擴(kuò)散張量及靜息態(tài)功能磁共振成像在輕度創(chuàng)傷性腦損傷中的應(yīng)用研究.pdf

1、目的:隨著現(xiàn)代交通業(yè)、建筑業(yè)的快速發(fā)展，創(chuàng)傷性腦損傷(Traumatic Brain Injury，TBI)發(fā)病率逐年增加，其中以輕度創(chuàng)傷性顱腦損傷(mild traumatic brain injury，mTBI)居多。mTBI臨床表現(xiàn)輕微，常規(guī)影像學(xué)檢查常常表現(xiàn)為陰性，極易被忽視，給臨床診斷以及治療帶來很大的困擾。開發(fā)和利用新的功能影像學(xué)檢查技術(shù)對mTBI的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，以利于臨床對該疾病的準(zhǔn)確診斷、恰當(dāng)治療和預(yù)后評估作出科

2、學(xué)的判斷。因此，我們利用擴(kuò)散張量成像及靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)對mTBI患者進(jìn)行系統(tǒng)研究，定量分析腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性，深入研究mTBI患者的功能網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，進(jìn)一步統(tǒng)計分析這些指標(biāo)與神經(jīng)認(rèn)知功能等之間的相互關(guān)系，為臨床上更準(zhǔn)確制定治療方案和評估預(yù)后提供客觀有效的形態(tài)學(xué)依據(jù)。
　　方法:擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可以無創(chuàng)地提供更多常規(guī)MRI不能提供的諸如人體組織微觀結(jié)構(gòu)、神經(jīng)纖維走向和受

3、損情況、膜滲透性以及溫度方面的信息，可定量分析和評估白質(zhì)各向異性改變，為發(fā)現(xiàn)mTBI患者結(jié)構(gòu)和功能的改變提供診斷信息。我們利用磁共振擴(kuò)散張量成像技術(shù)對mTBI臨床病例進(jìn)行系統(tǒng)研究，定量分析腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性，并應(yīng)用基于DTI白質(zhì)纖維束水平(tract-based)的方法對全腦白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，深入研究mTBI患者白質(zhì)結(jié)構(gòu)完整性與神經(jīng)認(rèn)知功能等之間的相互關(guān)系。同時，使用局部腦區(qū)激活強(qiáng)度的低頻振幅(Amplitude of LowFre

4、quency Fluctuation，ALFF)，局部一致性（Regional Homogeneity，ReHo），腦區(qū)之間功能連接強(qiáng)度(Function Connectivity，F(xiàn)C)等方法對臨床采集的25例mTBI患者和25例健康志愿者靜息態(tài)fMRI進(jìn)行分析，研究mTBI患者認(rèn)知相關(guān)腦區(qū)的ALFF、ReHo及功能網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)的變化，進(jìn)一步統(tǒng)計分析這些指標(biāo)與神經(jīng)認(rèn)知功能等之間的相互關(guān)系。
　　結(jié)果:mTBI患者在常規(guī)T1、T2

5、加權(quán)及FLAIR MR結(jié)構(gòu)圖上未發(fā)現(xiàn)有出血、骨折等明顯異常。25例mTBI患者平均受教育年齡12.84±3.05年，對照組平均13.89±3.22年，兩組被試受教育時間沒有顯著差異。與正常對照組比較，mTBI患者的智商評分、詞語理解指數(shù)(Verbal Comprehension Index，VCI)、推理指數(shù)(PerceptualReasoning Index，PRI)有降低的趨勢，但兩組間沒有顯著差異，只有工作記憶指數(shù)(Working

6、 Memory Index，WMI)、處理速度指數(shù)(Processing Speed Index，PSI)兩組間差異顯著，mTBI患者顯著降低。MMSE評分兩組間也沒有顯著差異?；隗w素水平分析結(jié)果顯示，與正常對照組比較，F(xiàn)A值在mTBI患者腦白質(zhì)區(qū)域有顯著降低，主要分布在上縱束、內(nèi)囊、胼胝體體部、額鉗、放射冠等區(qū)域;部分白質(zhì)纖維束的平均擴(kuò)散系數(shù)MD值顯著抬高，主要包括視束、上縱束及內(nèi)囊等。TBSS分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A值在mTBI患者與正常對

