功能磁共振成像與擴散張量成像融合技術分析

樊豫東

（遼寧省本溪鋼鐵（集團）總醫院 放射線科，遼寧 本溪 117000）

功能磁共振成像與擴散張量成像融合技術分析

樊豫東

（遼寧省本溪鋼鐵（集團）總醫院 放射線科，遼寧 本溪 117000）

目的 旨在將功能磁共振成像與對應擴散張量成像二者圖像融合方案加以實現。方法 合理運用功能磁共振成像技術，選取10名健康志愿者，提取其自身手指運動時所產生的大腦皮層基本功能圖像信息和資料，之后在此基礎上介入擴散張量成像技術，進行初級運動區下行纖維束圖像獲取和輔助運動區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。結果 將實際操作方案付諸實踐，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，在輔助運動區激活模式以及初級運動區均激活模式狀態下，纖維束個體顯示和纖維束成組顯示結果尤為清晰。結論 通過科學使用磁共振分析軟件完成功能磁共振成像與擴散張量圖像之間的完美融合，在臨床診斷過程中和對應人體腦功能技術研究中提供了可選有效方案，為后續治療和技術發展奠定了堅實基礎。

磁共振；成像；擴散張量；成像；融合技術

人體腦結構與人體腦功能二者間的關系研究始終是科學研究過程中的核心話題，需知，磁共振成像技術之所以得到不斷發展，其與無創人腦結構研究以及人腦功能無創研究環節密不可分。功能性磁共振成像能夠在一定程度上反應出腦皮質認知任務基本信息，而人體收外界刺激而取得的血氧功能內容也被涵蓋其中，但擴散張量成像中，內部腦白質纖維束基礎性結構系統信息會被顯示出來。假設此時對上述兩種圖像加以處理融合，便可使皮質功能區與白質纖維束間的主要關系清晰直觀闡明，并能有力聯系腦部結構和腦部功能。

1　資料與方法

1.1實驗對象：2014年12月2015年8月期間，實驗對象為10名男性健康志愿者，此類患者群體中均為右利手，文化程度均在大學學歷以上，志愿者年齡在20～32歲。在實驗操作之前需要簽訂知情同意書，對志愿者進行簡單訓練與任務分配。

1.2實驗方法：試驗對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，使得自身處于放松狀態，液晶眼鏡需要選取人體神經功能刺激專用設備，根據眼鏡屏幕指示動作信息在掃描過程中保持頭部位置不變。科學進行刺激程序編寫，軟件以Presentation為主，試驗模式為信息提示-任務執行模式，首先對外呈現準確CUE信號信息，預示準備運動應該開始，在一定時段延遲后則可呈現準確GO信號信息，試驗對象應按照CUE提示信息進行拇指和四指對指運動，在對指運動過程中，依次包含了左手準備內容、右手準備內容和左手運動內容以及右手運動內容，相鄰刺激間隔時間相對比較具有隨機性，一般在為3～7 s。

1.3圖像后處理過程與融合過程：將圖像進行PC導出，而后處理環節中應運用AFNI軟件和FSL軟件以及AMIDE軟件進行相關細節信息處理，上述三種軟件均可在互聯網中進行免費下載。

1.3.1基本功能圖像分析：首先運用AFNI軟件進行FMRI操作分析，其先后處理內容共分為頭動偽影矯正內容、空間平滑內容和去除頭皮內容以及顱外影像內容，之后在此基礎上依次進行反卷積運算分析操作和多重線性回歸分析操作等，以此完成統計參數圖信息獲取。需要預先設定閾值F值，其為2.5，而其自身對應P值應為2.0×10-4，對相關初級運動區和輔助運動區F檢驗激活圖內容信息進行合理提取，得出最終結果。

1.3.2纖維束追蹤分析：追蹤軟件以FSL軟件為主，FS軟件中聯通性概率指數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域，第一步就是按照解剖標志對大腦腳區域和M1區域以及SMA區域等加以劃分，將大腦腳作視為基本種子區域，之后追蹤過程中則會陸續經過M1區纖維和SMA區纖維。應該了解到，雙感興趣區域限制狀態下，在同時經過目標區域和對應種子區域狀態下才能將所需纖維要素追蹤出來。

