扩散张量成像中梯度编码方向的数目对脑白质纤维束成像的影响

论文摘要

目的：通过采用不同数目的扩散梯度编码方向（Diffusion Gradients-encoding Directions,DGDs）进行扩散张量成像,研究同一梯度方向在不同时间段重复扫描对FA值和ADC值的变异程度的影响,验证其可重复性；研究DGDs对于有各向异性差异的各部位脑白质在FA值、ADC值及SNR方面的影响；不同数目DGDs的扩散张量成像对不同走行、不同大小及走行复杂的纤维束的显示能力的影响。探讨扩散张量成像较为优化的DGDs,增加脑白质测量结果的可靠性,提高临床工作中的应用价值。方法：对30名青年健康志愿者进行不同数目DGDs（20、30、64、256）的扩散张量成像,计算获得FA图、ADC图、Trace图及脑白质纤维束示踪成像。测量在不同时间段重复扫描时的FA值、ADC值；测量不同数目的DGDs在胼胝体压部、膝部、小脑中脚、内囊、胼旁额叶、枕叶、丘脑、豆状核、尾状核头的FA值、ADC值及SNR值；测量在胼胝体、皮质脊髓束、小脑中脚、胼旁额叶四种不同走行的白质纤维束的纤维束数目和长度。比较同一梯度方向在不同时间段重复扫描的FA值及ADC值的变异程度；在激励次数和采集时间相同的两种情况下,比较不同数目的DGDs对各部位脑白质在FA值、ADC值及SNR方面的差异；在不同走行的白质纤维束的纤维束数目和长度的差异,并进行统计分析。结果：（1）同一梯度方向三个时间段重复扫描得到的各部位脑白质的FA值和ADC值的变异系数在三个时间段的组间比较,差异均没有统计学意义（p>0.05）。（2）在激励次数和采集时间相同两种情况下,各部位脑白质的SNR,在不同数目的DGDs组间比较,差异均没有统计学意义（p>0.05）。（3）在激励次数相同时,胼胝体压部、膝部、小脑中脚、内囊、胼旁额叶、枕叶各部位的FA值和ADC值,DGDs=20、30、64、256组间比较,差异没有统计学意义（p>0.05）。丘脑、豆状核、尾状核头这些部位的FA值和ADC值,20、30、64、256个方向组间比较,差异有统计学意义（p<0.05）；两两比较,20个方向与30个方向差异没有统计学意义（p>0.05）,64个方向与256个方向差异没有统计学意义（p>0.05）,20个方向、30个方向与64个方向、256个方向差异有统计学意义（p<0.05）。在采集时间相同时,脑白质各部的FA值和ADC值在DGDs= 20（NEX=3）、30（NEX=2）、64（NEX=1）组间比较,差异均没有统计学意义（p>0.05）。（4）在激励次数相同时,计算胼胝体,皮质脊髓束、胼旁额叶和小脑中脚的纤维束数目和长度,DGDs=20、30、64、256组间比较,差异均有统计学意义（p>0.05）。两两比较,20个方向与30个方向差异有统计学意义（p<0.05）,30个方向>20个方向；30个方向与64个方向差异有统计学意义（p<0.05）,64个方向>30个方向；64个方向与256个方向差异有统计学意义（p<0.05）,256个方向>64个方向。在采集时间相同时,四个纤维束的纤维束数目和长度,在DGDs=20（NEX=3）.30（NEX=2）.64（NEX=1）组间比较,差异均没有统计学意义（p>0.05）。结论：（1）20及以上的梯度编码方向所获得的张量的信息的可重复性均较好。（2）20及以上的梯度编码方向的DTI原始图像的噪声水平没有增加,可以忽略20及以上的梯度编码方向对SNR的影响。（3）64个方向能比较兼顾地表达脑白质纤维的各向异性程度、扩散能力和纤维束的显示能力,提高了对临床应用的指导价值。（4）随着DGDs数目的增多,DTI能提高对不同走行、不同大小及走行复杂的纤维束的显示能力。另外,在临床运用中可根据患者状况选择扩散梯度编码方向,以提高DTI检查的成功率。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 前言
• 研究现状、成果
• 研究目的、方法
• 对象和方法
• 结果
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 综述
• 脑部白质纤维束成像的原理及研究进展
• 综述参考文献
• 致谢