第一部分多参数磁共振扩散峰度成像的脑区及年龄相关性研究　　研究背景和目的：磁共振扩散峰度成像（DKI）是扩散张量成像（DTI）技术的延伸，基于非高斯模型计算而得的一种新的磁共振成像方法，能更好描绘组织内非正态分布的水分子扩散。较传统的磁共振扩散加权成像，DKI能更好反映组织微观结构的变化，但DKI各参数图在不同脑区及随着年龄变化均有较大差异。DKI各参数图的脑区与年龄相关的本底差异必然会对病变的DKI诊断产生一定程度的影响，但目前尚缺乏相关的系统研究。本研究第一部分将系统研究正常脑部DKI各参数图在不同脑区及随着年龄变化规律，并进一步探讨DKI各参数图对不同脑区缺血损伤诊断效能的差异性，旨在明确各不同脑区缺血损伤的DKI诊断的最佳参数，为急性缺血性脑损伤精准定位、定性诊断提供一种全新的影像学手段，也作为本研究第二部分——进展性脑梗死DKI研究及后续各系统疾病DKI研究的重要理论基础。　　材料与方法：　　1.本实验前瞻性研究急性/超急性期脑梗死患者28例，所有病例在发病时间≤72小时完成DKI扫描及常规MRI扫描。评价DKI各参数图在不同脑区梗死灶的诊断效能：脑梗死灶的相对DKI值（包括rMK, rKa和rKr）作为主要评价指标，各参数图的图像背景均匀度和相邻结构对比度作为次要评价指标。并进一步将研究理论应用于5例超急性期脑梗死患者的临床诊断，其中1例患者做了3个月的随访复查。　　2.前瞻性研究不同年龄组受检者30例，其中幼儿组（年龄<60个月）、中青年组（20~40岁）和老年组（＞60岁）各10例，排除视神经及颅脑器质性病变。所有患者行颅底常规MRI及DKI薄层扫描。选取其中一侧视神经最大层面的MK，MD及FA参数图，分别在各参数图视神经和同层面桥脑放置感兴趣区（ROI）。　　结果：　　1.基于28例不同部位大脑急性脑梗死患者的MK、Ka和Kr图的病灶随机选取112组ROI作为独立研究样本（病灶ROI+对照ROI），其中胼胝体17组、放射冠26组、丘脑21组、皮层下白质和大脑皮层各24组。胼胝体和放射冠急性脑梗死灶的rKa明显高于其他相对DKI参数值（rMK和rKr），差异具有显著性统计学意义。但丘脑、皮层下白质及大脑皮层急性脑梗死灶的主要评价指标rMK, rKa和rKr之间的差异均无显著性统计学意义，次要评价指标提示Ka图相邻组织对比度不足，Kr图的背景均匀度差，MK图显示上述脑区梗死灶的信号强度、背景均匀度及相邻组织对比度等图像评价指标均介于Ka图和Kr图之间，诊断效能最佳。　　2.本研究5例超急性期脑缺血损伤的MD异常信号区均显著大于MK异常信号区，其中1例通过三个月随访发现MD/MK不匹配区的缺血性脑损伤组织趋向恢复，MD/MK重叠区的缺血性脑损伤组织趋向坏死。　　3.正常桥脑MK、FA随着年龄增长呈先升后降趋势，MD随着年龄增长呈先降后升趋势，MK值变化的幅度明显大于MD及FA，幼儿组、青年组、老年组两两之间差异均有显著性统计学意义。　　结论：　　1.不同正常脑区的绝对DKI参数值存在明显差异，即本底差异；相对DKI参数值能有效消除本底差异干扰，客观评估病灶区水分子扩散峰度异常的程度。　　2.不同年龄正常脑区的绝对DKI参数值存在明显差异，即年龄相关性差异；MK、MD和FA均能显示生理及病理情况下脑部髓鞘发育成熟过程和退变过程，但MK值变化的幅度明显大于MD及FA。　　3.多参数的DKI能有效反映不同脑区急性梗死时水分子扩散受限的程度，但诊断效能各异：Ka适用于高度各向异性的单向纤维和交叉纤维组织的梗死灶的诊断，如胼胝体和放射冠。