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《南方医科大学》 2011年
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二价锰离子增强MRI示踪活体大鼠脑内及嗅觉神经传导实验研究DTI分析脑部肿瘤周围白质纤维束的改变

郝鹏  
【摘要】:研究目的: 1.通过MRI体外扫描浓度分别为0.1M、10mM、1mM、0.1mM、10uM、1uM及0.1uM的氯化锰溶液,探讨FSET1WI与FSPGRT1WI序列对低浓度氯化锰溶液的敏感性。 2.通过二价锰离子增强磁共振成像(MEMRI)示踪正常大鼠嗅觉神经通路传导,探讨MEMRI在示踪嗅觉通路神经传导中的应用,比较FSPGRT1WI序列与FSET1WI序列大鼠嗅球信噪比及分辨率。 3.通过向健康大鼠左侧大脑运动皮层区(M2)注射氯化锰溶液,探讨MEMRI在示踪活体大鼠运动神经传导中的应用及MEMRI能否探查到活体大鼠双侧大脑半球之间的纤维联系。 材料和方法: 1.不同浓度氯化锰的溶液体外MRI扫描:首先配制出0.1M的氯化锰溶液然后用0.9%生理盐水稀释为10mM、1mM、0.1mM、10uM、1uM及0.1uM的不同浓度的溶液。FSET1WI、FSET2WI及FSPGRT1WI序列扫描上述不同浓度氯化锰溶液的试管。测量各个序列中不同浓度氯化锰溶液的信号强度,计算不同浓度氯化锰溶液的试管5个连续层面平均信号强度值,计算出不同氯化锰浓度相对信号强度改变百分比,计算公式为:SI试管表示不同浓度氯化锰溶液试管中部连续5个层面的平均信号强度值,SI生理盐水表示同序列生理盐水的信号强度,ΔSI表示相对信号强度改变百分比,即ΔSI=(SI试管-SI生理盐水)/SI生理盐水绘制出各个序列不同浓度氯化锰溶液-相对信号强度改变百分比曲线图。 2.MEMRI示踪嗅觉通路神经纤维传导:正常SD大鼠5只分别于右侧鼻孔滴入0.5M的氯化锰溶液10ul。于注药前、注药后3小时、4小时、5小时、6小时、12小时、24小时、36小时及48小时行FSET1WI、FSET2WI及FSPGT1WI序列扫描,分别行横断位、矢状位及冠状位扫描,测量5只大鼠嗅球FSET1WI序列与FSPGRT1WI序列横断位各个时间点的信号强度,兴趣区选取嗅球周边锰离子分布的区域,兴趣区面积约6m2,计算出各个扫描时间点FSET1WI与FSPGRT1WI序列横断位5只大鼠右侧嗅球的平均信号强度值,计算出各个扫描时间点大鼠嗅球FSET1WI与FSPGRT1WI序列的信噪比。信噪比计算公式为:SNR=SI嗅球/Noisesd,SI嗅球表示嗅球的平均信号强度,Noisesd表示大鼠头部以外噪声区标准差。统计学方法:5只大鼠右侧嗅球FSET1WI序列与FSPGRT1WI序列扫描,注药前及注药后不同时间点的信噪比采用两个重复测量因素的方差分析,统计软件应用spss13.0,并绘制出嗅球时间-信噪比曲线图。 3.MEMRI示踪活体大鼠脑内运动神经通路传导:正常SD大鼠5只,在立体定仪下向左侧大脑运动皮质区内注射0.8M氯化锰溶液1ul,分别于注药前及注药后8小时,24小时,48小时和72小时行磁共振扫描,观察注射部位大脑皮层运动区、皮质脊髓束传导通路中的神经核团,观察双侧大脑半球之间的联系纤维。测量5只大鼠注射部位大脑运动皮层区与对侧大脑皮层在各个扫描时间点的信号强度值,兴趣区面积约6mmm2,计算出5只大鼠注射区左侧大脑皮层运动区及对侧大脑运动皮层区的平均信号强度,计算出信噪比。信噪比计算公式为:SNR=SI大脑运动皮层/Noisesd, SI大脑运动皮层表示大脑运动皮层平均信号强度,Noisesd表示大鼠头部以外噪声区标准差。统计学方法:5只大鼠注射区左侧大脑皮层及右侧对称部位大脑皮层区注药前及注药后不同时间点信噪比,采用两个重复因素的方差分析,统计软件应用SPSS13.0,并绘制左侧大脑皮层注射区及右侧对称部位大脑皮层时间-信噪比曲线图。 