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        基于中國人群建設(shè)PET神經(jīng)影像數(shù)據(jù)庫

        2023-02-23 09:08:58任樹華鮑偉奇周維燕孔艷艷姜東朗顧宇翔郭起浩左傳濤管一暉
        關(guān)鍵詞:校正影像學(xué)神經(jīng)

        黃 琪,任樹華,吳 平,鮑偉奇,周維燕,孔艷艷,姜東朗,華 濤,王 堅(jiān),胡 杰,陳 亮,顧宇翔,郭起浩,左傳濤,管一暉,謝 芳*

        (1.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院核醫(yī)學(xué)/PET中心,2.神經(jīng)內(nèi)科,3.神經(jīng)外科,上海 200040;4.上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院老年科,上海 200030)

        醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了神經(jīng)影像學(xué)臨床及科研進(jìn)步,但獲取數(shù)據(jù)難度及成本均較高。建設(shè)神經(jīng)影像數(shù)據(jù)庫可避免重復(fù)采集數(shù)據(jù)所致成本增加和周期延長,支持在不同背景和目的下深入挖掘數(shù)據(jù),提高其利用率。目前國內(nèi)外已有多個(gè)神經(jīng)影像學(xué)數(shù)據(jù)庫,但多針對(duì)MRI,核醫(yī)學(xué)PET神經(jīng)影像學(xué)數(shù)據(jù)庫發(fā)展相對(duì)滯后,尤其缺少基于我國人群的PET神經(jīng)影像學(xué)資料。本研究基于復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院資料嘗試建立基于我國人群的PET神經(jīng)影像學(xué)數(shù)據(jù)庫,包括阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)、帕金森病(Parkinson disease,PD)、煙霧病、腦膠質(zhì)瘤、癲癇及非疾病腦。

        1 資料與方法

        1.1 研究對(duì)象

        1.1.1 AD數(shù)據(jù)庫 納入2018年11月—2022年3月50~80歲、性別和受教育程度不限的AD患者,于神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估后1個(gè)月內(nèi)接受顱腦MR、18F-AV45及18F-FDG或18F-MK6240 PET檢查;無明確腦卒中病史;Hachinski缺血指數(shù)表得分≤4分。排除標(biāo)準(zhǔn):①合并明顯心、肝、腎或肺功能不全,血液系統(tǒng)疾病、嚴(yán)重感染、癌癥、酒精或藥物濫用等;②頭顱MRI顯示大血管性病灶、皮質(zhì)下彌漫性白質(zhì)腦病或多發(fā)腔隙性腦梗死;③其他腦部疾病或系統(tǒng)疾病伴癡呆,以及甲狀腺功能低下、維生素B12缺乏等;④因視、聽障礙影響認(rèn)知評(píng)估;⑤抑郁性障礙;⑥缺乏合作或理解。

        1.1.2 PD數(shù)據(jù)庫 納入2010年2月—2022年3月接受18F-FDG或11C-CFT PET顯像(停用PD藥物12 h以上)PD患者,依據(jù)文獻(xiàn)[1-3]標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)顱腦MRI及臨床評(píng)估運(yùn)動(dòng)障礙診斷PD。納入患者年齡、性別不限。排除標(biāo)準(zhǔn):神經(jīng)或精神系統(tǒng)疾病史,神經(jīng)安定類或毒品暴露史,神經(jīng)查體或MRI顯示異常,多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體阻斷劑用藥史等。

        1.1.3 煙霧病數(shù)據(jù)庫 納入2019年12月—2022年3月接受18F-FDG或18F-FDG灌注相PET的18~80歲、性別不限煙霧病患者;均經(jīng)數(shù)字減影腦血管造影參照煙霧病診療指南[4]標(biāo)準(zhǔn)確診。排除標(biāo)準(zhǔn):①合并影響認(rèn)知功能的其他神經(jīng)系統(tǒng)疾?。虎谛锞?、吸毒;③拒絕神經(jīng)心理檢查。

        1.1.4 腦膠質(zhì)瘤數(shù)據(jù)庫 納入2011年8月—2022年3月接受氨基酸PET檢查的腦腫瘤患者,年齡14~80歲,性別不限;顯像前未接受腦占位性病變手術(shù)、放射治療及化學(xué)治療等;以手術(shù)或腦立體定向活檢獲取腦組織學(xué)標(biāo)本后經(jīng)常規(guī)病理學(xué)診斷。排除標(biāo)準(zhǔn):氨基酸PET顯像陰性;脫髓鞘病變、炎性反應(yīng)、其他非膠質(zhì)腫瘤。部分患者經(jīng)分子病理學(xué)檢查,對(duì)其結(jié)果根據(jù)2016版WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)獲得新分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下的病理診斷;根據(jù)IDH1 R132H抗體免疫組織化學(xué)染色判斷IDH1基因突變。

