本文關鍵詞：肌萎縮側索硬化癥全腦功能網(wǎng)絡和腦皮質下核團體積改變的初步研究

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【摘要】：背景ALS是一種少見的神經(jīng)退行性疾病,特征是上和下運動神經(jīng)元的損失。研究表明ALS進展性的損害并不局限在上、下運動神經(jīng)元,還累及包括前額葉、顳葉、頂葉及基底節(jié)區(qū)等多個腦區(qū),存在諸多的非運動系統(tǒng)癥狀。近年來,ALS錐體外系癥狀成為研究關注的熱點問題,獲得了不少ALS錐體外系受累的證據(jù)。有研究采用f MRI的技術和方法,發(fā)現(xiàn)了功能連接明顯減低的區(qū)域在感覺運動網(wǎng)絡以及有關認知行為的網(wǎng)絡;同時在軀體感覺和其他運動外區(qū)域也有功能連接增加的報道。然而,所有這些報道均采用的是基于獨立成分分析或者種子點途徑的網(wǎng)絡功能連接分析方法,尚不能充分描述ALS的全腦功能網(wǎng)絡連接組。同時,在既往ALS結構MRI研究中,大多數(shù)應用VBM和SBM技術的研究都發(fā)現(xiàn)了ALS患者運動皮質的灰質萎縮和額葉腦區(qū)廣泛的皮質變薄,但尚未發(fā)現(xiàn)有專門針對ALS深部核團結構的研究報道。近年興起的網(wǎng)絡圖論分析技術能夠描述某個節(jié)點與全腦功能網(wǎng)絡連接組的功能關系,度中心度(DC)是一個常被使用圖論網(wǎng)絡測量指標,常被用來表征全腦功能網(wǎng)絡中心性的變化。FSL—FIRST活體MRI體積分析是使用基于標準手動分割圖像模型對皮質下核團進行自動分割的技術,可用來評估皮質下核團體積的變化。這些技術的應用為我們提供了觀察和分析ALS神經(jīng)影像機制的新視角。目的在本研究擬應用體素水平的靜息態(tài)圖論功能網(wǎng)絡度中心度(DC)分析技術,探討ALS患者全腦功能網(wǎng)絡變化,并應用FSL—FIRST活體MR體積分析技術,評估ALS皮質下核團的體積改變。通過相關性分析初步探討ALS全腦功能網(wǎng)絡改變和皮質下核團體積改變與ALS疾病嚴重程度的關系。材料和方法(一)體素水平靜息態(tài)圖論功能網(wǎng)絡DC分析1.受試者招募根據(jù)El Escorial診斷標準,連續(xù)招募了43名ALS患者(30名確診/13名可能診斷)和44名性別、年齡相匹配的健康志愿者,均為右利手。排除標準如下:(1)運動神經(jīng)元病家族史;(2)臨床額顳癡呆診斷;(3)腦外傷、癲癇、精神病及其他神經(jīng)精神病史;(4)明顯呼吸衰竭(用力肺活量小于70);(5)認知功能損害,Mo CA評分小于26分為認知功能損害。使用ALSFRS-R評估病情的嚴重程度。所有的受試者均接受常規(guī)MRI檢查,排除了腫瘤、中風、腦白質病變等顱內器質性病變,并簽署了知情同意書。2.MRI數(shù)據(jù)采集使用重慶西南醫(yī)院的3.0 T Siemens Trio Tim超導全身MRI掃描儀。靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)采集使用EPI序列進行36個層面軸位掃描。3D T1WI高分辨率解剖圖像數(shù)據(jù)通過三維磁化準備快速梯度回波序列從矢狀位采集。3.MRI數(shù)據(jù)處理基于MATLAB平臺,在REST1.8軟件和SPM8軟件的框架下,使用DPARSF2.3軟件對所有的數(shù)據(jù)進行預處理并計算DC。為排除非灰質體素干擾相關,DC的計算在灰質概率大于20%的先驗模板內進行,將預處理功能數(shù)據(jù)進行基于體素的全腦相關分析;根據(jù)模板內每個體素的時間信號與所有其他體素的相關性,產(chǎn)生的相關矩陣;通過在r0.25閾值,得出一個非直接連接矩陣。每個體素與其它所有體素功能連接的總數(shù)量即為二值DC,每個體素與其它所有體素功能連接的權重值總和,即為權重DC。通過每個體素的DC值減去全腦所有體素DC的均值后再除以標準差,對體素水平的DC進行z評分值轉換以便于統(tǒng)計分析。最后,以帶寬半徑4mm對z評分值圖譜進行高斯核平滑。4.統(tǒng)計分析使用REST1.8軟件進行兩樣本T檢驗,以比較ALS組與正常對照組的DC指標是否存在差異,多重比較校正采用Alpha Sim方法,閾值為P0.01,體素的計算采用AFNI Alpha Sim方法中Monte Carlo simulations進行計算,簇體積(clusters)大于18個體素的腦區(qū)設定為有統(tǒng)計學差異的腦區(qū)。以每名患者的性別和年齡為協(xié)變量,使用皮爾森相關(雙側)分析ALS患者的ALSFRS-R評分與DC變化區(qū)域的z評分值間的相關性。(二)ALS皮質下核團的體積分析1.受試者招募根據(jù)修訂El Escorial診斷標準,連續(xù)招募了25名(男17,女8)可能診斷或者明確診斷的散發(fā)ALS患者。排除標準:運動神經(jīng)元病家族史、認知損害和臨床確診額顳癡呆患者以及其它重要的全身性、精神系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)疾病。使用ALSFRS-R評分評估患者的臨床嚴重狀態(tài)。從初始癥狀出現(xiàn)至MRI掃描的時間為病程,疾病進展率=(48-ALSFRS-R)/病程。