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扩散张量成像关键技术研究

扩散张量成像关键技术研究

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作者：蔡梦臣天津大学

学位级别：硕士

随着医学成像技术的发展，核磁共振成像以及由此发展得到的扩散加权成像和扩散张量成像等技术已经被广泛应用于临床医学的诊断和治疗，为了在临床诊断中取得更好的效果，同时为了能够在更加复杂的病理分析中取得更好的效果，针对扩散张... 详细信息

随着医学成像技术的发展，核磁共振成像以及由此发展得到的扩散加权成像和扩散张量成像等技术已经被广泛应用于临床医学的诊断和治疗，为了在临床诊断中取得更好的效果，同时为了能够在更加复杂的病理分析中取得更好的效果，针对扩散张量成像技术的研究已经成为了医学研究领域的热点，扩散张量成像数据的处理也成为了集数学、物理学、图像学等为一体的多学科综合研究领域。本文从核磁共振理论出发，研究了核磁共振成像、扩散加权成像、扩散张量成像以及q-ball成像和K-张量成像等核磁共振成像算法的基本原理，梳理了核磁共振成像的发展历史。重点研究了扩散张量成像数据的处理流程并构建完整的数据处理系统。研究了扩散张量成像数据的预处理（包括去噪和去伪影）、成像计算、配准、扩散张量矩阵插值和感兴趣区域的选取以及神经纤维束追踪算法，对每一部分的算法进行了深入的研究和总结，利用真实扩散张量数据进行了实验，采用各部分处理效果最佳的算法构建并完善了扩散张量成像数据处理系统。同时在大量研究的基础上提出了扩散张量成像数据的q-空间插值算法，并且针对颈椎扩散张量成像数据提出了感兴趣区域自动选择算法。

关键词：扩散张量成像数据处理系统配准插值感兴趣区域 q-ball成像

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基于扩散MRI的青少年肌阵挛性癫痫大脑结构网络研究

基于扩散MRI的青少年肌阵挛性癫痫大脑结构网络研究

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作者：姚麟倩天津大学

学位级别：硕士

青少年肌阵挛性癫痫（Juvenile myoclonic epilepsy,JME）是一种以全身性强直-阵挛性发作为临床特征的难治性癫痫,症状为常发于上肢的无规则、无节律的肌阵挛抽搐发作,大量研究证明其症状与大脑结构损伤有关。大部分研究使用扩散MRI的... 详细信息

青少年肌阵挛性癫痫（Juvenile myoclonic epilepsy,JME）是一种以全身性强直-阵挛性发作为临床特征的难治性癫痫,症状为常发于上肢的无规则、无节律的肌阵挛抽搐发作,大量研究证明其症状与大脑结构损伤有关。大部分研究使用扩散MRI的扩散张量成像（Diffusion tensor image,DTI）以及其中的参数各向异性分数（Fractional anisotropy,FA）来研究JME患者大脑白质结构,然而使用DTI不能显示交叉的复杂神经纤维,而FA作为一种综合性参数不能很好地确定大脑白质损伤的具体原因。本文首次使用三种扩散MRI技术:q-ball成像（q-ball imaging,qBI）,一般q采样成像（Generalized q-sampling imaging,GqI）以及神经突定向分散和密度成像（Neurite orientation dispersion and density imaging,NODDI）构建JME患者的大脑结构网络。qBI为基础重建大脑三维白质纤维,以克服DTI的局限,GqI指数定量各向异性（quantitative anisotropy,qA）和NODDI指数神经突内容积比（Intracellular volume fraction,ICVF）实现网络量化分析。大脑网络以90个脑区作为节点,连接脑区的纤维束加权平均qA,ICVF值,或二进制值作为边缘。随后分别以网络节点和边缘为中心,以针对网络特征和网络边缘的不同方法对JME患者的大脑结构网络进行全面研究,进而探讨患者大脑白质微结构异常。本文研究结果显示JME患者的全局网络特征仅在ICVF加权网络显示出统计学差异;局部网络特征在三种网络中都显示出JME患者大脑中心区域,边缘叶、额叶眶面、外侧颞叶和顶叶侧面等区域多个脑区的统计学差异,ICVF网络中的结果更明显;在ICVF网络中发现一个异常子网络而在qA网络中没有发现。研究结果证明:JME患者大脑白质微结构损伤导致大脑网络特征异常,损伤主要与神经纤维密度下降有关;ICVF所表示的组织微结构信息比qA更加敏感,更易显示JME患者白质损伤;研究结果支持JME主要发病原因在于大面积皮质异常而非丘脑-皮质异常;大脑皮层的异常中,额叶的拓扑组织和连接异常在JME患者发病机制中起到重要作用。

关键词：青少年肌阵挛性癫痫大脑结构网络 q-ball成像一般q采样成像神经突定向分散和密度成像

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