7、照組比較有顯著差異。鉤束、上縱束、下縱束及內(nèi)囊等FA值顯著降低，部分白質(zhì)纖維束的平均擴(kuò)散系數(shù)MD值顯著抬高，包括胼胝體體部、鉤束、上縱束及內(nèi)囊等。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)mTBI患者鉤束FA值與MMSE評分顯著正相關(guān)(R2=0.36，P＜0.05)，mTBI患者鉤束MD值與工作記憶指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)(R2=0.51，P＜0.05)，mTBI患者內(nèi)囊的MD值與處理速度指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)(R2=0.45，P＜0.05)。其他感興趣區(qū)的FA值、MD值與MMSE評

8、分及智力各種指數(shù)間沒有顯著相關(guān)性。應(yīng)用靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)研究分析，與正常對照組比校，mTBI組ReHo顯著下降的腦區(qū)包括左側(cè)額中回、左側(cè)額下回、前扣帶、左側(cè)額上回;ReHo值顯著升高的腦區(qū)包括左側(cè)楔葉、左側(cè)楔前葉、右側(cè)顳中回。mTBI患者組ALFF值顯著下降的區(qū)域包括扣帶回、左側(cè)額中回、右側(cè)額上回、右側(cè)額中回、左側(cè)額上回;ALFF值顯著升高的區(qū)域包括左側(cè)枕回中部、左側(cè)楔前葉、右側(cè)舌回、左側(cè)舌回。功能網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果顯示，mTBI患者腦

9、內(nèi)15對功能連接顯著下降，左側(cè)大腦主要包括左側(cè)丘腦與左側(cè)額中回、左側(cè)額下回蓋部、左側(cè)顳下回、左側(cè)項(xiàng)上葉、左側(cè)楔前葉、左側(cè)枕中回之間功能連接，左側(cè)尾狀核與左側(cè)楔葉、左側(cè)額上回、左側(cè)額中回之間功能連接，右側(cè)大腦主要包括右側(cè)海馬與右側(cè)矩狀溝之間，右側(cè)丘腦與右側(cè)角回，右側(cè)枕中回，右側(cè)矩狀溝，右側(cè)舌回，右側(cè)枕下回之間功能連接。與正常對照組比較，沒有發(fā)現(xiàn)mTBI患者腦內(nèi)各解剖結(jié)構(gòu)之間的功能連接有顯著上升。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)mTBI患者左額上回ReHO值與

10、MMSE評分顯著正相關(guān)(R2=0.32，P＜0.05)，mTBI患者扣帶回ALFF值與工作記憶指數(shù)顯著正相關(guān)(R2=0.42，P＜0.05)。 mTBI患者中左側(cè)丘腦與左側(cè)額中回之間功能連接與工作記憶指數(shù)顯著正相關(guān)(R2=0.38，P＜0.05)，右側(cè)海馬與右側(cè)矩狀溝之間功能連接與MMSE評分顯著正相關(guān)(R2=0.34，P＜0.05)，其他異常的功能連接與MMSE評分及智力各種指數(shù)間沒有顯著相關(guān)性。
　　結(jié)論:mTBI患者的認(rèn)知功

11、能障礙與白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化顯著相關(guān)，可作為評價mTBI患者認(rèn)知功能障礙的更客觀的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。mTBI患者左額上回ReHO值與MMSE評分顯著正相關(guān)，提示mTBI患者左額上回ReHO值顯著下降可能導(dǎo)致患者認(rèn)知功能障礙，記憶力下降。mTBI患者扣帶回ALFF值與工作記憶指數(shù)顯著正相關(guān)，提示扣帶回功能下降可能導(dǎo)致mTBI患者的工作記憶功能障礙。本研究發(fā)現(xiàn)，mTBI患者左側(cè)丘腦與左側(cè)額中回之間功能連接減弱，可能提示mTBI患者對記憶、判斷存在不足。