弥散张量成像纤维束示踪技术优化显像弓形束及其可靠性研究

Arcuate Fasciculus is one of the most important fiber tracts in human language pathway. So far, for the visualization of Arcuate Fasciculus in vivo, there is a lack of reliable non-invasive methods. In our previous study for Diffusion Tensor Imaging (DTI) based fiber tracking of optic radiation and major fiber tracts in brainstem, we have porved the feasibility and validity of out DTI based fiber tracking method. Then, is it feasible to depict the Arcuate Fasciculus with DTI based fiber tracking? How is the accuracy and validity? With this prospective controled experiment, we plan to depict the arcuate fasciculus before and after surgical intervention, and correlate the change of subjects' language function change with the change of the fiber of arcuate fasciculus depicted by DTI based fiber tracking. In this way, we sought to screen out the optimized fractional anistrophy (FA) threshold and prove the accuracy and validity of this method. This study may offer us new ways and methods to visualize the arcuate fasciculus in pathological status. It will also be helpful for further exploration of language pathway and relevant human congnitive functions.

弓状束是人类语言传导系统的重要结构之一，但目前尚缺乏对其进行无创活体显像的可靠手段。在我们既往使用弥散张量成像（DTI）技术对脑干主要纤维束及视放射进行显像的研究中，我们发现该技术可以准确显示出视放射和脑干的主要传导束。那么，能否使用DTI 技术来对弓状束进行显像？其准确性和可靠性如何？为此，本项目拟采用前瞻性对比试验，利用DTI纤维束示踪技术在外科干预前后重建接受涉及弓状束的研究对象的弓状束，并通过统计学分析将DTI显示出的纤维束变化与术前后语言功能的变化相关联，旨在获得弓状束DTI纤维束显像的优化参数并证实DTI技术能否准确、可靠地显示出弓形束。此研究将为我们提供全新的思路和方法来观察病理状态下的弓形束，对认知功能，尤其是语言传导系统的深入研究和神经功能的保护提供更充分的科学依据和可靠的研究方法。

弓形束是人类语言系统的最重要结构之一，但目前尚缺乏对其进行无创活体显像的可靠手段。在我们既往使用弥散张量成像（DTI）技术对锥体束、视放射等脑白质主要纤维束进行显像的研究中，我们发现该技术可以准确显示出锥体束和视放射。那么，能否使用DTI 技术来对弓形束进行显像？弓形束重建的最佳各向异性值（FA）参数是什么？其准确性和可靠性如何？为此，我们设计了这个前瞻性的对比试验，使用平面回波成像（EPI）DTI序列扫描患有优势半球波及弓形束的额颞叶病变的研究对象，然后分别用不同的FA阈值（0.1,0.15,0.2）重建弓形束，并最终通过统计学分析将DTI 显示出的纤维束变化与术前后语言功能变化相关联。本实验共搜集了患有优势半球额颞叶病变的病例100例，实验结果表明：1、DTI所显示的弓形束的损伤程度与语言功能测试的变化呈正相关；2、当使用不同的FA阈值及算法进行弓形束成像时，Tensor Deflection算法，阈值0.15时，实验结果具有较平衡的敏感性及特异性。上述结果证实了基于DTI 技术的纤维束成像方法能准确、可靠地显示出弓形束。在进行涉及弓状束的有创性操作时，此研究将为我们提供全新的思路和方法来观察病理状态下的弓形束，有助于在围手术期制订个体化的手术方案，降低相关手术并发症发生率，还将为开发新的纤维束神经导航技术提供理论和技术基础。