本文關(guān)鍵詞：垂直傳播感染HIV青少年腦結(jié)構(gòu)分析及食蟹猴腦磁共振解剖圖像模板的制作

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【摘要】：第一部分青少年垂直傳播感染HIV后腦擴散張量成像研究目的：基于示蹤空間統(tǒng)計分析(Tract-Based Spatial Statistics, TBSS)研究青少年HIV垂直傳播并高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(highly active antiretroviral therapy, HAART)后腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)完整性的改變,探討神經(jīng)HIV腦白質(zhì)受損早期可視化生物標記物及HAART對腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)完整性的影響。方法：根據(jù)納入標準篩選15名HIV垂直傳播青少年(HIV+)和年齡、性別、家庭環(huán)境及教育水平匹配HIV陰性HIV-組(HIV-)26名,行DTI采集,TBSS測量DTI異常腦白質(zhì)區(qū)擴散參數(shù)；多元回歸分析HIV+年齡、HAART時間與擴散參數(shù)相關(guān)性。結(jié)果：與HIV-比較,HIV+兩側(cè)胼胝體(包括胼胝體膝部、壓部和體部)、上和后輻射冠、額葉白質(zhì)、頂葉白質(zhì)、中央前后回和上縱束FA值顯著減低；FA值減低腦區(qū)Dr顯著增加(P0.05)；雙側(cè)腦區(qū)Da未見顯著變化。多元回歸分析結(jié)果顯示僅兩側(cè)額葉白質(zhì)FA值與治療時間長短呈負相關(guān)；HIV+年齡與擴散參數(shù)變化未見顯著相關(guān)性。結(jié)論：青少年HIV垂直傳播腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)完整性受損,提示髓鞘形成不良或脫髓鞘,最敏感腦區(qū)是雙側(cè)胼胝體和輻射冠區(qū),是神經(jīng)HIV腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)受損早期定量的可視化生物標記物；HAART毒性可能是雙側(cè)額葉白質(zhì)完整性受損的協(xié)同因素。第二部分青少年垂直傳播感染HIV后腦灰白質(zhì)體積基于體素的形態(tài)測量學(xué)目的：現(xiàn)有的影像學(xué)研究更多的關(guān)注的是成人或者是小孩的腦結(jié)構(gòu)改變。然而,對于青少年垂直傳播感染HIV后腦結(jié)構(gòu)的改變了解甚少�；隗w素的形態(tài)學(xué)分析(voxel-based morphometry, VBM)研究并探討青少年HIV垂直傳播并高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(highly active antiretroviral therapy, HAART)后腦結(jié)構(gòu)完整性的改變。方法：根據(jù)納入標準篩選24名HIV垂直傳播青少年(HIV+)和年齡、性別、家庭環(huán)境及教育水平匹配HIV陰性HIV-組(HIV-)33名,行T1-3D圖像采集。VBM分析是在SPM8條件下進行的。根據(jù)已有的先驗概率模板對大腦進行分割,得到3個組分,灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液。利用DARTEL算法可以得到整個數(shù)據(jù)的人腦模板。然后,執(zhí)行分割圖像的非線性彎曲來匹配相應(yīng)的MNI空間DARTEL模板。經(jīng)平滑、校正以及標準化后的圖像分別進行統(tǒng)計檢驗,同時年齡、性別和腦總體積作為協(xié)變量,可以得到不同腦組織間密度(或者體積)的差異信息。結(jié)果：與HIV-比較,HIV+組的兩側(cè)小腦半球、右側(cè)蒼白球、右側(cè)距狀皮層、左側(cè)前扣帶回、右上枕葉可見灰質(zhì)體積減小；HIV+與HIV-相比,前者在兩側(cè)小腦后葉、右側(cè)腦干及左側(cè)枕葉顯示出腦白質(zhì)體積減少；在兩側(cè)額葉、左側(cè)顳葉及兩側(cè)頂葉可見腦白質(zhì)體積增加。