外傷性脊髓損傷后腦功能改變的靜息態(tài)fMRI研究.pdf

1、目的：采用靜息態(tài)fMRI方法，用獨(dú)立成分分析(independentresting-state components，ICA)和低頻振幅分析方法(amplitude oflow-frequency fluctuation，ALFF)評價(jià)外傷性脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)患者腦功能連接和局部腦區(qū)自發(fā)性功能活動(dòng)的變化。
　　方法：采用fMRI采集22位下肢癱病人、16位四肢癱病人及23位年齡性別匹配的健康受

2、試者在靜息狀態(tài)下的頭部BOLD數(shù)據(jù)，掃描參數(shù)為TR/TE：2000/27ms，共20層，軸位，層厚4.0mm，層間距1.0mm，F(xiàn)OV=240mm×240mm，翻轉(zhuǎn)角(flip angle)為90°，矩陣64×64，掃描時(shí)間390s(195個(gè)時(shí)間點(diǎn))。使用腦功能成像分析軟件(AFNI)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：層面時(shí)間校正，頭動(dòng)校正，空間標(biāo)準(zhǔn)化、平滑、濾波處理等。繼而對每組預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間串聯(lián)，再使用多元探索線性優(yōu)化分解為獨(dú)立成

3、分軟件(MELODIC)將其分解成18個(gè)獨(dú)立成分。通過與之前研究確定的網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行比較，觀察辨別本次MELODIC所估計(jì)的8個(gè)靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)。將組-ICA空間圖反向-投射，使用雙元回歸技術(shù)評估受試者-特異性的時(shí)間成分及相關(guān)的空間圖，獲取每個(gè)受試者的fMRI數(shù)據(jù)集。對于每個(gè)組水平ICA成分，使用AFNI來進(jìn)行體素敏感(voxelwise)單因素方差分析來評估從三組受試者組中獲取的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度圖之間的差異。最后，對于每個(gè)ICA成分，使用AFNI對代表

4、三組之間差異的概率圖進(jìn)行錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率校正。在MATLAB(R)中將下肢癱組和四肢癱組的美國脊髓損傷協(xié)會(huì)(ASIA)運(yùn)動(dòng)和感覺評分與具有差異的腦區(qū)內(nèi)平均網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)分析，得出Spearman相關(guān)系數(shù)。使用AFNI軟件進(jìn)行低頻振幅(ALFF)分析，比較三組受試者之間的差異。
　　結(jié)果：
　　(1)八個(gè)靜息態(tài)功能網(wǎng)絡(luò)的顯示：視覺網(wǎng)絡(luò)、側(cè)枕網(wǎng)絡(luò)、聽覺網(wǎng)絡(luò)、感覺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode networks，DM

5、N)、執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)、左右側(cè)額-頂網(wǎng)絡(luò)。
　　(2)三組受試者靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)的差異：在三組受試者組之間，右側(cè)額項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)(right lateralized fronto-parietal networks，RLFL)和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network，DMN)顯示有顯著性差異。在RLFL中的兩個(gè)區(qū)域顯示了有顯著性差異。使用Talairch and Tournoux坐標(biāo)系辨別，這兩個(gè)區(qū)域分別位于靠近右側(cè)中央前回(X=-60

6、，Y=-5，Z=25)的右側(cè)額下回(RIFG)和靠近右側(cè)扣帶回(X=-23，Y=13，Z=32，)的右側(cè)大腦白質(zhì)(RCW)。三組中的兩兩之間非配對t檢驗(yàn)提示四肢癱的RIFG內(nèi)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度比對照組和下肢癱組的顯著性減低。三組中的兩兩之間非配對t檢驗(yàn)也提示：兩組SCI組的RCW內(nèi)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度顯著性地強(qiáng)于對照組。在DMN中，三組之間靠近Broadman區(qū)24和33(X=-4，Y=-20，Z=23，)的右側(cè)前扣帶回皮層(ACC)具有顯著性差異。三組中的

7、兩兩之間非配對t檢驗(yàn)揭示了四肢癱組ACC內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度比對照組和下肢癱組顯著性增加。
　　(3)在三種行為測試中(運(yùn)動(dòng)、痛覺、觸覺)，下肢癱組所得測試分?jǐn)?shù)顯著地高于四肢癱組。
　　(4)ASIA評分與腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度的相關(guān)分析：下肢癱組病人的觸覺、痛覺及運(yùn)動(dòng)評分與RIFG內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度都是呈正相關(guān)，而四肢癱組病人的觸覺、痛覺評分與RIFG內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度呈正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)評分與RIFG內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系不明顯。四肢癱組病人的觸覺

8、、痛覺及運(yùn)動(dòng)評分與RCW內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度都是呈正相關(guān)，而下肢癱組病人的觸覺、痛覺評分與RCW內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，運(yùn)動(dòng)評分與RCW內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度呈正相關(guān)。下肢癱組病人的觸覺、痛覺及運(yùn)動(dòng)評分與ACC內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度都是呈負(fù)相關(guān)，而四肢癱組病人除了運(yùn)動(dòng)評分與ACC網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度呈正相關(guān)外，其觸覺、痛覺評分與ACC內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度也都是呈負(fù)相關(guān)的。
　　(5)SCI患者腦低頻振幅改變。在島葉、扣帶回，下肢癱組(PPG)和四肢癱組(TPG)顯示