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上纵束(superior longitudinal fasciculus,SLF)是连接颞叶、顶叶与额叶的主要联络纤维束,涉及语言、注意等多种高级功能,具有重要的研究价值,近百年来研究上纵束的学者源源不断。早期有关于SLF的研究方法主要局限于对成人尸体标本的解剖学研究,随着影像学成像技术和计算机图像后处理技术的不断发展,弥散磁共振成像越来越多地应用于成人SLF的研究中。该方法的优点在于能够无创性地对活体的纤维束进行微观结构的定量检测。与成人不同,新生儿时期SLF的影像学研究十分匮乏。一方面是由于扫描时间、磁场强度等条件在新生儿的扫描过程中会受到限制,研究人员很难获得高分辨率的弥散磁共振(magneticresonance,MR)图像;另一方面SLF是发育最晚的白质纤维束之一,这意味着它髓鞘化的程度较低;此外还有许多纤维在SLF的走行区域与之交叉,这些都会极大地影响纤维束的弥散成像效果,使得新生儿时期SLF的追踪结果较差。我们使用图像分辨率足够理想的 dHCP(Developing Human Connectome Project)公开数据,对 40 个36.86-44.14孕周新生儿的SLF进行了分段的定性和定量研究,观察SLF各个纤维分支的走行轨迹和所连接的皮质区域,定量地评估SLF各个分段的成熟状态。在定性的形态学分析上,我们使用新的单球壳3组织约束球面反卷积(single shell 3 tissue constrained spherical deconvolution,SS3T-CSD)算法获得了符合追踪要求的白质纤维取向分布(white matter fiber orientation distribution,WM-FOD)图,并在此基础上进行了全脑的纤维追踪,之后通过手动绘制感兴趣区(region of interest,ROI)的方法将大脑左右两侧的SLF进行了分割,成功地将其分成了SLF Ⅰ、SLF Ⅱ、SLF Ⅲ三个部分。结合配准之后的新生儿自动解剖标记(automated anatomical labeling,AAL)图谱,我们发现:新生儿时期SLF各个分支的纤维形态以及连接的皮质区域均和成人相似。SLF Ⅰ位于扣带纤维上方偏外侧,走行与扣带纤维平行,呈S型,连接了顶上小叶、楔前叶到额上回的皮质区域。SLFⅡ位于SLF Ⅰ下方偏外侧,连接了从顶叶的角回到中央前回和额中回的皮质区域。SLF Ⅲ在解剖位置上无法与弓状束(arcuate fasciculus,AF)前段相互区分,我们将二者视为同一条纤维束。SLF Ⅲ/AF前段位于SLF Ⅱ腹侧,在SLF Ⅱ和SLFⅢ/AF前段同时存在的矢状位层面上,我们将走行方向更偏背侧的纤维束视为SLF Ⅱ,其余走行偏腹侧的视为SLF Ⅲ/AF前段。SLF Ⅲ/AF前段连接了缘上回到中央前回和额下回的皮质区域。在获得了 SLF的三条分支的纤维追踪结果之后,我们测量了每条纤维分支的 DTI(diffusion tensor imaging)和 NODDI(neurite orientation dispersion and density imaging)参数值,对其发育状况进行了定量的研究分析。结果显示:随着孕周的增加,SLF Ⅰ、SLF Ⅱ、SLF Ⅲ的FA值和NDI值均呈线性增长,MD值和RD值则呈线性降低。与以上参数值的变化不同,SLF Ⅰ和SLF Ⅲ的ODI值随着孕龄的增加呈非线性改变,SLF Ⅱ的ODI值虽然表现为线性降低,但是直线斜率的P值达到了 0.047;SLF Ⅱ的AD值呈非线性改变,SLF Ⅰ和SLF Ⅲ的AD值随着孕龄的增加呈线性降低。此外,在三条纤维分支中,SLFⅢ的FA值最高,ODI值最低;与之相反,SLF Ⅱ的FA值最低,ODI值最高,SLF Ⅰ的FA和ODI值大小居于两者中间,这些差异均具有统计学意义。综合以上结果可以得出结论:(1)新生儿时期SLF各个分支的纤维形态以及连接的皮质区域均和成人相似。(2)SLF三条纤维分支具有不同的成熟状态:FA值最高、ODI值最低的SLF Ⅲ发育最早,FA值最低、ODI值最高的SLF Ⅱ发育最晚,后者可能承担相对复杂的功能。本课题一方面对新生儿时期SLF及其分支的轨迹进行了三维重建和可视化,定性地分析了 SLF每条分支的纤维形态和连接的皮质区域,其结果可以帮助临床医生选择合理的手术入路,为尽可能地减少相应的纤维束在术中的损伤提供解剖学依据;另一方面我们使用了定量的参数指标评估了新生儿时期SLF每条分支的发育状况,为早期诊断、治疗SLF异常发育所引起的相关疾病提供理论依据。