磁共振扩散张量成像评价缺血性脑梗死神经功能恢复的临床应用研究

【摘要】第一部分扩散张量成像在正常成人脑组织的成像特征及参数分析目的：研究正常成人脑组织磁共振扩散张量成像参数平均扩散系数（DCavg）值及部分各向异性（FA）值的特征和差异，并分析不同时间点DCavg值及FA值的稳定性、白质纤维示踪术（DTT）图像重建的一致性和可重复性。研究对象与方法：应用3.0T超导型磁共振扫描仪对10名正常成年志愿者（男4名，女6名，平均年龄26.7±1.62岁。进行头颅MRI平扫及DTI检查，10名志愿者均行三次DTI检查，第一次为当天中午12:00pm，第二次为当天下午6：00pm，第三次为8周后任意时间点。由指定的两名副主任医师重建出DCavg及FA参数图，选取双侧对称的大脑脚、内囊前肢、内囊后肢、丘脑及半卵圆中心共5个感兴趣区（ROI）。并测量相应区域双侧灰、白质的DCavg值及FA值。对测量数据进行正态性检验，对满足正态分布的数据进一步进行方差齐性检验，根据正态性检验、方差齐性检验的结果对同一部位两侧、不同部位、同一部位不同性别间及三次不同扫描时间点DCavg值和FA值，采用方差分析或非参数检验，分析两种参数值在同一部位两侧之间、不同部位之间及不同性别之间的差异，并分析不同时间点DTI扫描结果的差异，p值<0.05认为差异具有统计学意义。结果：1左侧内囊后肢DCavg值大于右侧内囊后肢（p=0.038），其余部位两侧DCavg值和FA值的差异无统计学意义（p>0.05）。25个不同部位的DCavg值差异无统计学意义（p>0.05）；5个不同部位的FA值存在差异，从大到小依次为大脑脚、内囊后肢、内囊前肢、半卵圆中心及丘脑。3女性志愿者大脑脚DCavg值高于男性大脑脚DCavg值（p=0.022）。4比较三次不同时间点扫描的DCavg值和FA值，差异水平不具有统计学意义（p>0.05）。5利用三次不同扫描时间点所得DTI数据进行DTT图像重建，发现白质纤维束的图像重建具有较好的一致性和可重复性。结论：1正常成人脑组织同一部位左右两侧、男性和女性DCavg值存在差异；不同部位FA值存在差异，大脑脚FA值最大，丘脑FA值最小。应用DTI进行正常成人脑组织研究中应注意以上差异。2不同时间点进行DTI扫描所得DCavg和FA数据具有较好的稳定性，为DTI在正常成人脑组织研究中的应用提供了可靠的理论依据。3DTT图像重建具有良好的可重复性，可以作为白质纤维束病变的直观分析方法。第二部分正常成人脑组织年龄相关性变化的扩散张量成像研究目的：应用磁共振扩散张量成像技术研究年轻人、中老年人脑组织DCavg值和FA值的差异及与年龄的相关性。研究对象与方法：收集15例正常中老年人作为中老年组，男8例,女7例,年龄40-75岁,平均年龄59.07±10.00岁；15例年轻志愿者作为青年组，年龄24-29岁，平均年龄26.93±1.62岁。使用3.0T超导型磁共振扫描仪对所有被检者行常规MR及DTI扫描，重建DCavg和FA图，观察两个不同年龄组被检者双侧大脑脚、内囊前肢、内囊后肢、丘脑及半卵圆中心共5个ROI的图像特征，测量相应ROI的DCavg值和FA值，比较两种参数值在两组间的差异，并分析其与年龄的相关性，p值<0.05认为差异有统计学意义。结果：1中老年组右侧大脑脚、右侧内囊后肢、两侧丘脑的DCavg值高于青年组（p=0.024、0.048、0.038、0.022），差异有统计学意义。2青年组两侧大脑脚、左侧内囊前肢、两侧丘脑FA值高于中老年组（p=0.012、0.024、0.015、0.017、0.038）差异有统计学意义。