與HIV-組相比,HIV+青少年在兩側(cè)胼胝體(包括膝部、壓部和體部)、兩側(cè)小腦后葉、兩側(cè)額葉、左側(cè)扣帶回以及左側(cè)顳葉顯示了腦白質(zhì)密度減低區(qū)；HIV+組沒有顯示出腦白質(zhì)密度增高腦區(qū)；HIV+組與HIV-組間全腦體積(包括全部灰質(zhì)體積、全部白質(zhì)體積以及灰、白質(zhì)體積總和)未見明顯差異(去掉了年齡和性別因素的影響)。前扣帶回體積和MMSE得分、CD4細胞計數(shù)之間存在正相關(guān)性。結(jié)論：青少年垂直傳播感染HIV后腦白質(zhì)、灰質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了不小的變化,包括HIV+青少年腦白質(zhì)密度的減低和腦灰質(zhì)體積的減��；其中腦白質(zhì)密度的減低可能與腦白質(zhì)發(fā)育過程中髓鞘完整性受到破壞或髓鞘形成不良有關(guān),而腦灰質(zhì)體積減小可能是HIV的直接作用,也可能是高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療,導(dǎo)致腦發(fā)育不良,最終使腦灰質(zhì)體積減小。前扣帶回灰質(zhì)完整性的改變可作為了解HIV感染和抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療后認知功能障礙的可靠生物標記物。我們的結(jié)果有助于理解青少年垂直傳播感染HIV后腦灰質(zhì)、白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變的機制。第三部分青少年垂直傳播感染HIV后腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究。目的：利用神經(jīng)影像學(xué)技術(shù),分析垂直傳播HIV+組和HIV-組間腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的差異,尋求其影像學(xué)敏感性特征,進一步探索其致病機理與過程。方法：根據(jù)納入標準篩選24名HIV垂直傳播青少年(HIV+)和年齡、性別、家庭環(huán)境及教育水平匹配HIV陰性HIV-組(HIV-)33名,行T1-3D圖像采集。應(yīng)用VBM分析法,比較HIV+組與HIV-組間腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)差異并構(gòu)建腦網(wǎng)絡(luò),研究腦區(qū)間的連接狀況,比如核心節(jié)點；并采用全局、局部網(wǎng)絡(luò)測量參數(shù),如小世界屬性、標準化聚類系數(shù)、標準化路徑長度、節(jié)點介數(shù)、度、隨機故障及靶向攻擊等,明晰兩組人群腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的差異性特征。結(jié)果：兩組的腦網(wǎng)絡(luò)在密度范圍內(nèi)符合小世界網(wǎng)絡(luò)屬性；這兩個網(wǎng)絡(luò)的路徑長度略高于隨機網(wǎng)絡(luò),擁有的聚類系數(shù)遠遠高于隨機網(wǎng)絡(luò)。在選取的整個網(wǎng)絡(luò)密度區(qū)間,HIV+組與HIV-組相比,腦網(wǎng)絡(luò)的標準化聚類系數(shù)、標準化路徑長度和小世界屬性均未見顯著差異(P0.05)。HIV+組腦網(wǎng)絡(luò)相比HIV-組,HIV+組顳下回在整個腦網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中的中心性降低(局部效率、節(jié)點介數(shù)和度值均減低)。經(jīng)隨機故障AUC分析,HIV感染青少年組和有感染風險但未感染HIV組間沒有明顯差異,這表明兩組腦網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對隨機故障時表現(xiàn)出類似的順應(yīng)性。然而,感染HIV組腦網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對靶向攻擊的順應(yīng)性較低,在某些節(jié)點組間差異較為顯著,即病理狀態(tài)下韌性減弱。