        1.1.5 難治性癲癇 納入2013年11月—2022年3月接受18F-FDG或FMZ PET檢查的難治性癲癇患者,年齡18~80歲,性別不限,經(jīng)≥2種藥物足量足療程無法有效控制,經(jīng)常規(guī)腦電圖、MR及認(rèn)知評(píng)估,且檢查前停用苯二氮卓類藥物時(shí)間1個(gè)月以上。排除合并癔癥者或妊娠婦女。

        1.1.6 非疾病腦代謝 納入于2012年11月—2019年4月接受18F-FDG PET檢查,經(jīng)2名核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師結(jié)合病史閱片確認(rèn)無腦卒中、重大顱腦創(chuàng)傷或神經(jīng)精神疾病,無惡性腫瘤、藥物濫用或酒精成癮史等者。

        1.2 圖像采集 采用Siemens Biograph mCT Flow Edge 128 PET/CT儀,顯像劑劑量及掃描時(shí)間等見表1。采用3D模式采集PET圖像,軸向視野30 cm,范圍包括顱頂至顱底,經(jīng)衰變校正、歸一化校正、時(shí)間校正、衰減校正、散射校正及隨機(jī)符合校正,并獲得迭代、濾波反投影、TRUX和以all-pass算法重建的圖像,重建圖像矩陣為256×256×148,體素1.59×1.59×1.50。

        表1 PET掃描方案

        或采用Biograph Truepoint HD 64 PET/CT儀,掃描及校正方式同前,重建算法包括迭代、濾波反投影和TRUEX算法,重建PET圖像矩陣為168×168×148,體素2.04×2.04×1.50。

        1.3 預(yù)處理 由研究人員通過嚴(yán)格視覺檢查剔除不滿足質(zhì)量要求的圖像,其流程如下:①以MIRC CTP對(duì)DICOM文件行匿名化;②采用dcm2niix將DICOM格式文件轉(zhuǎn)換為NIFTI格式;③將圖中的前聯(lián)合-后聯(lián)合線的原點(diǎn)調(diào)至前聯(lián)合;④以SPM12軟件對(duì)PET圖像進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化,并變換到蒙特利爾神經(jīng)研究所(Montreal Neurological Institute,MNI)空間;⑤以半高寬8 mm×8 mm×8 mm平滑核進(jìn)行平滑。

        2 結(jié)果

        2.1 數(shù)據(jù)庫基本信息 所獲PET神經(jīng)影像數(shù)據(jù)庫主要包括5個(gè)專病數(shù)據(jù)庫及1個(gè)非疾病腦代謝數(shù)據(jù)庫,基本信息見表2。

        表2 PET神經(jīng)影像數(shù)據(jù)庫基本信息

        2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索與安全 數(shù)據(jù)庫所有圖像均可提供DICOM或NIFTI格式,參照腦成像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(https://bids.neuroimaging.io/)通用規(guī)范存儲(chǔ);記錄基本人口學(xué)信息,包括ID、獲取日期,檢查時(shí)年齡、性別、體質(zhì)量、利手及顯像劑注射劑量等;并可提供基于自動(dòng)解剖定位地圖集的標(biāo)準(zhǔn)化攝取值。

        為便于管理和應(yīng)用,本課題組與上海銳邦數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司合作搭建了數(shù)據(jù)管理云平臺(tái),其前端采用HTML5+Javascript,后端采用Java開發(fā)語言的技術(shù)架構(gòu),硬件為HP ML110塔式服務(wù)器,可提供數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)清洗、CRF表單設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)全生命周期管理等功能,支持多個(gè)字段檢索、批量上傳及下載等;同時(shí)以多種措施確保數(shù)據(jù)安全和受試者隱私,包括設(shè)定有關(guān)人員權(quán)限,記錄使用人員、操作時(shí)間和內(nèi)容,并建立、健全安全相關(guān)制度和規(guī)章,涉及人員操作、系統(tǒng)維護(hù)和變更的管理流程即出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)的應(yīng)急預(yù)案;設(shè)定任何單位或個(gè)人未經(jīng)授權(quán)不得擅自調(diào)閱、復(fù)制數(shù)據(jù)。

        3 討論

        本研究建立的顱腦疾病數(shù)據(jù)庫均以特定PET儀成像,可最大限度提高數(shù)據(jù)的同質(zhì)性,有助于PET臨床應(yīng)用,可填補(bǔ)國內(nèi)核醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫的缺失[5-8]。但本數(shù)據(jù)庫為單中心來源,且局限于PET圖像,希望未來能拓寬數(shù)據(jù)來源,進(jìn)一步擴(kuò)展基于我國人群的多病種、多中心及多模態(tài)影像數(shù)據(jù)庫。

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