功能磁共振成像與擴(kuò)散張量成像融合技術(shù)分析

樊豫東

（遼寧省本溪鋼鐵（集團(tuán)）總醫(yī)院 放射線科，遼寧 本溪 117000）

功能磁共振成像與擴(kuò)散張量成像融合技術(shù)分析

樊豫東

（遼寧省本溪鋼鐵（集團(tuán)）總醫(yī)院 放射線科，遼寧 本溪 117000）

目的 旨在將功能磁共振成像與對(duì)應(yīng)擴(kuò)散張量成像二者圖像融合方案加以實(shí)現(xiàn)。方法 合理運(yùn)用功能磁共振成像技術(shù)，選取10名健康志愿者，提取其自身手指運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的大腦皮層基本功能圖像信息和資料，之后在此基礎(chǔ)上介入擴(kuò)散張量成像技術(shù)，進(jìn)行初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)下行纖維束圖像獲取和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)下行纖維束圖像獲取，上述操作方案常用軟件分為AFNI軟件和FSL軟件和AMIDE軟件三種。結(jié)果 將實(shí)際操作方案付諸實(shí)踐，可以獲取腦激活要素和纖維束要素以及腦解剖要素三者融合圖像信息，在輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)激活模式以及初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)均激活模式狀態(tài)下，纖維束個(gè)體顯示和纖維束成組顯示結(jié)果尤為清晰。結(jié)論 通過科學(xué)使用磁共振分析軟件完成功能磁共振成像與擴(kuò)散張量圖像之間的完美融合，在臨床診斷過程中和對(duì)應(yīng)人體腦功能技術(shù)研究中提供了可選有效方案，為后續(xù)治療和技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

磁共振；成像；擴(kuò)散張量；成像；融合技術(shù)

人體腦結(jié)構(gòu)與人體腦功能二者間的關(guān)系研究始終是科學(xué)研究過程中的核心話題，需知，磁共振成像技術(shù)之所以得到不斷發(fā)展，其與無創(chuàng)人腦結(jié)構(gòu)研究以及人腦功能無創(chuàng)研究環(huán)節(jié)密不可分。功能性磁共振成像能夠在一定程度上反應(yīng)出腦皮質(zhì)認(rèn)知任務(wù)基本信息，而人體收外界刺激而取得的血氧功能內(nèi)容也被涵蓋其中，但擴(kuò)散張量成像中，內(nèi)部腦白質(zhì)纖維束基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)信息會(huì)被顯示出來。假設(shè)此時(shí)對(duì)上述兩種圖像加以處理融合，便可使皮質(zhì)功能區(qū)與白質(zhì)纖維束間的主要關(guān)系清晰直觀闡明，并能有力聯(lián)系腦部結(jié)構(gòu)和腦部功能。

1　資料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象：2014年12月2015年8月期間，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為10名男性健康志愿者，此類患者群體中均為右利手，文化程度均在大學(xué)學(xué)歷以上，志愿者年齡在20～32歲。在實(shí)驗(yàn)操作之前需要簽訂知情同意書，對(duì)志愿者進(jìn)行簡單訓(xùn)練與任務(wù)分配。

1.2實(shí)驗(yàn)方法：試驗(yàn)對(duì)象需平躺在磁共振檢查床上，志愿者需要將手放在身體兩側(cè)，使得自身處于放松狀態(tài)，液晶眼鏡需要選取人體神經(jīng)功能刺激專用設(shè)備，根據(jù)眼鏡屏幕指示動(dòng)作信息在掃描過程中保持頭部位置不變?？茖W(xué)進(jìn)行刺激程序編寫，軟件以Presentation為主，試驗(yàn)?zāi)Ｊ綖樾畔⑻崾?任務(wù)執(zhí)行模式，首先對(duì)外呈現(xiàn)準(zhǔn)確CUE信號(hào)信息，預(yù)示準(zhǔn)備運(yùn)動(dòng)應(yīng)該開始，在一定時(shí)段延遲后則可呈現(xiàn)準(zhǔn)確GO信號(hào)信息，試驗(yàn)對(duì)象應(yīng)按照CUE提示信息進(jìn)行拇指和四指對(duì)指運(yùn)動(dòng)，在對(duì)指運(yùn)動(dòng)過程中，依次包含了左手準(zhǔn)備內(nèi)容、右手準(zhǔn)備內(nèi)容和左手運(yùn)動(dòng)內(nèi)容以及右手運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，相鄰刺激間隔時(shí)間相對(duì)比較具有隨機(jī)性，一般在為3～7 s。

