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磁共振波谱技术及其量化方法在阿尔兹海默病中海马亚区代谢物分析应用

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

第二章 文献综述

2.1 阿尔兹海默病

2.1.1 阿尔兹海默病的分期及临床症状

2.1.2 阿尔兹海默病病理生理学

2.1.3 阿尔兹海默的诊断

2.1.4 医学影像学在AD中的使用

2.2 MRS在AD中的应用

2.2.1 AD代谢标记物的发展

2.2.2 MRS在MCI中的应用

2.2.3 MRS在区分痴呆亚型中的的应用

2.2.4 MRS在AD预测中的潜在价值

2.2.5 AD中海马的改变

2.3 本文主要内容

第三章 数据采集

3.1 样本

3.2 图像采集

第四章 CSI体素中海马和海马亚区体积比计算

4.1 坐标系介绍

4.1.1 DICOM病人坐标系介绍

4.1.2 DICOM图像坐标系

4.1.3 RAS坐标系

4.1.4 Philips局部坐标系

4.2 MRI图像分割

4.3 CSI体素和MRI图像配准

4.4 计算每个CSI体素中海马和海马亚区的体积比

第五章 LCModel对海马和海马亚区代谢物浓度的量化

5.1 LCModel介绍

5.2 海马和海马亚区代谢物浓度计算及统计分析

第六章 TARQUIN与LCModel的对比

6.1 TARQUIN和LCModel在健康成人中的对比

6.1.1 体素选择

6.1.2 TARQUIN和LCModel的对比

6.2 TARQUIN和LCModel在临床数据中的对比

第七章 结果与讨论

7.1 病人信息分组

7.2 LCModel计算代谢物浓度比值

7.3 TARQUIN和LCModel的对比

7.4 讨论

7.4.1 LCModel量化结果

7.4.2 TAI的UIN和LCModel的对比

第八章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

在本文中我们研究了海马亚区在阿尔兹海默病(Alzheimer Disease,AD)病理中代谢物的变化。由于不同的波谱量化工具分析得到结果往往不同,所以本文中我们将一款商业波谱分析工具LCModel和一款免费波谱分析工具TARQUIN的分析结果进行了对比。
  在分析海马亚区代谢物变化中,我们一共包含了62志愿者,其中包括17个AD患者,24个MCI(mild cognitive impairment)患者和21个正常志愿者(cognitive normal,CN)。我们采集了所有志愿者的3D-T1W MRI图像和海马区域多体素波谱(magnetic resonance spectrocopy,MRS)数据。首先使用FreeSurfer分割MRI图像得到海马和海马亚区,然后将分割结果和MRS体素配准,计算每个MRS体素中海马和各个海马亚区的体积比例。最后根据体素中海马和海马亚区的体积比例选择合适的体素来分析海马和海马亚区的代谢物浓度变化。对在AD中一些容易发生变化的主要代谢物(NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr和NAA/mI)进行了组间对比。在组间对比中,采用了单因素方差分析的方法。在我们的方法测量中,左右两侧海马代谢物浓度变化并不对称。在右侧海马中CN组和MCI组之间NAA/Cr(P=0.008)、Cho/Cr(P=0.010)和NAA/mI(P=0.025)都有显著性差异。然而左侧海马中只有NAA/Cr(P=0.000)有显著性差异。而在海马亚区中左侧海马亚区CA1、CA2_3和CA4_DG中可以看到在MCI和CN组之间NAA/Cr、mI/Cr和NAA/mI有显著性差异,而在右侧海马亚区各个代谢物浓度比基本没有显著性差异。
  在TARQUIN和LCModel对比中,我们先使用21个健康成年人海马区的波谱数据,计算了NAA/Cr、mI/Cr、Cho/Cr和Glx/Cr在LCModel和TARQUIN量化结果之间的相关系数,分析了LCModel和TARQUIN量化结果的相对偏差。最后分别用TARQUIIN和LCModel量化海马波谱,并各自计算了NAA/Cr、mI/Cr、Cho/Cr和NAA/mI在CN、MCI和AD两两对比的显著性水平,比较了LCModel和TARQUIN计算的显著性平的差别。对于mI/Cr、NAA/Cr、Cho/Cr和Glx/Cr,TARQUIN和LCModel计算结果的相关系数分别为0.42、0.26、0.84、0.67。在代谢物浓度比Ins/TCr、TNAA/TCr、Cho/TCr和(Glu+Gln)/TCr方面,TARQUIN分析结果总体比LCModel偏小。对于TNAA/TCr和(Glu+Gln)/TCr相对偏差为0.34和.032。mI/TCr和Cho/TCr,TARQUIN和LCModel之间的平均偏差较小,不高于8%。LCModel和TARQUIN计算的模型信号较为接近,但代谢物相对浓度差别较大。LCModel和TARQUIN量化结果中得到的组间差异水平在差异较大,只有Cho/Cr在TARQUIN和LCModel的量化结果中较为接近。

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