25名健康對照從當?shù)厣鐓^(qū)招募,沒有神經(jīng)精神疾病史。所有的受試者均接受常規(guī)MRI檢查,排除了腫瘤、中風、腦白質病變等顱內器質性病變,并簽署了知情同意書。2.MRI數(shù)據(jù)采集及處理使用3.0T Siemens Trio Tim超導MRI掃描儀,通過三維磁化準備快速梯度回波序列采集標準T1加權高分辨率解剖圖像數(shù)據(jù)集,以進行皮質下核團的體積分析。使用FSL軟件4.1.5版的FIRST插件1.2版自動分割并計算受試者雙側大腦半球的皮質下區(qū)域的體積,包括雙側伏隔核、杏仁核、尾狀核、海馬、殼核和丘腦。為了消除個體變異性的影響,使用SIENAX工具從相應受試的T1WI高分辨率圖像提取每個受試的總顱內體積(TIV)。3.統(tǒng)計分析采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析,以每個受試者的年齡、性別、教育程度和TIV為協(xié)變量,采用MANCOVA模型評估皮質下核團體積。MANCOVA模型定義每組被試為固定因子,14個獨立核團(雙側伏隔核、杏仁核、尾狀核、海馬、殼核和丘腦)為因變量,多重對比校正采用Bonferroni方法進行校正,有統(tǒng)計學意義差異閾值設定為P0.05。以每名患者的性別、年齡和教育程度為協(xié)變量,使用皮爾森相關(雙側)分析ALS患者的ALSFRS-R評分與改變核團體積間的相關性。結果(一)權重網(wǎng)絡DC指標的分析表明。與對照組相比較,ALS組的權重網(wǎng)絡DC明顯增高的區(qū)域是:左側小腦后葉、雙側小腦腳、雙側枕極(BA18/19)、右側眶額葉(BA11)和雙側前額葉(BA8/9)。ALS組與對照組比較,權重網(wǎng)絡DC明顯減低的區(qū)域是:雙側初級運動皮層(BA4/6)、雙側感覺運動區(qū)(BA3/5)、右側前額葉(BA45)、左側楔前葉(BA5)、雙側外側顳葉(BA48)、左側中扣帶皮質(BA23)、雙側視覺處理皮質(BA17/18/37)。二值網(wǎng)絡DC分析的結果與權重網(wǎng)絡DC分析結果類似。相關分析表明:ALS患者右側枕下回的權重網(wǎng)絡(p=0.038,r=-0.342)DC z評分值和二值網(wǎng)絡(p=0.039,r=-0.0341)DC z評分值均與ALSFRS-R評分呈明顯意義負相關。(二)基于FSL—FIRST皮質下核團體積分析技術發(fā)現(xiàn):ALS組患者與對照組相比較,ALS組雙側丘腦(左側p=0.021,右側p=0.006)、左側海馬(p=0.034)和右側杏仁核(p=0.019)的體積明顯減低。ALS患者的ALSFRS-R評分與改變核團體積間沒有明顯意義的相關性。結論體素水平靜息態(tài)圖論功能網(wǎng)絡DC分析表明:ALS患者腦網(wǎng)絡DC異常的區(qū)域分別位于多個腦區(qū),進一步印證了ALS是一種多系統(tǒng)疾病;右側枕下回DC改變或許可以用來評估ALS患者的病情嚴重性。提示DC指標在研究ALS全腦網(wǎng)絡重組有重要意義。皮質下核團的體積分析發(fā)現(xiàn)ALS累及雙側丘腦、左側海馬和右側杏仁核。本研究從ALS腦功能網(wǎng)絡的多系統(tǒng)改變和皮質下核團體積的變化兩個角度,進一步加深了對ALS是一種多系統(tǒng)疾病的理解。
【關鍵詞】：肌萎縮側索硬化癥 度中心度 圖論網(wǎng)絡 靜息態(tài) 磁共振成像 皮質下核團 體積分析
【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R445.2;R744.8
【目錄】：

• 英文縮略詞一覽表4-7
• 英文摘要7-12
• 中文摘要12-16
• 第一章 前言16-18
• 第二章 ALS的體素水平靜息態(tài)腦圖論網(wǎng)絡度中心度改變18-32
• 2.1 引言18-19
• 2.2 材料和方法19-21
• 2.3 結果21-29
• 2.4 討論29-31
• 2.5 結論31-32
• 第三章 ALS的皮質下核團體積分析32-39
• 3.1 引言32-33
• 3.2 材料和方法33-35
• 3.3 結果35-37
• 3.4 討論37-38
• 3.5 結論38-39
• 全文小結39-40
• 參考文獻40-55
• 文獻綜述 肌萎縮側索硬化的神經(jīng)影像學進展55-98
• 參考文獻71-98
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文98-99
• 致謝99

【參考文獻】

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1 Li An;Qing-Jiu Cao;Man-Qiu Sui;Li Sun;Qi-Hong Zou;Yu-Feng Zang;Yu-Feng Wang;;Local synchronization and amplitude of the fluctuation of spontaneous brain activity in attention-deficit/hyperactivity disorder:a resting-state fMRI study[J];Neuroscience Bulletin;2013年05期

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本文編號：1035106