卢姿蓉1邹松2李振龙1赵英杰1
(1福建中医药大学附属厦门中医院放射科福建厦门361001)
(2福建医科大学附属协和医院放射科福建福州350001)
【摘要】目的：利用弥散张量纤维束成像技术三维示踪胼胝体膝部和嘴部的纤维束，探讨胼胝体膝部和嘴部的纤维结构以及这些纤维束的起止和走行径路。方法：对30名健康成人（男女各15名，年龄：19－29岁）行头颅常规磁共振及弥散张量成像扫描，并利用弥散张量纤维束成像技术三维重建胼胝体膝部和嘴部的纤维束。结果：成功地显示了胼胝体膝部和嘴部纤维束的立体形态、空间走行及来源与终止。结论：弥散张量纤维束成像可以清楚地显示胼胝体膝部和嘴部的纤维束，该技术是研究大脑神经纤维束的可行方法。
【关键词】胼胝体膝部胼胝体嘴部纤维弥散张量纤维束成像
【中图分类号】R445【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）27-0078-02
弥散张量纤维束成像（diffusiontensortracking，DTT）是目前唯一能在活体三维显示神经纤维束轨迹的方法，为研究脑、脊髓白质的空间结构开辟了崭新的途径，具有广泛的应用前景，通过大量正常脑神经纤维束的研究，可以绘制3D大脑神经纤维束图谱，从而更加有利于病灶的3D定位和指导手术。在本项研究中，主要是探讨胼胝体膝部和嘴部的纤维结构以及这些纤维束的起止和走行径路。
一、材料与方法
（一）研究对象
30名无中枢神经系统症状及体征并颅脑核磁共振检查正常的健康成人，男女各15名，年龄：19－29岁。
（二）MRI扫描方法及参数
采用西门子3.0T磁共振扫描仪（SIEMENSMagnetomTrioTim），标准16通道头颅线圈，受试者头部用海绵垫固定，双外耳道置入耳塞以减少噪声。所有检查者先行常规轴位T1WI、T2WI、FLAIR、DWI序列及冠状位、矢状位T2WI序列扫描，再行弥散张量成像（diffusiontensorimaging，DTI）序列扫描。DTI采用单次激发自旋平面回波成像（SE-EPI）横断位扫描，扫描参数：TR为5700ms；TE为93ms；SliceThickness为3.0mm；采集矩阵为128X128；弥散敏感梯度方向数为30个方向；激励次数为1次；弥散加权数b1=0,b2=1000，采集时间为198s。
（三）胼胝体膝部和嘴部感兴趣区的选取标准
采用Witelson[1]七分法划分胼胝体（见图1），1区为嘴部，2区为膝部，在正中矢状面上分别选取整个1区和2区作为胼胝体嘴部和膝部的感兴趣区（regionofinterest，ROI），即ROI1、ROI2（见图2）。
图1正中矢状面胼胝体图2胼胝体嘴部和膝部的感兴趣区。蓝色为ROI1，粉色为ROI2。
Witelson七分法
（四）图像数据后处理
将所得DTI的DICOM格式数据输入个人计算机，利用DiffusionToolkit及TrackVis后处理软件对原始DTI数据进行处理，首先进行条样滤波，Anglethreshold取45o，Maskthreshold取auto，计算生成FA图，ColorFA图，ADC图，Tensor图，e1、e2、e3图以及trk格式文件等，在正中矢状面上胼胝体区选取ROI1、ROI2，并重建纤维束。然后用dcm2niigui软件将T1WI图像进行转换，最后通过MATLAB软件将转换后的T1WI图像与FA图进行融合，从而可以在T1WI图像上显示重建后的纤维束，进而分析纤维束的走行轨迹。
二、结果
利用DTT技术成功地显示了每个研究对象胼胝体膝部和嘴部纤维束的立体形态、空间走行及来源与终止。
三维示踪结果显示：胼胝体膝部和嘴部是连接双侧大脑半球新皮层的连合纤维，在形态上，胼胝体膝部和嘴部纤维弯向前内呈钳状，称为额钳，是联系双侧额叶前部的纤维，胼胝体膝部纤维起自双侧大脑半球额上回、额内侧回的皮层，沿相应脑回的白质区走行，最终在中线融合形成致密纤维束（见图3），胼胝体嘴部纤维起自双侧大脑半球额上回、直回的皮层，经相应脑回的白质区走行至中线处融合形成致密纤维束（见图4）。
图3胼胝体膝部纤维
三、讨论
（一）胼胝体膝部及嘴部纤维的三维显示
