基于纤维束示踪的空间统计方法研究进展及其应用.pdf

国际医学放射学杂志IntJMedRadiol2011Mar;34(2):162－165

放射技术学
基于纤维束示踪的空间统计方法研究进展及其应用
Advancesandapplicationoftract-basedspatialstatistics
伊慧明江山张敬*

【摘要】基于纤维束示踪的空间统计方法（TBSS）能够自动、准确地分析扩散张量数据，克服了基于体素的形态
学分析在配准和平滑等过程中存在的不足，可对不同被试者的主要白质纤维束对齐、配准，从而达到较精准的组间
比较，因此对脑白质异常区域定位更准确，为定量评估脑白质病变提供可靠参数，在脑科学研究和临床实践中有较
好的应用前景。但TBSS方法仍存在一定局限性，有待于进一步改进。就TBSS方法的原理、计算过程及应用等予以
综述。
【关键词】扩散张量成像；基于体素的形态学分析；基于纤维束示踪的空间统计方法

近年来MR扩散张量成像（diffussiontensor16mm的平滑核[6]，而Jones等[6]认为平滑核取12mm
imaging，DTI）技术不断进步，应用DTI参数测量人较为合适。到目前为止，关于平滑核大小尚无一致
脑白质的变化成为研究的热点。早期的方法是手工性结论，一方面使得各研究结果可比性降低，另一
绘制感兴趣区（regionofintrest，ROI），但由于ROI方面平滑进一步加剧部分容积效应，导致无法判断
的大小、位置缺乏统一的标准，导致结果的可重复FA值或者MD值改变是白质本身病变引起还是不
性和可比性差。为解决这一问题，研究者们将基于同组织的混杂引起。
体素的形态学分析（voxelbasedmorphometry，VBM）为解决上述问题，研究者提出了基于纤维束示
方法引入到DTI研究中[1]，采用SPM软件对各向异踪的空间统计分析（tract-basedspatialstatistics，
性指数（fractionalanisotropy，FA）图和平均扩散率TBSS）方法[7]。
（meandiffusion，MD）图进行体素水平的统计分析，1TBSS方法与限度
最后得到全脑的差异图，也有研究者将此称为基于TBSS方法首先需构建一组图像的平均FA骨
体素的分析（voxelbasedanalysis，VBA）。无论是架图，骨架图代表被试者较大的白质纤维束中心，
VBM还是VBA，均存在以下2个明显的问题。然后将所有被试的FA值投射到平均FA骨架图上，
首先，SPM软件并没有提供DTI图像的标准化以确保骨架图上每一个体素的FA值均来自于最邻
模板研究者们[2-4]多采用和模板对图像近的白质纤维束中心这种方法避免了图像配准不
。T2EPIDTI。
的图进行标准化处理然后将这一参数应用到精确和平滑带来的问题
B0，。
FA和MD图，这种方法不能保证图像精确配准到标1.1TBSS的核心步骤
准空间另有一部分研究者[5]将图像配准到从所有图中遴选出共用的配准靶图像
；B0T11.1.1FA，
像然后将像标准化再将这一标准参数应用到然后采用非线性配准方法将其他图像都配准到靶
，T1，
FA和MD图，但由于磁敏感伪影的影响，这种方法会图像空间，这一步对配准的精度要求不高。
导致DTI图像扭曲、变形，进而影响图像的空间配准。1.1.2将所有配准后FA图进行均值化处理，然后
其次，VBM方法多要对标准化后的图像进行高采用垂直于局部纤维束结构的非最大值抑制法来
斯平滑处理，通常认为平滑核大小应为体素的2~3压缩平均FA图，达到创建平均FA骨架图的目的。
倍[5]，目前DTI研究采用的体素多为2mm×2mm×最后采用阈值化处理，滤掉平均FA值较低和变异
2mm，平滑核似应取4~6mm为宜，但多数研究采用较大的部分。
的平滑核大小却为6~12mm，部分研究者甚至采用1.1.3在每一个配准后的FA图上，沿垂直于平均
FA骨架方向寻找其最大的FA值，所有的最大FA
作者单位：300020天津，中国医学科学院血液病医院放射科
（伊慧明，江山）；天津医科大学总医院放射科（张敬）值构成一幅该被试自身的FA骨架图，并能够保证
*审校者
DOI：10.3784/j.issn.1674-1897.2011.02.Z0213FA骨架图上所有的体素为最邻近白质纤维束中心

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国际医学放射学杂志InternationalJournalofMedicalRadiology2011Mar;34(2)

的FA值，这一操作过程被称为映射（projection）。映除常规EPI外，PropellerFSE也是备选序列，而且后
射过程不仅完成了FA值的配准，还对第一步图像者尤其适用于有明显头动倾向的被试者，如儿童及
错配有一定的校正功能，可提高约10％的图像配准有运动障碍的病人，但可能会