MK则适用于各向异性较低或趋向各项同性的神经元与神经纤维复合体、弓形纤维和神经元组织的梗死灶的诊断，如丘脑、皮层下白质及大脑皮层。正确地选择DKI参数有助于不同脑区急性梗死灶更好地定性和定位诊断。　　4.超急性期脑缺血损伤的MD/MK异常信号灶存在不匹配区，MD/MK不匹配区的缺血性脑损伤组织趋向恢复，MD/MK重叠区的缺血性脑损伤组织趋向坏死。　　第二部分进展性脑梗死的磁共振扩散峰度成像研究　　研究背景和目的：进展性脑梗死是指继发神经功能恶化的一类脑梗死，可发生于脑梗死的任何时期，预后不良。目前研究观点认为原发脑梗死病灶扩大及新发脑梗死是进展性脑梗死的主要病因，但其责任病灶的影像学特点及演变规律尚缺乏系统研究。本研究将之前应用于超急性期脑梗死研究的磁共振扩散峰度成像（DKI）理论引入进展性脑梗死新发责任病灶研究，从临床患者人体实验及动物实验两方面系统地研究进展性脑梗死新发责任病灶与原发病灶的影像学特点及演变规律的差异，并结合临床NIHSS评分探讨其影像学征象与临床相关性，旨在为进展性脑梗死患者寻找一种精准的影像学评估手段。　　材料与方法：　　1.79例亚急性期脑梗死患者根据NIHSS评分分为2组：非神经功能恶化组（ND(–)组）和神经功能恶化组（ND(+)组），分别命名为实验A组和实验B组；根据病灶数目两实验组进一步分为4个亚组：单发脑梗死ND(–)组、多发脑梗死ND(–)组、单发脑梗死ND(+)组、多发脑梗死ND(+)组，分别命名为A1组、A2组、B1组和B2组。各个亚组的MD（Mean Diffusion）和MK（Mean kurtosis）参数图的病灶面积与相应参数值根据NIHSS评分做组间差异的统计学分析。　　2.通过线栓法对7只SD大鼠行右侧大脑中动脉永久性阻断的单时相进展性脑梗死造模（MCAO），使用Agilent7.0T动物MRI扫描仪行DKI扫描，通过参数优化找出最优活体脑缺血损伤模型成像参数，并用于超急性期大脑中动脉梗死SD大鼠模型脑部扫描，原始数据使用MATLAB软件后处理获得脑部DKI的MK图，并与常规ADC图及DTI中的MD参数图比较，对比同层面脑缺血灶面积在各序列的图像差异。　　结果：　　1. ND(+)组MD图的异常信号区明显大于MK图的异常信号区，差异具有显著性统计学意义；而ND(–)组MD图与MK图的异常信号区大小相仿，差异无显著性统计学意义。ND(+)组和ND(–)组的MD/MK不匹配区面积百分比分别为9.7％和0.2%。病灶区的MD值显著下降、MK值显著上升，在观察时间窗内呈逐渐恢复的趋势，但ND(+)组病灶的信号变化百分比恢复趋势比ND(–)组慢，不过仅MK值的信号变化百分比的组间差异具有显著性统计学意义。另外多发脑梗死组多病灶的异质性见于ND(+)组，而多病灶一致性良好见于ND(–)组。　　2.大鼠单时相进展性脑梗死模型MCAO2小时内，ADC图、MD图及MK图均出现明显异常信号区，其中ADC图、MD图中异常信号降低区面积大致相仿，MK异常信号升高区面积明显小于前两者；MCAO4小时后行第二次DKI扫描发现，ADC、MD图异常信号降低区面积较前稍扩大，但增幅不显著；MK图异常信号升高区面积较前明显扩大，但仍小于前两者。而常规T1WI及 T2WI图像在MCAO2小时内及MCAO4小时后两次MRI扫描均未出现显著的异常信号区。　　结论：脑梗死灶MK值恢复的延迟或多病灶的异质性均提示原发脑梗死病灶扩大及新发脑梗死，是进展性脑梗死诊断的重要征象。与之相反，脑梗死灶MK值恢复及时（本研究观察MK值在发病7天左右开始无限接近对侧正常脑区MK值）或多病灶一致性良好均提示原发脑梗死病灶处于稳定状态，无进展性脑梗死发生的迹象。