正常老年人和阿尔茨海默病人脑白质改变的磁共振扩散张量成像研究

摘要

本课题应用磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)对正常老年人(old normal，ON)和阿尔茨海默(Alzheimer's disease，AD)病人脑白质变化进行了研究。 主要研究内容和研究结果包括：(一)探讨并优化DTI的图像采集技术，其中主要研究了不同数目扩散梯度(NDGD)以及不同扩散敏感因子b值对脑白质定量测量的影响。结果显示，在感兴趣区(ROI)水平，所有序列的扩散系数＜D＞和各向异性分数FA没有统计学区别，然而，扩散张量本征值却不同。在体素水平，多数部位21-与31-NDGD序列的相关系数较高。随着b值增高，SNR降低；在一定的b值范围，ADC及其值标准差有不同的变化。(二)探讨并建立了数据采集后离机进行的图像预处理、DTI参数计算、脑白质分析比较方法。包括采用磁场图像方法矫正磁敏感伪影、采用配准方法矫正涡流伪影和运动伪影。应用实验室自行开发的软件计算DTI定量测量参数，并生成相应图像。自行开发软件建立了ROI测量分析脑白质的方法。(三)选择38例健康者作为研究对象，在不同的ROI定量比较ON(18例)和正常中青年人(young normal，YN，20例)脑白质结构的五个DTI参数，研究了ON脑白质变化的规律。又通过对DTI测量结果与年龄的简单相关性研究，探讨脑白质变化的年龄效应。另外，将脑组织体积指标作为控制因素研究DTI参数与年龄的偏相关性效应。结果发现，与YN相比，ON的＜D＞、λ1、λ2和λ3在所有ROI都有提高，然而，FA仅在胼胝体膝部(CCA)和胼胝体中部(CCM)显示有统计学意义的降低。相关性研究表明，＜D＞、λ1、λ2和λ3在大部分脑白质区与年龄正相关，FA在CCA和CCM与年龄负相关。在考虑了脑萎缩影响之后，脑白质的变化仍有很强的年龄效应。(四)14例早期AD病人和18例ON作为研究对象，在不同ROI测量并比较AD病人和ON脑白质结构的五个DTI参数，研究了早期AD病人脑白质改变的情况。又通过对DTI测量结果与8个标准神经心理检测评分的相关性研究，探讨AD脑白质微观结构改变与认知功能损伤之间的关系。 结果发现与ON组相比，AD病人显示在胼胝体压部(CCP)和后顶-颞叶皮层下白质(S2)FA降低、CCP的＜D＞提高、CCM的λ1提高、CCP的λ3提高。另外，在8个神经心理行为测试中，AD病人的评分均低于ON组。相关性研究结果显示AD病人CCP、S2、脑后部扣带和上纵束的FA与多个神经心理测试评分正相关，而在较分散的多个部位＜D＞、λ1、λ2和λ3与多个神经心理测试评分负相关。在AD早期阶段，其神经病理变化不仅影响在功能上，还影响在白质结构上。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文的研究意义

1.1.1磁共振扩散张量成像的研究意义

1.1.2正常老年人和阿尔茨海默病人脑白质的研究意义

1.2课题的国内外研究现状

1.2.1磁共振扩散张量成像研究的现状

1.2.2正常老年人脑组织变化研究的现状

1.2.3阿尔茨海默病人脑组织改变研究的现状

1.3本论文的主要工作

1.3.1研究目的

1.3.2研究的内容

第二章扩散张量成像及脑白质结构

2.1磁共振成像

2.2磁共振扩散张量成像技术

2.2.1扩散加权成像

2.2.2扩散张量成像

2.3脑组织构成及脑白质结构

2.3.1脑组织的一般定义

2.3.2脑组织微观结构

2.3.3脑组织宏观结构

2.3.4脑白质结构

第三章扩散张量成像的数据采集技术方法

3.1扩散张量成像脉冲序列

3.2不同数目扩散梯度对脑白质定量测量的影响

3.2.1研究方法

3.2.2结果

3.2.3讨论

3.2.4结论

3.3不同b值对图像结果的影响及其优化

3.3.1研究方法

3.3.2结果

3.3.3讨论

3.3.4结论

3.4本章小结

第四章扩散张量成像的图像后处理方法

4.1扩散张量成像中对图像伪影的矫正

4.1.1磁敏感伪影的矫正

4.1.2涡流伪影和运动位影的矫正

4.2扩散张量成像的定量测量参数

4.3脑部白质的局域定量分析方法

4.4本章小结

第五章 扩散张量成像对正常老年人脑白质变化的研究

5.1正常老年人脑白质变化的比较研究

5.1.1研究方法

5.1.2结果

5.2正常老年人脑白质变化与年龄的相关性研究

5.2.1研究方法

5.2.2结果

5.3脑组织萎缩对健康人脑白质变化与年龄相关性的影响

5.3.1脑组织相对体积的定量测量

5.3.2健康人脑白质变化与年龄的偏相关性研究

5.4讨论

5.4.1本研究中相关技术因素

5.4.2正常老年人的脑白质改变及其可能的相关机制

5.5本章小结

第六章应用扩散张量成像对阿尔茨海默疾病脑白质损伤的研究

6.1 AD病人脑白质改变的DTI研究

6.1.1研究方法

6.1.2结果

6.2 AD病人认知功能变化的研究

6.2.1研究方法

6.2.2结果

6.3 DTI白质测量和认知功能检测的相关性研究

6.3.1研究方法

6.3.2结果

6.4 AD病人脑组织体积的变化

6.4.1研究方法

6.4.2测量结果

6.5 讨论

6.6本章小结

第七章总结与展望

7.1全文总结

7.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