精神疾患の定量評価・診断支援システムに向けた拡散テンソルMRI計測と神経線維追跡

弥散张量MRI测量和神经纤维示踪用于精神障碍的定量评估和诊断支持系统

基本信息

批准号：
11J05832
负责人：
山本詩子
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

MR-DTIを用いた脳神経線維追跡を行なう際に、関心領域を自動的に設定することで再現性と作業効率の向上を図り、また追跡された線維束の特徴量を評価することで、統合失調症患者の大脳白質病変を定量的に解析することを目的として研究を進めた。解剖学的情報に基づいて標準脳のMRI画像に合わせて作られた脳地図を利用し、関心領域を自動設定する手法を開発した。統合失調症患者14名と健常成人21名の拡散テンソル画像を用い、矢状層を関心領域として神経線維追跡を行なった。線維追跡から求めた指標について統計解析を行なった結果、線維束の異方性の強さFA、線維束の見かけの拡散係数MD、および連続する方向ベクトル間の内積DAにおいて、患者と健常者の有意な違いが見られた。本研究により得られた結果は先行研究を支持するものであり、脳地図を用いた自動関心領域設定手法は神経線維追跡に適していることが示された。また、患者と健常者に有意な違いの見られた指標が、統合失調症を定量的に評価するための指標と成り得ることが示された。さらに、MR-DTIを用いた神経線維追跡手法において、複数の神経線維の交叉部などMR-DTIで拡散の異方性が低下する領域において追跡の精度を向上させることは疾患の特徴を定量的に見出すために重要である。そこで、追跡中に異方性が低下した位置から前方に離れた位置における線維束を探索して、異方性低下部をB-Spline曲線で補間し、補間部分とその前後における線維束の軌跡が持つ曲率および,捩率を最適な追跡結果の評価に用いる方法によって異方性低下に対処する手法を開発した。手法の妥当性を評価するため、神経線維が直線的に、また曲線的に交叉した様子を模した拡散テンソルMRIのシミュレーション画像に対して開発手法を適用した。追跡精度は昨年度の研究における追跡の目的領域到達率と比較し、特に先行手法が苦手としていた曲線的なシミュレーションモデルにおいて最大で45.2%の増加を確認し、線維束交叉部が曲線的な場合において手法の妥当性が示された。

当使用MR-DTI追踪脑神经纤维时，我们的目标是通过自动设置感兴趣区域并评估追踪的纤维束的特征来提高再现性和工作效率。本研究的目的是定量分析脑白质病变。共济失调患者。我们开发了一种方法，使用根据解剖信息创建并与标准大脑 MRI 图像匹配的大脑图来自动设置感兴趣区域。使用 14 名精神分裂症患者和 21 名健康成年人的弥散张量图像进行神经纤维追踪，其中矢状层作为感兴趣区域。通过对纤维追踪获得的指标进行统计分析，我们发现纤维束的各向异性强度 FA、纤维束的表观扩散系数 MD 以及连续方向向量之间的内积 DA 在患者和健康受试者之间存在差异。观察到显着差异。本研究获得的结果支持了先前的研究，并表明使用脑图的自动感兴趣区域设置方法适用于神经纤维追踪。此外，研究表明，患者与健康受试者之间存在显着差异的指标可以作为定量评估精神分裂症的指标。此外，在使用MR-DTI的神经纤维跟踪方法中，提高MR-DTI扩散各向异性降低的区域（例如多个神经纤维的交叉点）的跟踪精度对于定量识别疾病特征很重要。。因此，我们在跟踪过程中各向异性减小的位置向前寻找纤维束，并使用 B 样条曲线对各向异性减小的部分进行插值。我们开发了一种利用曲率来处理各向异性减小的方法。和跟踪器的扭转来评估最佳跟踪结果。为了评估该方法的有效性，我们将所开发的方法应用于扩散张量 MRI 模拟图像，模拟神经纤维以直线或弯曲方式交叉的外观。与去年研究中跟踪的目标区域到达率相比，我们确认在弯曲模拟模型中提高了高达 45.2%，这在以前的方法中尤其薄弱，并且在分束相交的情况下是弯曲的。对该方法进行了论证。