1.3.3圖像空間標準化和圖像空間平均分析：由于被試驗人員身體性質各異，不同人員自身大腦形狀和相關掃描層面均存在不同點，所以平均圖像操作初始階段需要對個體圖像內容分別進行空間標準化處理。將TI作為具體加權圖像的標準模板，對單體被試人員圖像均進行對應標準空間位置匹配，在標準化操作完成后，原定體素規格為1 mm ×1 mm×1 mm，之后將AFNI用于實際操作，分別對被試者群體自身信息圖像加以算術平均，算術平均環節結束后獲取功能激活圖像信息內容和纖維束平均圖像信息內容。

1.3.4圖像融合：三維解剖圖內容和功能激活圖內容，此時需要合理運用AMIDE軟件對二者進行融合，而融合對象即為兩種運動纖維圖，AMIDE軟件優異性尤為明顯，其可對圖像逐體素加以疊加，而后續疊加空間位置則應按照之前原始圖像基礎性空間信息而獲取。需要注意的是，在T1加權圖像中，需要對不同種類被試激活圖內容和M1區范圍內纖維圖內容以及對應SMA區范圍內纖維圖內容進行讀入，最后才是疊加，當疊加操作完成之后，應按照圖像種類的不同而設置不同種類的偽彩，只有這樣才能在一定程度上進行多平面重建和三維重建。

2　結 果

試驗個體腦激活圖像、白質纖維束圖像和腦解剖圖像的融合圖像最終形成，試驗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，自愿者本體皆會觀察M1區激活和SMA區激活，處在兩側區域內M1區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，被激活區域范圍內兩側可以明顯觀察到下行傳到纖維。需知，原有M1區纖維束呈細小狀態，其發散位置主要為中央前回偏內側位置處，再而就是途經半卵中心位置和對應內囊后肢位置處，最后才能達到大腦腳位置。與前者不同，SMA區激活主要由第一額回內側開始，從此類區域外側處進行下行纖維發送，一般呈綠色，其形狀狹窄寬長，通常位于半卵圓中心M1區纖維的正前方位置，基底層面則需整體貫穿，主要分為內囊膝部和前后肢，之后才是大腦腳，并不斷前移直至M1纖維腹內側位置。SMA區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

因為AMIDE軟件針對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。應該了解到，SMA區域和M1區域二者均會發出纖維匯入錐體束，Morecraft運用神經示蹤法進行皮層運動研究，其發現M1區范圍內纖維呈弓形態勢，之后再半卵圓中心逐漸向殼核位置遞進，下行方位中會進行內囊后肢過度，范圍限制標準為2/4～3/4。纖維下降行為進行過程中會有序越過對應尾狀核頭，最后則需合理穿過內囊前肢位置和對應膝部位置。

SMA區和M1區實際上歸屬于初級運動皮質范疇之內，并與運動準備關系和運動執行關系尤為密切。此次試驗手指運動任務為運動皮層激活，而不同位置的手指運動皆與本次研究結果達成較高吻合。本次研究追蹤信息均源自M1區線性纖維兩側中央前回內側位置處，也就是我們通常所說的腳對應區，但是手對應區纖維發出結果并不能正確顯示。此種情況產生的主要原因是由于手對應區纖維與縱束之間呈垂直交叉態勢，當前DT1追蹤算法中，基礎性較差纖維追蹤效果仍舊不盡人意。還有就是此次試驗磁共振機規格類型為1.5T，擴散方向數量為6，加之前運動區匯入椎體束纖維數量相對較少，因此前運動區下行傳到纖維追蹤效率不佳，所以此時我們只對效果相對良好的M1區和SMA區進行整體纖維融合內容信息顯示。

［1］崔世民，韓彤，劉力，等.應用擴散張量和功能磁共振成像技術探討皮質脊髓束與肌力的相關性［J］.中國現代神經疾病雜志，2005，（3） ：

［2］麥筱莉.手運動相關腦功能皮層功能磁共振成像原理及臨床應用［J］.中國醫學影像技術，2004，（2） ：

［3］顧云，臧玉峰，翁旭初，等.次級運動區參與外源性觸發的利手和非利手單指運動［J］.科學通報，2003，（10） ：

［4］常時新，馮敢生，孔祥泉，等.簡單與復雜手指運動的fMRI對比分析［J］.臨床放射學雜志，2002，（1） ：

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1671-8194（2016）27-0138-02