HIV-組與HIV+組共有的核心節(jié)點為左側(cè)楔葉和右側(cè)中央溝蓋,HIV+組獨有的核心節(jié)點包括前腦島。結(jié)論：HIV+青少年組跨多個皮層和皮層下區(qū)域的灰質(zhì)體積下降,這些區(qū)域有促進認知、感覺運動和綜合角色的功能。結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點屬性被破壞以及與HIV感染和抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療相關(guān)的核心節(jié)點分布偏移到感覺運動區(qū)。第四部分用于VBM分析的食蟹猴腦模板目的：建立中國食蟹猴腦結(jié)構(gòu)T1圖像模板,分析其腦灰質(zhì)、白質(zhì)及腦脊液組織概率分布圖,供后續(xù)關(guān)于猴免疫缺陷病毒SIV感染中國食蟹猴所建立的AIDS動物模型組與正常食蟹猴組腦結(jié)構(gòu)VBM分析的研究需要。方法：16只健康中國食蟹猴3.0TMRI腦的高分辨3D矢狀位T1WI采集,使用模糊C均值聚類(FCM)法對每例圖像進行組織分割、插值、空間標準化及圖像平滑,建立腦白質(zhì)、灰質(zhì)、腦脊液組織概率圖和個體腦模板。對所得圖像進行配準及平均后,再經(jīng)過VBM流程分析測試獲得食蟹猴MRI圖像模板。結(jié)果：建立了正常中國食蟹猴腦結(jié)構(gòu)3D模板,并獲得了食蟹猴腦白質(zhì)、灰質(zhì)、腦脊液三種組織的概率圖,清晰地顯示了全腦T1加權(quán)對比結(jié)構(gòu)。結(jié)論：動物模型是研究許多疾病不可缺少的工具,而靈長類動物食蟹猴在進化關(guān)系上與人類最為接近。建立MRI圖像模板和組織概率圖為中國食蟹猴腦結(jié)構(gòu)VBM分析和fMRI定位提供了重要的基礎(chǔ)和便利。
【關(guān)鍵詞】：擴散張量成像 垂直傳播 人類免疫缺陷病毒 基于示蹤空間統(tǒng)計分析 腦白質(zhì) 基于體素的形態(tài)測量學(xué) 垂直傳播 人類免疫缺陷病毒 青少年 人類免疫缺陷病毒 青少年 腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 小世界屬性 核心節(jié)點 灰質(zhì) 食蟹猴 磁共振圖像模板 基于體素的形態(tài)學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R445.2;R512.91
【目錄】：

• 論文創(chuàng)新點6-10
• 中文摘要10-13
• ABSTRACT13-18
• 第一部分 前言18-22
• 1.1 HIV18-19
• 1.2 青少年HIV垂直傳播19-20
• 1.3 青少年HIV患者認知功能的臨床評估20-22
• 第二部分 磁共振成像22-33
• 2.1 磁共振成像原理22-23
• 2.2 結(jié)構(gòu)磁共振成像23-33
• 第三部分 青少年垂直傳播感染HIV后腦擴散張量成像研究33-42
• 3.1 材料和方法33-36
• 3.2 結(jié)果36-39
• 3.3 討論39-42
• 第四部分 青少年垂直傳播感染HIV后腦灰白質(zhì)體積基于體素的形態(tài)測量學(xué)42-53
• 4.1 材料和方法43-45
• 4.2 結(jié)果45-50
• 4.3 討論50-53
• 第五部分 青少年垂直傳播感染HIV后灰質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究53-66
• 5.1 材料和方法53-58
• 5.2 結(jié)果58-63
• 5.3 討論63-66
• 第六部分 用于VBM分析的食蟹猴腦模板66-73
• 6.1 材料和方法67-69
• 6.2 結(jié)果69-71
• 6.3 討論71-73
• 參考文獻73-83
• 綜述 HIV相關(guān)神經(jīng)認知疾病磁共振成像的研究進展83-94
• 參考文獻90-94
• 攻博期間發(fā)表和待完成的論文94
• 參與課題及會議94-96
• 致謝96-98

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本文編號：930313