结果: 1.体外不同浓度氯化锰溶液试管磁共振扫描实验:体外不同浓度氯化锰溶液试管磁共振扫描实验表明,FSET1WI序列与FSPGRT1WI序列在不同浓度氯化锰溶液扫描中相对信号强度改变百分比变化趋势相同。在浓度为1mM时达到高峰。对低浓度氯化锰FSPGRT1WI序列相对信号改变百分比高于FSET1WI序列。 2.MEMRI示踪活体大鼠嗅觉神经传导实验:嗅觉通路神经纤维束的强化顺序依次为嗅神经、嗅球和嗅觉中枢。FSET1WI序列与FSPGRT1WI序列在鼻腔注药后3小时嗅神经显著强化,鼻腔注药后6小时嗅球开始强化,注药后48小时达到高峰,嗅觉中枢注药后24小时强化。统计学结果:1.各序列在注药后6小时后不同时间水平信噪比有显著差异。2. FSET1WI序列与FSPGRT1WI序列间有显著差异,注药后6小时FSPGRT1WI序列信噪比显著高于FSET1WI序列。FSET1WI序列在注药后48小时信噪比达到高峰,FSPGRT1WI序列信噪比同样在48小时达到高峰。3.时间与不同序列间有交互效应,注药后6小时后FSPGRT1WI序列信噪比升高幅度显著高于FSET1WI序列。 3.MEMRI示踪活体大鼠脑内神经传导实验:左侧大脑运动皮质区(M2区)注射氯化锰后,强化的神经束及神经核团为:左侧大脑运动皮层区、左侧嗅觉中枢、左侧嗅球、左侧尾状核、左侧丘脑神经核团、左侧大脑脚神经核团,胼胝体,右侧尾状核及右侧大脑皮层。脑内强化出现部位与Paxino等的大鼠立体定位图谱一致。二价锰离子示踪神经纤维束在注药后8小时注射部位周围大脑皮层显著强化,胼胝体强化,左侧尾状核、丘脑核团部分强化,左侧嗅球出现显著强化,强化模式为中心强化,右侧大脑皮层出现强化。注药后24小时左侧大脑运动皮层注药区强化范围扩大,左侧尾状核、丘脑及大脑脚神经核团范围扩大,右侧尾状核及右侧大脑皮层进一步强化,右侧尾状核及右侧大脑皮层较显著强化。72小时注射部位大脑运动皮质强化开始减退。统计结果为:1.注药后不同时间水平信噪比有显著的差异,主要是左侧大脑皮层注射区。左侧大脑运动皮层区的信噪比在注药后一直呈上升趋势,一直到注药后48小时达到高峰,注药后72小时下降。2.右侧大脑皮层区各个时间点的信噪比均有显著差异。在注药后不同部位间有显著差异,左侧大脑皮层注射区信噪比显著高于右侧对称部位大脑皮层。3.时间与部位有显著交互效应,二者在注药后双侧大脑皮层区信噪比升高幅度显著不同。 结论: 1.不同浓度氯化锰溶液体外试管MRI扫描,FSET1WI序列与FSPGRT1WI序列对不同氯化锰溶液浓度变化趋势相同,FSPGRT1WI序列对低浓度氯化锰溶液敏感性高于FSET1WI序列。 2. MEMRI示踪活体大鼠嗅觉通路神经纤维束的传导,按照嗅神经、嗅球、嗅觉中枢的顺序,随时间逐渐强化。在注药后6小时FSPGRT1WI序列嗅球信噪比显著高于FSET1WI序列。FSPGRT1WI序列显示嗅神经、嗅球及嗅觉中枢分辨率优于FSET1WI序列。 3. MEMRI可以动态的显示活体大鼠脑内神经的传导,能够显示双侧大脑半球之间的联系并且示踪活体大鼠运动神经传导通路,对活体研究一侧大脑功能损伤及损伤后的神经生长及对侧代偿生长的动态观察具有有重要作用。 研究目的: 1.探讨MR弥散张量成像(DTI)及扩散张量纤维束成像(DTT)技术显示脑肿瘤与周围特定白质纤维束的解剖关系在手术前中的临床价值。 2.探讨脑部肿瘤周围发生改变的纤维束的FA值与脑部肿瘤周围纤维束发生改变类型的关系。 材料和方法: 收集南方医院影像中心2010年3月至2011年2月有DTI序列检查的脑部肿瘤患者共40例,分析经手术病理证实的23例患者,男12例,女11例,年龄13-80,平均52岁。脑膜瘤WHO分型为Ⅰ级共8例,WHO分型Ⅱ级5例,其中包括星形细胞瘤Ⅱ级2例,节细胞胶质瘤1例,非典型性脑膜瘤1例,少突胶质细胞瘤1例。