擴(kuò)散張量成像數(shù)據(jù)處理及腦白質(zhì)纖維跟蹤技術(shù).pdf

1、磁共振成像(MRI)技術(shù)是一種有效的研究人腦的非侵害性途徑。擴(kuò)散張量成像(DTI)技術(shù)是近年來人們在研究MRI時的一項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)展和突破，是目前唯一可以無創(chuàng)地清晰顯示人腦內(nèi)部白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的成像技術(shù)，有助于理解正常腦功能和多種影響腦功能的病理過程。孤獨(dú)障礙(Autism)是一種兒童發(fā)病率較高的精神疾病，是一種以社會交往、交流及行為缺陷為主要特征的神經(jīng)發(fā)育障礙。Autism在腦部的相關(guān)功能區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系一直沒有明確的定論。最新研究進(jìn)展指出，A

2、utism與患者的白質(zhì)缺陷可能有很大關(guān)聯(lián)。借助于DTI技術(shù)及纖維跟蹤(FT)技術(shù)，不僅可觀察腦白質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)，而且能以三維方式顯示腦內(nèi)白質(zhì)纖維束走向，反映單個白質(zhì)纖維束的成熟過程，為無創(chuàng)性評價白質(zhì)纖維束間的聯(lián)系及其病變開辟了新的前景。 本文采集了35例中國兒童的腦部DTI掃描數(shù)據(jù)及3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(其中包括孤獨(dú)癥病例組20例和正常兒童對照組15例)，應(yīng)用DTI結(jié)合FT技術(shù)，將孤獨(dú)癥和正常兒童的臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行分組對照分析，研究中國孤獨(dú)障

3、礙兒童腦白質(zhì)的發(fā)育異常。在DTI數(shù)據(jù)處理和分析方法的研究中，本文研究并比較了基于感興趣區(qū)(ROI)和基于體素的醫(yī)學(xué)臨床圖像數(shù)據(jù)處理和分析方法。通過插值，去噪，歸一化以及平滑等醫(yī)學(xué)圖像預(yù)處理之后，得到可以直接應(yīng)用SPM分析的數(shù)據(jù)以及適用于我們研究的FA值模板后，結(jié)合基于ROI和基于體素的方法，分組比較了孤獨(dú)癥組及正常對照組的部分各向異性(FA)值的差異，并由此推斷腦白質(zhì)發(fā)育的差異。提取并三維重建了有顯著差異的腦區(qū)。本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處于國際

4、先進(jìn)水平的論文所報道的陽性腦區(qū)基本一致但有更多發(fā)現(xiàn)，為孤獨(dú)癥的腦機(jī)制研究提供了有利的證據(jù)。 本文同時研究了DTI數(shù)據(jù)集的可視化方法，包括：顏色編碼法、圖元顯示法、纖維跟蹤法以及體顯示法等，并重點(diǎn)研究了其中的FT技術(shù)算法的步驟及實(shí)現(xiàn)。目前FT技術(shù)算法主要可分為兩大類：基于張量域的算法和基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的算法。首先本文用Matlab仿真，分別實(shí)現(xiàn)了二維和三維的傳統(tǒng)的基于張量域的FT算法，結(jié)果和前人的研究成果有一定的可比性，并提出了基于小波