1.3圖像后處理過程與融合過程：將圖像進(jìn)行PC導(dǎo)出，而后處理環(huán)節(jié)中應(yīng)運(yùn)用AFNI軟件和FSL軟件以及AMIDE軟件進(jìn)行相關(guān)細(xì)節(jié)信息處理，上述三種軟件均可在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行免費(fèi)下載。

1.3.1基本功能圖像分析：首先運(yùn)用AFNI軟件進(jìn)行FMRI操作分析，其先后處理內(nèi)容共分為頭動(dòng)偽影矯正內(nèi)容、空間平滑內(nèi)容和去除頭皮內(nèi)容以及顱外影像內(nèi)容，之后在此基礎(chǔ)上依次進(jìn)行反卷積運(yùn)算分析操作和多重線性回歸分析操作等，以此完成統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖信息獲取。需要預(yù)先設(shè)定閾值F值，其為2.5，而其自身對(duì)應(yīng)P值應(yīng)為2.0×10-4，對(duì)相關(guān)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)F檢驗(yàn)激活圖內(nèi)容信息進(jìn)行合理提取，得出最終結(jié)果。

1.3.2纖維束追蹤分析：追蹤軟件以FSL軟件為主，F(xiàn)S軟件中聯(lián)通性概率指數(shù)算法為主要跟蹤手段，追蹤模式路徑追蹤模式主要范圍為雙感興趣區(qū)域，第一步就是按照解剖標(biāo)志對(duì)大腦腳區(qū)域和M1區(qū)域以及SMA區(qū)域等加以劃分，將大腦腳作視為基本種子區(qū)域，之后追蹤過程中則會(huì)陸續(xù)經(jīng)過M1區(qū)纖維和SMA區(qū)纖維。應(yīng)該了解到，雙感興趣區(qū)域限制狀態(tài)下，在同時(shí)經(jīng)過目標(biāo)區(qū)域和對(duì)應(yīng)種子區(qū)域狀態(tài)下才能將所需纖維要素追蹤出來。

1.3.3圖像空間標(biāo)準(zhǔn)化和圖像空間平均分析：由于被試驗(yàn)人員身體性質(zhì)各異，不同人員自身大腦形狀和相關(guān)掃描層面均存在不同點(diǎn)，所以平均圖像操作初始階段需要對(duì)個(gè)體圖像內(nèi)容分別進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化處理。將TI作為具體加權(quán)圖像的標(biāo)準(zhǔn)模板，對(duì)單體被試人員圖像均進(jìn)行對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)空間位置匹配，在標(biāo)準(zhǔn)化操作完成后，原定體素規(guī)格為1 mm ×1 mm×1 mm，之后將AFNI用于實(shí)際操作，分別對(duì)被試者群體自身信息圖像加以算術(shù)平均，算術(shù)平均環(huán)節(jié)結(jié)束后獲取功能激活圖像信息內(nèi)容和纖維束平均圖像信息內(nèi)容。

1.3.4圖像融合：三維解剖圖內(nèi)容和功能激活圖內(nèi)容，此時(shí)需要合理運(yùn)用AMIDE軟件對(duì)二者進(jìn)行融合，而融合對(duì)象即為兩種運(yùn)動(dòng)纖維圖，AMIDE軟件優(yōu)異性尤為明顯，其可對(duì)圖像逐體素加以疊加，而后續(xù)疊加空間位置則應(yīng)按照之前原始圖像基礎(chǔ)性空間信息而獲取。需要注意的是，在T1加權(quán)圖像中，需要對(duì)不同種類被試激活圖內(nèi)容和M1區(qū)范圍內(nèi)纖維圖內(nèi)容以及對(duì)應(yīng)SMA區(qū)范圍內(nèi)纖維圖內(nèi)容進(jìn)行讀入，最后才是疊加，當(dāng)疊加操作完成之后，應(yīng)按照?qǐng)D像種類的不同而設(shè)置不同種類的偽彩，只有這樣才能在一定程度上進(jìn)行多平面重建和三維重建。

