揭 示 卒 中后 白质纤 维 动 态 重 塑 的过 程 提 供 了有 效 手 段 。D T I已经 逐 渐用 于 观察 脑 卒 中后 不 同脑 结
《2024年轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》范文
《轻型创伤性脑损伤脑白质纤维束扩散张量成像研究》篇一一、引言随着医学影像技术的不断发展,轻型创伤性脑损伤(mTBI)的诊断和治疗逐渐受到广泛关注。
脑白质纤维束作为大脑神经网络的重要组成部分,其损伤对患者的认知功能和日常生活能力具有重要影响。
近年来,扩散张量成像(DTI)技术为研究脑白质纤维束提供了新的视角。
本文旨在通过DTI技术,探讨轻型创伤性脑损伤后脑白质纤维束的扩散特性及其变化规律,为临床诊断和治疗提供更多依据。
二、方法本研究采用DTI技术,对轻型创伤性脑损伤患者进行脑白质纤维束的成像研究。
具体方法包括:1. 实验对象:选取轻型创伤性脑损伤患者及健康对照组,进行DTI扫描。
2. 数据采集:使用MRI设备进行DTI扫描,获取各被试者的扩散张量图像。
3. 数据处理:利用专门的DTI软件进行图像处理,分析脑白质纤维束的扩散特性。
4. 统计分析:对处理后的数据进行统计分析,比较轻型创伤性脑损伤患者与健康对照组的差异。
三、结果1. 脑白质纤维束扩散特性变化:研究发现,轻型创伤性脑损伤后,脑白质纤维束的扩散特性发生明显变化,主要表现为部分纤维束的扩散系数增加,部分纤维束的各向异性降低。
2. 脑白质纤维束损伤部位:通过DTI成像,我们发现轻型创伤性脑损伤患者脑白质纤维束损伤主要位于额叶、颞叶和枕叶等区域。
3. 轻型创伤性脑损伤患者与健康对照组比较:与健康对照组相比,轻型创伤性脑损伤患者在DTI图像上表现出明显的纤维束异常,这可能与患者的认知功能和日常生活能力受损有关。
四、讨论本研究通过DTI技术,探讨了轻型创伤性脑损伤后脑白质纤维束的扩散特性及其变化规律。
研究发现,轻型创伤性脑损伤后,脑白质纤维束的扩散特性发生明显变化,这可能与患者的认知功能和日常生活能力受损有关。
因此,DTI技术为研究轻型创伤性脑损伤的病理生理机制提供了新的途径。
此外,本研究还发现轻型创伤性脑损伤患者脑白质纤维束损伤主要位于额叶、颞叶和枕叶等区域,这些区域是大脑神经网络的重要组成部分。
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医用生物力学 2006年9月 第21卷 第3期Journal of Medical Biomechanics, Vol. 21 No. 3, September 2006192文章编号:1004-7220(2006)03-0192-06收稿日期:2006-07-31基金项目:国家自然科学基金(60473128)作者简介:邱明国(1970 -),男,博士,副教授,研究方向:断层影像解剖及脑功能成像研究通讯作者:张绍祥(1957-), 男, 教授, 博士生导师, Tel: (023)68752201; E-mail: zhangsx@应用DTI 技术对人脑白质纤维束的初步研究邱明国1,王健2,谢兵2,巫北海2,张绍祥1(1. 第三军医大学解剖学教研室,重庆市计算医学研究所,重庆 400038;2. 西南医院放射科,重庆 400038)摘要: 目的 建立扩散张量纤维束成像对人脑白质纤维的显示方法,并应用中国数字化可视人体数据进行对照观察,验证扩散张量成像(DTI)方法的可靠性。
方法 选择5名健康志愿者进行DTI 成像,采用DtiStudio 软件进行分析处理, 重建出部分各向异性(FA)图、容积比(VR)图、相对各向异性(RA)图、表面扩散系数(ADC)图以及二维彩色张量图。
应用中国数字化可视人体数据集断面图像、FA 图及彩色FA 图进行对照观察,利用fiber tracking 纤维跟踪软件及3D MRI 软件进行三维重建显示脑内主要白质纤维束,辨认脑内白质纤维束的位置、形态。
结果 应用DTI 纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,包括联络纤维如弓形纤维、钩束、扣带束、上纵束和下纵束,连合纤维如胼胝体、前连合和穹隆,投射纤维如锥体束、视放射、内侧丘系等。
DTI 纤维束成像结果与已知解剖知识、中国可视化人体断面图像具有很好的一致性。
结论 应用DTI 纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,其结果与中国可视化人体断面图像、已知解剖知识是一致的,应用DTI 纤维束成像研究脑内纤维连通性是可靠的。
关键词: 扩散张量成像;数字化人体;白质;纤维束成像中图分类号: R318.01; R322; Q-334 文献标识码: APrimary study of the white matter fibers in human brain by usingdiffusion tensor imagingQIU Ming-guo 1, WANG Jian 2, XIE Bing 2, WU Bei-hai 2, ZHANG Shao-xiang 1. (1. Department of Anatomy, ThirdMilitary Medical University; 2. Department of Radiology, Southwest Hospital, Chongqing 400038, China)Abstract: Objective T o display the three dimensional architecture of the white matter fibers in human brain by usingdiffusion tensor tractography, and to investigate the reliability of DTI by comparing with the Chinese visual human dataset.Methods Diffusion tensor imaging was performed with five volunteers, and the data were processed with DtiStudiosoftware to reconstruct the FA, 1-VR, RA, ADC and the color FA map. The