- 中国健康成年人脑图谱及脑模板构建
- 李坤成
- 1569字
- 2021-12-24 11:25:25
第二章 构建脑图谱的设计和实施过程
第一节 采集志愿者磁共振成像数据
一、课题起源和志愿者搜集
本研究最早是在国家科技部高技术研究发展计划（863计划）项目编号为：2006AA02z391和国家重点基础研究发展计划（973计划）子课题（2005CB522800，2004CB318101）资助下启动和开展的，后续也得到了国家自然科学基金项目等其他项目的支持。研究由首都医科大学宣武医院牵头，首都医科大学附属北京同仁医院、西安市中心医院、四川大学华西医院、山东省医学影像研究所、宁夏医科大学总医院、山西医科大学第一医院、大连医科大学附属第一医院、天津医科大学总医院、天津医科大学肿瘤医院、陆军军医大学西南医院、浙江大学第一附属医院、华中科技大学同济医学院附属协和医院、吉林大学中日联谊医院和汕头大学医学院第二附属医院，共15家大型教学医院共同参加数据采集。研究从2006年启动，到2015年底结束，完成了中国脑图谱的构建及示范应用及重要脑结构的正常参考值提取等，脑模板构建前后历时10年。
本研究获首都医科大学宣武医院伦理委员会批准，并在临床试验注册中心注册（注册号：ChiCTR-RNC-00000128）。所有志愿者在入组参加本研究之前均签署知情同意书。在项目实施之前，组织课题组成员多次研讨，在制定《建立活体中国成人数字标准脑指导手册》后，才正式开始大规模志愿者数据采集。
（一）志愿者入组标准
所有被试均为右利手，男女之比为1：1，并按照18～30岁、31～40 岁、41～50 岁、51～60 岁、61～75 岁进行分组，共分5个年龄组，每组包含600例健康志愿者，组内男女各半，各为300例。所有志愿者均经常规健康体检（包括体格检查、实验室化验检查、胸部X线和腹部超声检查）未见异常改变；经神经内科医生检查，志愿者无任何神经系统疾病的症状和体征；无吸毒、酗酒史；无家族遗传疾病史；无心脑血管和中枢神经系统疾病的症状和体征；无长期及近一年内服用能影响神经系统药物史。此外，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）扫描未发现任何脑内病变。
（二）志愿者排除标准
（1）在磁共振扫描中发现任何脑内病变者；
（2）发现有神经系统疾病及家族遗传疾病者；
（3）发现吸毒、酗酒及依赖影响神经系统药物者；
（4）所采集MRI图像质量不合格者。
最终入组的志愿者来源于国内非高原地区的20个省、自治区和直辖市，总计搜集3 000例健康志愿者的数据。
二、磁共振成像数据采集
由于MRI属于无创伤、无射线辐射危害技术，在所有医学影像学技术中，其软组织对比度最高，是显示脑组织结构的最佳影像学方法。考虑超导型1.5T全身MRI扫描设备性能好、普及率高、扫描脉冲序列成熟可靠，因此，本课题统一选用该型设备（注：在2006年项目启动时，1.5T MRI扫描仪具有这些优势）。在15家医院中，10家应用通用电气公司的设备（GE Signa）、5家医院应用西门子的机器（Magnetom Sonata或 Avanto，Simense）完成脑 MRI图像数据采集，所有设备均应用8通道相控阵线圈。
在采集MRI图像数据前，由GE或西门子公司和医院设备或医学工程科工程师共同对所用设备的系统状态和参数设置实施检测，保证所获MRI图像质量符合欧洲共同体和美国放射学院（American College of Radiology，ACR）标准。
磁共振成像采集脉冲序列包括：
自旋回波序列：常规横断、矢状位的T1加权像（T1 weighted imaging，T1WI），T2加权像（T2 weighted imaging，T2WI），液体衰减反转恢复序列（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）。在上述脉冲序列图像显示脑内无任何异常后，再进行全脑T1加权三维容积扫描。
西门子公司设备采用T1加权三维磁化预备梯度回波脉冲序列（T1WI three dimensional magnetization prepared rapid acquisition gradient echo sequences，T1WI-3D-MP RAGE）， 扫描参数为：256×256mm 视野（field of view，FOV）；获 取192层、1mm层厚图像覆盖全脑；重复时间（repetition time，TR）/回波时间（echo time，TE）/翻转时间（inversion time，TI）=2 000/4～4.5/1 100ms；15°翻转角（flip angle，FA）；接收带宽（band width）：160Hz/像素；512×512×192 矩阵；体素大小为 1mm×1mm×1mm。
GE公司机型采用T1加权扰相梯度回波序列（3D T1WI spoiled gradient recalled echo，D-T1WI-SPGR）进 行 扫 描。3D-T1WI-SPGR扫描参数为：FOV：260×260mm，获取180层，1mm 层厚图像；TR/TE/TI = 9～12/4.2～4.5/600ms；FA：15°；接收带宽为 19.2Hz/像素；256×256×192矩阵；体素大小为1mm× 1mm×1mm。总扫描时间约25min。