2　結(jié) 果

試驗(yàn)個(gè)體腦激活圖像、白質(zhì)纖維束圖像和腦解剖圖像的融合圖像最終形成，試驗(yàn)過程中的志愿者平均圖像均得以合理生成，通過平面重建方案和三維重建模式，自愿者本體皆會(huì)觀察M1區(qū)激活和SMA區(qū)激活，處在兩側(cè)區(qū)域內(nèi)M1區(qū)激活位置一般情況下都處于中央前回位置處和中央溝中部位置處，被激活區(qū)域范圍內(nèi)兩側(cè)可以明顯觀察到下行傳到纖維。需知，原有M1區(qū)纖維束呈細(xì)小狀態(tài)，其發(fā)散位置主要為中央前回偏內(nèi)側(cè)位置處，再而就是途經(jīng)半卵中心位置和對(duì)應(yīng)內(nèi)囊后肢位置處，最后才能達(dá)到大腦腳位置。與前者不同，SMA區(qū)激活主要由第一額回內(nèi)側(cè)開始，從此類區(qū)域外側(cè)處進(jìn)行下行纖維發(fā)送，一般呈綠色，其形狀狹窄寬長，通常位于半卵圓中心M1區(qū)纖維的正前方位置，基底層面則需整體貫穿，主要分為內(nèi)囊膝部和前后肢，之后才是大腦腳，并不斷前移直至M1纖維腹內(nèi)側(cè)位置。SMA區(qū)纖維核心段始終處于纖維正前方位置，上述兩種纖維路徑行走過程中絕大部分存在一定輕度重疊。

3　討 論

因?yàn)锳MIDE軟件針對(duì)纖維圖融合模式和激活圖融合模式采用的簡單疊加方案，所以融合圖像最終準(zhǔn)確性和融合圖像最終可靠性等均在一定程度上取決與FMRI激活可靠與否以及DTI追蹤效果。應(yīng)該了解到，SMA區(qū)域和M1區(qū)域二者均會(huì)發(fā)出纖維匯入錐體束，Morecraft運(yùn)用神經(jīng)示蹤法進(jìn)行皮層運(yùn)動(dòng)研究，其發(fā)現(xiàn)M1區(qū)范圍內(nèi)纖維呈弓形態(tài)勢(shì)，之后再半卵圓中心逐漸向殼核位置遞進(jìn)，下行方位中會(huì)進(jìn)行內(nèi)囊后肢過度，范圍限制標(biāo)準(zhǔn)為2/4～3/4。纖維下降行為進(jìn)行過程中會(huì)有序越過對(duì)應(yīng)尾狀核頭，最后則需合理穿過內(nèi)囊前肢位置和對(duì)應(yīng)膝部位置。

SMA區(qū)和M1區(qū)實(shí)際上歸屬于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)范疇之內(nèi)，并與運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備關(guān)系和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行關(guān)系尤為密切。此次試驗(yàn)手指運(yùn)動(dòng)任務(wù)為運(yùn)動(dòng)皮層激活，而不同位置的手指運(yùn)動(dòng)皆與本次研究結(jié)果達(dá)成較高吻合。本次研究追蹤信息均源自M1區(qū)線性纖維兩側(cè)中央前回內(nèi)側(cè)位置處，也就是我們通常所說的腳對(duì)應(yīng)區(qū)，但是手對(duì)應(yīng)區(qū)纖維發(fā)出結(jié)果并不能正確顯示。此種情況產(chǎn)生的主要原因是由于手對(duì)應(yīng)區(qū)纖維與縱束之間呈垂直交叉態(tài)勢(shì)，當(dāng)前DT1追蹤算法中，基礎(chǔ)性較差纖維追蹤效果仍舊不盡人意。還有就是此次試驗(yàn)磁共振機(jī)規(guī)格類型為1.5T，擴(kuò)散方向數(shù)量為6，加之前運(yùn)動(dòng)區(qū)匯入椎體束纖維數(shù)量相對(duì)較少，因此前運(yùn)動(dòng)區(qū)下行傳到纖維追蹤效率不佳，所以此時(shí)我們只對(duì)效果相對(duì)良好的M1區(qū)和SMA區(qū)進(jìn)行整體纖維融合內(nèi)容信息顯示。

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1671-8194（2016）27-0138-02