reconstructed FA and color FA map werecompared with the sectional images of the Chinese visual human dataset, and the white matter fibers in brain werevisualized by using tractography software and 3D MRI software. Results The three dimensional architecture of whitematter fibers could be clearly visualized on diffusion tensor tractography, including association fibers as the arcuatefibers, the uncinate fascicules, the cingulum, the superior and inferior longitudinal fasciculi; the commissural fibers ascorpus callosum, anterior commissure and fornix; the projection fibers as the pyramidal tract, the visual radiation and themedial lemniscuses. The fibers displayed by diffusion tensor tractography were well consistent with the sectionalimages of the Chinese visual human dataset and the known anatomy. Conclusion The method is a reliable way forstudying the fiber connectivity in human brain.Key words: Diffusion tensor imaging; Digitial human; White matter; Tractography 扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)是近年来发展起来的一项磁共振新技术,可以在活体无创伤显示脑内白质纤维束走行,反映白质纤维束的病理状态及其与邻近病变的解剖关系[1, 2]。
既往应用大DOI:10.16156/j.1004-7220.2006.03.006邱明国,等. 应用DTI技术对人脑白质纤维束的初步研究QIU Ming-guo, et al. Primary study of the white matter fibers in human brain by using diffusion tensor imaging193体解剖、断层解剖等方法都难以准确显示脑白质纤维束的三维形态结构,单纯依靠人工方法对可视人数据集中的脑白质纤维进行分割也很困难[3]。
本文利用扩散张量成像技术取得的活体脑功能图像,在对正常人的DTI图像分析基础上,应用中国数字化可视人体数据对照观察,探索建立人脑白质纤维的显示方法,并验证DTI方法的可靠性。
1 材料和方法1.1 DTI图像数据获取选择正常健康成年男性志愿者5例,无任何神经系统症状和体征,MRI平扫正常。
采用Siemens 1.5T M R扫描仪,梯度场40mT/m,切换率200mT/m/ms。
使用扩散敏感单次激发回波平面成像序列进行轴位扫描,扫描参数为:TR=8100ms, TE =106ms, FOV=230mm×230mm,在相位编码方向上重复取样率为38%,128×128矩阵,3mm层厚,无间隔,总计获取40层图像,信号10次平均。
使用2个弥散权重,b值分别为0和1000s/mm2,在6个各向同性方向上分别施加扩散敏感梯度,总采集时间7min 30s。
1.2 图像处理采用DtiStudio软件(由Susumu Mori和Hangyi Jiang 博士惠赠)对DTI图像进行分析处理,由软件自动重建出部分各向异性(fractional anisotropy, FA)图、容积比(volume ratio, VR)图、相对各向异性(relative ani sot r opy,R A)图、表观扩散系数(apparent diffusion coefficients,ADC)图以及彩色FA图。
应用中国数字化可视人体数据集[3],选取头部横、冠、矢状断面图像,铣切层厚为0.2mm,各断面图像摄影分辨率为3072×2048像素,每个断面图像文件大小为36MB。
将断面图像、FA图及彩色FA图进行对照观察,辨认脑内白质纤维束的位置、形态。
观察DTI显示的白质纤维束的形态、位置、起点、止点和走行,并与经典解剖学描述比较,观察二者的异同。
利用fiber tracking纤维跟踪软件重建脑内主要白质纤维束,在跟踪连合纤维时,采用“or”功能选取多个ROI,以便尽量完整显示这些纤维;在跟踪投射纤维、联合纤维时我们采用软件中的“and”功能,设置2个ROI,第2个ROI放置在距离第1个ROI一定距离处,这样就可以显示同时经过2个ROI的纤维束,并将通过第1个ROI的但不想要的纤维束排除。
适当调整控制参数FA阈值、角度阈值等,以防止纤维误入灰质或脑脊液内。
利用3D MRI软件将跟踪纤维进行三维重建显示,并显示多个纤维束在脑内的空间关系。
2 结果2.1 正常FA 图与可视化人体断面图像对照观察在FA 图中可辨认出大多数白质内主要的纤维束。
FA、RA和VR图均可提供很好的灰白质对比度,以FA图最佳。
在正常DTI的FA图上,正常白质表现为高信号,可辨认出脑白质内主要纤维束的走行,如胼胝体、内囊、外囊、锥体束等。
二维伪彩色张量图在显示白质形态的同时可以通过红、蓝、绿色提供白质纤维走行方向的信息,在横断位伪彩色张量图像可清楚地显示胼胝体、内囊及外囊等白质纤维,红色表示左右走行的纤维,绿色表示前后走行,蓝色表示上下走行。
在横轴位上,经半卵园中心层面可见放射冠在彩色张量图上为蓝色,其外侧为皮层下U形纤维,经底节区层面显示胼胝体膝部、压部在伪彩色FA图上为红色,内囊前肢为绿色,内囊后肢(锥体束)呈蓝色,外囊及最外囊纤维不能分开(图1)。
经大脑脚层面可显示视放射、下纵束,锥体束位于大脑脚的前外侧。