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神经突方向分散度和密度成像是什么?有什么缺点

栏目:神外前沿|编辑:INC|发布时间:2021-12-29 10:49|阅读: |
核磁共振技术通过施加不同参数的梯度脉冲,在微米量级上测量水分子扩散的差异性,因此,能够进行完整、准确地测定脑白质的微结构,是目前唯一一种能够在无创状态下观察脑白质...

  核磁共振技术通过施加不同参数的梯度脉冲,在微米量级上测量水分子扩散的差异性,因此,能够进行完整、准确地测定脑白质的微结构,是目前唯一一种能够在无创状态下观察脑白质微结构的成像方法。扩散张量成像是目前在临床上最为经典和广泛应用的dMRI技术。其对白质微组织结构异常敏感,但其特异性不强。

  近年来,为克服扩散张量成像技术的局限性,一系列新的dMRI技术不断出现,其中包括弥散峰度成像,神经突方向分散性和密度成像及扩散光谱成像,2012年由张辉等人开发开发的神经突方向分散度和密度成像技术,相对于传统的扩散张量成像和弥散峰度成像模型,能分辨细胞内部与细胞外部空间,且对形成的髓壳,对轴突的破坏具有独特的评估能力,相对于扩散张量成像指数(FA),其相关神经突的相关指标能够更加直接、准确地反映脑组织的微结构。此外,神经突方向分散度和密度成像也发现了扩散张量成像无法检测到的潜在指标变化。由于上述优点,近年来在临床上已有较广泛的应用。

  神经突方向分散度和密度成像的定义、数学模型和技术限制。

  神经突方向分散度和密度成像是一种新的磁共振成像形式,特别是在三种微结构环境中能区分细胞内(被神经突起限制的空间)、细胞外(包括神经突起、神经胶质细胞、胞体等)和脑脊液。对神经突密度和突起的方向分散具有特异的敏感性。在脑功能相关神经细胞结构基础研究和正常人与疾病对照研究中,突起的形态学量化可以提供新的观察窗口和评价指标。该方法估计了4种显微结构参数,其内容包括:①神经突内体积比(Vin或ICVF)能反应神经密度(Neuritedensityindex)NDI);②方向分散性测量各向同性间隔体积分数定量;③用来测量各向同性间隔的体积分数,FISO或fCSF)。

  胞内层(Intra-cellular)是指被神经突膜包围的空间。神经突方向分散度和密度成像是以一组Watson分布的零半径圆柱体来描述高度受限制的垂直分散,以及在神经方向上不受限制的分散。气缸的分布有平行分布和高度分散两种。脑部内的细胞间间隔所模拟的神经方向有:①方向十分一致的白质结构,如胼胝体;②有弯曲或白质结构,如半卵形中心;③皮质和皮层下的灰质结构,其特点是树突向各方向扩散。

  胞外腔(Extra-cellular)是指由各种类型的胶质细胞和灰质的胞体占据神经周围的空隙。水分子的扩散受到神经突的阻滞,而不仅仅局限于此空间。简单各向异性扩散可模拟胞外室间隔。脑脊髓液(CSF)是脑脊液占据的空间。这一空间被描述为各向同性符合高斯分布的分散。

  神经突方向分散度和密度成像模型的局限性:①在神经突方向分散度和密度成像模型中,我们假设每个交叉纤维都具有相同的体积分数,这可能是不精确的。②在脑脊液区,由于数据本身存在问题,模型的适应性较差。但在白质和灰质区误差较小,小于2%。③现有的模型不能用于2条以上交叉纤维的纤维束。④神经突方向分散度和密度成像与其它纤维束跟踪算法一样,神经突方向分散度和密度成像的纤束跟踪算法本身也有方向性,例如,如果以A作为种子得到A和B的纤维束,而以脑区域B作为种子点,则不能得到同样的纤维束。

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