3大脑脚、丘脑DCavg值与年龄呈正相关（r=0.44，p=0.01；r=0.54，p=0），有统计学意义，内囊后肢、半卵圆中心DCavg值与年龄呈正相关，无统计学意义；大脑脚、内囊前肢、丘脑FA值与年龄呈负相关（r=-0.60，p=0；r=-0.56，p=0；r=-0.40，p=0.03），有统计学意义。结论：1得到了3.0TMR检查条件下不同年龄组正常成人的脑组织DCavg值和FA值正常数值，为研究脑组织不同层面灰、白质相关病变提供了参考数据。2应用DTI技术可以反映人体脑组织微结构随年龄增长的改变，具体表现为中老年人的DCavg值高于青年人，青年人FA值高于中老年人。3使用person相关性分析方法对DCavg值和FA值进行年龄相关性分析发现DCavg值和FA值与年龄具有相关性并且存在一定的规律。随着年龄段增长不同层面脑组织灰、白质的DCavg值与年龄具有正相关性；FA值与年龄具有负相关性。第三部分扩散张量成像对缺血性脑梗死后神经功能恢复的研究目的：应用磁共振扩散张量成像技术对缺血性脑梗死后神经功能的恢复情况进行研究。本研究对首次单发急性缺血性脑梗死患者进行定期随访，定量分析康复治疗前后梗死灶DTI参数的变化，并利用DTT观察治疗前后梗死灶白质纤维束形态变化，分析康复治疗后神经功能的恢复情况，为临床康复治疗提供客观的影像学依据。研究对象与方法：本研究收集2011年11月至2013年12月就诊并确诊为急性缺血性脑梗死后收住院的病例33例，其中康复治疗8周后复查31例，其中男性17例，女性14例，年龄35-75岁，平均63.19±8.93岁。所有符合标准的患者，于缺血性脑梗死急性发作期、康复治疗8周后分别接受MRI常规扫描及DTI扫描。重建出FA、DCavg参数图，分别测量入院时及经过康复治疗8周后患者梗死灶及健侧的FA值、DCavg值，比较治疗前后患者DTI特征值的差异，并由两名副主任医师利用两次不同时间DTI扫描数据重建梗死灶及健侧DTT图像，观察白质纤维束受损及恢复情况。结果：1治疗8周后患侧FA值较缺血性脑梗死急性发病入院时明显升高（p<0.05），差异有统计学意义；DCavg值较治疗前升高，差异无统计学意义（p>0.05）。1治疗8周后健侧DCavg值较治疗前升高，差异无统计学意（p>0.05）；治疗8周后健侧FA值较治疗前升高，差异有统计学意义（p<0.05）。3治疗前rDCavg和rFA值与NIHSS评分呈负相关，无统计学意义；康复治疗8周后rDCavg和rFA与NIHSS评分呈正相关，无统计学意义。4对比康复治疗前后重建DTT图像，健侧的白质纤维束无明显异常变化，而8周后梗死灶白质纤维束较入院时相比，纤维数量明显减少，总体纤维束较入院时稀疏。结论：1通过定量分析DTI可以反映急性缺血性脑梗死神经功能受损及恢复情况，治疗后患侧FA值较治疗前升高，说明随着康复治疗的进行，患者梗死灶内部进行着神经功能的自我修复过程。2急性缺血性脑梗死患者在经过8周的康复治疗后，健侧FA值较治疗前有所上升，有助于进一步探讨脑组织神经功能重塑的过程。3对比康复治疗前后重建DTT图像发现，缺血性脑梗死对白质纤维束的损害较入院时相比进一步加重，表现为纤维数量明显减少，所以DTT可作为缺血性脑梗死后神经功能恢复的直观观测方法。
【作者】张雪峰；
【导师】罗天友；
【作者基本信息】重庆医科大学，影像医学与核医学，2014，博士
【关键词】扩散张量成像；部分各向异性分数；平均扩散系数；稳定性；年龄；缺血性脑梗死；神经功能恢复；

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