早期阿尔茨海默病胼胝体与海马的时空特征研究

Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative and deadly disease　in the eldly. There is no cure for the disease, early diagnosis may contribute to　the treatment. Most present studies not only indicate that hippocampus atrophy can be found in AD patients, but also callosal atrophy is involved in AD, however, this index is not enough to early predict and diagnose AD. Our previous work found that the atrophy of the corpus callosum appears an atrophic progress from anterior to posterior in early AD, and the rate of callosal atrophy can reflect the cognitive decline. In this project,the spatiotemporal feature of corpus callosum and hippocampus in early AD will be further explored. The project consists of three parts: ①Research on the method of automatic and accurate segmentation of corpus callosum and callosal partition into subregions according to DTI definition. ②Research on the method of localization of corresponding points on the interindividual callosal midline to perform the comparison of interindividual morphological characteristics of corpus callosum. ③Research on the risk prediction modeling with respect to the spatiotemporal feature of corpus callosum and hippocampus. Our work will provide the theoretical basis for a new biomarker of early AD using the spatiotemporal feature of corpus callosum and hippocampus to diagnose early AD, monitor the disease progressing and make a prognosis.

阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease，AD）属于老年人最常见的神经系统退行性致死性疾病。目前尚无有效治疗方法，早期诊断AD能给治疗带来新的希望。基于结构MRI的研究发现AD患者中不仅存在着海马萎缩现象，而且AD病程中胼胝体也发生了萎缩，但仅靠目前指标不足以早期预测及诊断AD。课题组前期研究发现早期AD胼胝体随痴呆程度的加重呈现从前向后的进行性萎缩，且萎缩速率能反映认知功能的下降程度，在此基础上本课题拟深入研究早期AD胼胝体及海马时空特征变化，主要包含以下三内容：①胼胝体自动分割方法研究，实现基于DTI定义胼胝体亚区的自动准确划分；②个体间胼胝体中心线对应特征点定位方法研究，实现个体间胼胝体形态变化的比较；③基于胼胝体及海马的时空特征的早期AD疾病风险预测建模。通过本课题研究，为将来以胼胝体及海马的时空特征作为新的生物标志物诊断早期AD、监测疾病进展及判断预后提供理论依据。

目前我国约有阿尔茨海默病(AD)患者500万患者，占世界总病例数约1/4，严重危害老年人口身心健康。目前该病在我国诊断率低，且早期难以诊断，本项目的研究背景基于核磁共振影像的正中矢状位胼胝体的形态学研究，主要涉及胼胝体轮廓及中心线骨架提取，用于分析AD的胼胝体形态结构，探寻诊断早期AD的影像学指标。.本课题主要研究了MRI正中矢状面上胼胝体中心线的提取。首先基于模型的点匹配方法来解决中心线的前后两个端点的定位，其次基于主动轮廓模型提取中心线，再次自动定位端点技术，包括模型构建和端点定位。最后，模型重建技术及胼胝体中心线可视化。采用活动轮廓模型生成样条曲线，完成胼胝体中心线的提取。. 近些年研究表明小脑也参于了认知功能和行为的处理，小脑蚓部在小脑正中间，以往研究也表明了AD病中小脑蚓部也存在着萎缩，主要与浦肯野细胞的变性及分子层的胶质增生相关。另外在严重AD病人中，已经证实存在浦肯野细胞的密度下降，这些研究均表明小脑蚓部的变化参于到了AD病程中。.本课题研究了小脑蚓部亚区的形态学变化，通过影像学分析软件将小脑蚓部分割成蚓部前叶，蚓部后上小叶和蚓部后下小叶，计算它们的面积大小，最后经过统计学分析，得到蚓部后下小叶参与到早期AD认知功能下降的病程中。. 另外研究了早期AD病程中是否累及脑干结构，因脑干位于大脑中轴处，内部包含有很多重要神经核团，这些核团具有各种功能，例如调节呼吸、心率及认知功能，该研究采用基于体素的形态学分析（voxel-based morphometry），发现在早期AD过程中桥脑与中脑经历了萎缩的过程，证实了早期疾病过程中左侧脑干发生萎缩较右侧严重，左侧最初发生萎缩，随疾病进展逐渐累及到右侧。. 本课题研究具有重要意义，对于早期AD病程从胼胝体、小脑到脑干进行了全方位的形态学研究，对于揭示AD的发病机理具有重要意义，提出基于结构形态影像学的变化，为后期早期诊断AD提供理论依据。