WHO分型Ⅲ-Ⅳ级7例,间变型星形细胞瘤2例,胶质母细胞瘤2例,混合胶质瘤1例,恶性黑色素瘤1例,间变混合少突-星形细胞瘤1例。转移瘤3例。肿瘤发生部位:基底节区6例,胼胝体区1例,额叶6例,放射冠区8例,脑干区2例。所有患者均知情同意后行常规MRI检查及DTI检查,23例患者均接受手术治疗。术后根据WH02000年中枢神经系统肿瘤定性及分级标准进行脑膜瘤及胶质瘤的病理学分级并对临床症状进行评估。磁共振成像检查行常规T1WI、T2WI序列、增强T1WI及DTI检查。测量肿瘤周边特定区域纤维束的部分各向差异性(FA)及对侧相应部位的正常纤维素束。利用GE后处理工作站与MedINRIA1.6.0软件重建脑部肿瘤周围发生改变的神经纤维束图并结合彩色编码图(DEC图)、FA图观察脑肿瘤与周围白质区神经纤维解剖关系。将肿瘤周围发生改变的白质纤维束分为推压移位、水肿、浸润及破坏,将移位定义为:与对侧正常的白质相比,位置不正常或在彩色编码图上显示方向异常。周围水肿定义为特定纤维束保持正常的结果和方向,但在T2WI可见周边水肿高信号。浸润定义为各向异性的减少,但结构可见。破坏定义为,各向异性显著减少,正常结构不能在方向编码图上显示。对上述神经束发生改变的4个类型的FA值进行定量分析比较。脑部肿瘤周围白质纤维束发生推压移位、水肿、浸润及破坏。统计学方法:脑部肿瘤周围白质纤维束发生推压移位、水肿、浸润及破坏,脑肿瘤周围发生改变的白质纤维束FA值与对侧相应部位正常白质纤维束FA值同类型之间配对样本t检验,脑肿瘤周围发生改变的白质纤维束各个类型的FA值多重比较应用LSD法,统计软件采用SPSS13.0软件。分析肿瘤周围白质纤维束推压、水肿、浸润及破坏各组之间FA是否存在差异,以P0.05为差异有统计学意义。 结果: 23例脑部肿瘤中,肿瘤周围共43例白质纤维束受累:皮质脊髓束为18例,胼胝体5例,上纵束5例,下纵束4例,视辐射5例,弓状纤维束4例,延髓纤维束2例。按照纤维束发生改变分为:18例发生推压移位,5例发生水肿,9例发生浸润,11例发生破坏。按照肿瘤发生改变为:8例脑膜瘤共有18个周围纤维束发生了推压移位改变,3例转移瘤、1例WHO分型Ⅲ级和1例WHO分型Ⅳ级脑肿瘤周围白质纤维束发生了水肿改变,5例WHO分型Ⅱ级及1例胶质瘤Ⅲ级发生了浸润,6例WHO分型Ⅲ-Ⅳ级及2例转移瘤发生了周围白质纤维束的破坏。脑肿瘤周围发生改变的白质纤维束FA值与对侧相应部位正常白质纤维束FA值配对样本t检验结果:除肿瘤周围白质纤维束发生水肿的FA值与对侧相应部位正常白质纤维束的FA值之间无统计学差异外,其他改变类型均存在统计学差异。肿瘤周围发生改变的白质纤维束各个类型的FA值多重比较结果:破坏与推压移位、水肿及浸润之间均存在统计学差异(P0.05),肿瘤周围白质纤维束发生推压移位与发生水肿之间FA值无统计学差异(P0.05),肿瘤周围白质纤维束发生水肿与浸润之间FA值无统计学差异(P0.05)。肿瘤周周围纤维束各种类型改变类型FA值大小为:推压移位水肿浸润破坏。 结论: 1.利用肿瘤周围受累的白质纤维的FA参数,可以对肿瘤周围受累的白质纤维束手术前进行定量分析,通过定量分析可以把肿瘤周围白质纤维束发生破坏与水肿、推压移位、浸润三种类型的改变进行鉴别。 2.DTI与DTT能够观察脑内肿瘤造成周围白质纤维束解剖改变,MedINRIA1.6.0后处理软件可较直观的观察脑部肿瘤与纤维束之间的关系,GE工作站DTI处理软件可显示纤维束的细微结构,将二者结合起来,可以较精确的确定手术边界。
【学位授予单位】:南方医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R445.2;R739.4

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