利用 Fiji 软件在磁共振成像中量化视神经横截面积的新方案

本方案旨在介绍利用磁共振成像（MRI）评估视神经横截面积的标准化方法。我们将描述使用广泛可用的成像序列进行图像采集的过程，并介绍使用开源功能软件进行图像分析的方法。

该方案的重要用途之一是青光眼患者的评估，可为视神经完整性提供宝贵的数据。图像采集方案开始时，需向患者充分解释检查过程，并说明需要遵循以下指示：您需要更换成专用的成像检查服。

您需要确保不要携带或穿戴任何金属物品，这可能包括某些类型的口罩。某些植入式设备可能与磁共振成像不兼容，例如起搏器和胰岛素泵。您必须向医生告知体内留有任何金属物体的情况。

由于MRI设备空间狭小，患有幽闭恐惧症的患者可能不适合进行此项检查。检查预计需要15分钟，期间患者必须保持静止不动。患者需签署适当的知情同意书。

成像前，医生将向患者解释检查步骤，并指导其在磁共振成像（MRI）设备内注视一个正前方的目标，以获得方位正确的图像。医生会进一步说明注意事项，并为患者提供耳机和紧急呼叫按钮等安全装置，以确保检查过程顺利且舒适。视神经的冠状切面将进行垂直正交采集，即

垂直于眼球后方三毫米处的视神经。将使用转移锯和斜矢状面的定位图像，以确保视神经走向及视神经-眼球连接部位的位置最佳。可通过视神经周围脑脊液的分布情况来评估凝视固定的质控，脑脊液应均匀分布在视神经周围，各侧厚度几乎相等。

输入以下参数以进行图像采集。在T2加权脂肪抑制序列中，TR为3000毫秒，TE为90毫秒。

视野范围，16 厘米 × 16 厘米。矩阵，296 × 384。层厚，3 mm。

切片间隙为0.3毫米。最终分析的图像为眼球后方3毫米处的斜冠状面图像。在图像分析流程中，我们将首先从imagej.net下载Fiji图像处理软件包。

首先访问其网站，选择“下载”、“Fiji”，然后根据您的设备选择合适的版本。安装完成后，启动 Fiji 程序。通过选择“文件”、“打开”，然后选择您需要的视神经冠状图像，将其上传至程序中。

请注意，转移过程中需保持图像质量，否则将导致图像分析结果不可靠。通过指定单位长度所对应的像素数量来标准化比例尺，可通过在地图比例尺上绘制一条直线来实现。

然后从“分析”菜单栏中选择“设置比例尺”。根据地图比例尺上显示的线段长度，输入正确的长度单位。使用“图像”菜单将图像转换为灰度图像，然后选择“类型”，再选择“8位”。

通过量化白质像素的强度范围，依次点击插件菜单、分割、套索选择，选择套索选择工具，然后选取足够大的白质区域。如需扩大区域，按住 Shift 键并扩展白质区域。注意在操作过程中不要覆盖任何灰质区域。

总共选择 1000 像素的区域已足够。您可以通过选择“分析”菜单中的“测量”功能来确认所选区域是否为 1000 像素，以量化所选区域的大小。从“分析”菜单中打开“直方图”工具，该工具将显示所选白质区域内像素强度的分布情况。

单击“实时”框，以确保直方图评估所选区域。直方图上的曲线应显示强度的正态分布。按以下方法计算白质强度范围：下限为平均强度减去三倍标准差。

对于本例，下限为 94.372 减去 3 倍的 7.085。上限为平均强度加上 3 倍标准差，即 94.372 加上 3 倍的 7.085。

打开阈值工具，依次点击图像菜单中的“图像”→“调整”→“阈值”。通过点击“设定”并输入上下限值，指定上一步计算得到的范围。在本例中，上下限分别为 73 和 115。

仅勾选“深色背景”功能，并指定黑白标注，B&W从下拉列表中选择，然后点击应用。视盘内白质的掩膜将显示出来。使用套索选择工具（可通过上述方法从插件菜单或快速选择菜单中选择），选中代表视盘的黑色区域。

使用分析菜单栏中的测量功能，计算以厘米为单位的视盘面积。在本例中，测量结果为 0.069。一位30岁男性患者在眼科体检中测得杯盘比为0.8，此结果具有可疑性，可能提示青光眼。

进行视网膜神经纤维层厚度的光学相干断层扫描后，我们发现该患者的神经纤维层厚度在年龄正常范围内。计划为该患者进行头部MRI检查，并按照前述方案要求获取用于视神经评估的冠状面图像。我们获取了位于视盘后方3毫米处的冠状面MRI切面。

白质平均强度为94.372，标准差为7.085，由此得出白质强度范围：下限为94.372减去21.255，等于73.117；上限为94.372加上21.255，等于115.627。图2A显示了冠状面图像。

图2B显示了使用计算出的上下限对白质进行阈值处理后的冠状面图像。图2C则显示了用于定量分析的视神经白质。左侧视神经白质的横截面积为6.9平方毫米，处于该年龄正常范围内。

我们提供了一种使用磁共振成像（MRI）设备对视神经进行评估和定量的标准化方法的详细操作流程，非专科医生也可高可靠性地实施该流程。我们建议在视神经评估相关研究中采用此方案，以便于不同研究结果之间的比较。此外，当需要通过MRI影像排除视神经病变和青光眼的继发性病因时，我们也推荐使用该方案。