本研究应用DTT技术三维重建显示的胼胝体膝部及嘴部的纤维束，与解剖学上的描述具有很好的一致性，与其他学者应用相似或不同数据采集方法和重建算法进行纤维束成像所获得的结果也是基本一致的，如Wakana等[2]、康庄等[3]、李贻卓等[4]、于春水等[5]、何光武等[6]利用DTT技术对大脑神经纤维束进行重建所获得的有关胼胝体膝部及嘴部的纤维图像与本研究结果大体上是相同的。除此之外，本研究还将显示的神经纤维束与解剖学图谱进行详细地对照分析，较明确地定位纤维束的起止及走行径路。
（二）弥散张量纤维束成像技术的评价
弥散张量纤维束成像是DTI运用领域的拓宽，是利用DTI扫描所得数据，通过计算机后处理来非创伤性的研究神经纤维的一种崭新的技术，主要用于在活体研究神经纤维通道的轨迹、形状、结构、位置、局部解剖和它们之间的相互连接[6]。其原理是：弥散张量的三个本征值λ1、λ2和λ3对应三个本征矢量ε1、ε2和ε3，从三个本征矢量中选出与最大的本征值（λ1）相联系的矢量（ε1），它就对应着纤维束的传导方向（即纤维束的传导斜率矢量)，从而定义了神经纤维束方向场。目前主要采用两种方法：一种是基于张量域算法即利用局部张量信息进行纤维束跟踪；另一种是基于统计学的算法。DTT作为唯一能在活体三维示踪白质纤维束的一种无创伤性技术，目前已被广泛应用于正常白质纤维束的示踪及疾病状态的研究中。通过DTT技术，可以清晰准确地显示弓状纤维、上下纵束、钩束、扣带束、内囊、外囊、辐射冠、视辐射、听辐射、前连合、胼胝体、锥体束、薄束、楔束、内侧纵束、红核脊髓束、顶盖脊髓束、中央被盖束、三叉神经丘脑背侧束、小脑上中下脚和三叉神经等更多的纤维束，获得即完整又详细的正常大脑神经纤维束的解剖图谱。不仅如此，通过DTT技术还能直观地显示脑内病变对脑神经纤维束形态和结构的直接或间接影响，可以明确脑内病变与相邻脑神经纤维束的解剖关系，从而对脑内疾病的诊断、治疗和预后评估提供了有力的手段，目前常用于脑肿瘤、脑梗死、颅脑先天性畸形、脑出血等疾病的研究中。但是，DTT作为一项新技术，目前尚存在一定的缺陷：（1）同一体素内不能反映不同走向的纤维束：当不同纤维束在同一体素内交叉、紧贴、分支或融合时，根据张量域计算出的纤维束轨迹将不能反映纤维束的真实轨迹；（2）重建控制参数设置不当会影响纤维束重建结果；（3）目前尚无活体纤维束成像的金标准[7]。尽管如此，由于DTT是目前唯一能在活体显示大脑神经纤维束的方法，其应用前景是相当广泛的，相信随着计算机硬件和软件的不断开发和利用，DTT技术将会得到更大的发展和应用，为脑神经纤维束的研究提供更加详细、准确的信息。
四、小结
利用DTT技术清楚地显示了胼胝体膝部及嘴部的纤维结构及这些纤维束的来源与终止和走行径路，揭示了胼胝体膝部及嘴部神经纤维与相关解剖功能区的联系，为活体脑结构和功能的联系研究提供了可视的解剖依据。
参考文献
[1]WitelsonSF.Handandsexdifferencesintheisthmusandgenuofthehumancorpuscallosum:apostmortemmorphologicalstudy[J].Brain,1989,112(3):799-835.
[2]WakanaS,JiangH,Nagae-PoetscherLM,etal.Fibertract-basedatlasofhumanwhitematteranatomy[J].Radiology,2004,230(1):77-87.
[3]康庄,卢广文,胡冰.三维脑白质纤维束示踪成像[J].解剖学研究,2007,29(3):198-201.
[4]李贻卓,黄子林,魏一飞,等.MR弥散张量三维脑白质纤维束成像[J].南方医科大学学报,2007,27(8):1244-1247+1250.
[5]于春水,李永忠,秦文,等.人脑连合纤维的弥散张量纤维束成像[J].中国医学影像技术,2004,20(3):378-380.
[6]何光武,董德柱,沈天真,等.正常成人大脑胼胝体弥散张量纤维束成像研究[J].医学影像学杂志,2005,15(2):89-92.
[7]何光武,张贵祥.大脑白质磁共振弥散张量纤维束成像研究[J].中国中西医结合影像学杂志,2007,5(1):46-49.