擴散張量及靜息態(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檢查技術對mTBI的微觀結構進行深入研究，以利于臨床對該疾病的準確診斷、恰當治療和預后評估作出科

2、學的判斷。因此，我們利用擴散張量成像及靜息態(tài)功能磁共振成像技術對mTBI患者進行系統(tǒng)研究，定量分析腦白質結構的完整性，深入研究mTBI患者的功能網絡連接狀態(tài)，進一步統(tǒng)計分析這些指標與神經認知功能等之間的相互關系，為臨床上更準確制定治療方案和評估預后提供客觀有效的形態(tài)學依據(jù)。
　　方法:擴散張量成像(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構、神經纖維走向和受

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各向異性改變，為發(fā)現(xiàn)mTBI患者結構和功能的改變提供診斷信息。我們利用磁共振擴散張量成像技術對mTBI臨床病例進行系統(tǒng)研究，定量分析腦白質結構的完整性，并應用基于DTI白質纖維束水平(tract-based)的方法對全腦白質纖維結構進行評估，深入研究mTBI患者白質結構完整性與神經認知功能等之間的相互關系。同時，使用局部腦區(qū)激活強度的低頻振幅(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進行分析，研究mTBI患者認知相關腦區(qū)的ALFF、ReHo及功能網絡連接狀態(tài)的變化，進一步統(tǒng)計分析這些指標與神經認知功能等之間的相互關系。
　　結果:mTBI患者在常規(guī)T1、T2

5、加權及FLAIR MR結構圖上未發(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。基于體素水平分析結果顯示，與正常對照組比較，F(xiàn)A值在mTBI患者腦白質區(qū)域有顯著降低，主要分布在上縱束、內囊、胼胝體體部、額鉗、放射冠等區(qū)域;部分白質纖維束的平均擴散系數(shù)MD值顯著抬高，主要包括視束、上縱束及內囊等。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、下縱束及內囊等FA值顯著降低，部分白質纖維束的平均擴散系數(shù)MD值顯著抬高，包括胼胝體體部、鉤束、上縱束及內囊等。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(R2=0.36，P＜0.05)，mTBI患者鉤束MD值與工作記憶指數(shù)顯著負相關(R2=0.51，P＜0.05)，mTBI患者內囊的MD值與處理速度指數(shù)顯著負相關(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)間沒有顯著相關性。應用靜息態(tài)功能磁共振成像技術研究分析，與正常對照組比校，mTBI組ReHo顯著下降的腦區(qū)包括左側額中回、左側額下回、前扣帶、左側額上回;ReHo值顯著升高的腦區(qū)包括左側楔葉、左側楔前葉、右側顳中回。mTBI患者組ALFF值顯著下降的區(qū)域包括扣帶回、左側額中回、右側額上回、右側額中回、左側額上回;ALFF值顯著升高的區(qū)域包括左側枕回中部、左側楔前葉、右側舌回、左側舌回。功能網絡分析結果顯示，mTBI患者腦

9、內15對功能連接顯著下降，左側大腦主要包括左側丘腦與左側額中回、左側額下回蓋部、左側顳下回、左側項上葉、左側楔前葉、左側枕中回之間功能連接，左側尾狀核與左側楔葉、左側額上回、左側額中回之間功能連接，右側大腦主要包括右側海馬與右側矩狀溝之間，右側丘腦與右側角回，右側枕中回，右側矩狀溝，右側舌回，右側枕下回之間功能連接。與正常對照組比較，沒有發(fā)現(xiàn)mTBI患者腦內各解剖結構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(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(R2=0.42，P＜0.05)。 mTBI患者中左側丘腦與左側額中回之間功能連接與工作記憶指數(shù)顯著正相關(R2=0.38，P＜0.05)，右側海馬與右側矩狀溝之間功能連接與MMSE評分顯著正相關(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)間沒有顯著相關性。
　　結論:mTBI患者的認知功

11、能障礙與白質結構的變化顯著相關，可作為評價mTBI患者認知功能障礙的更客觀的形態(tài)學基礎。mTBI患者左額上回ReHO值與MMSE評分顯著正相關，提示mTBI患者左額上回ReHO值顯著下降可能導致患者認知功能障礙，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，提示扣帶回功能下降可能導致mTBI患者的工作記憶功能障礙。本研究發(fā)現(xiàn)，mTBI患者左側丘腦與左側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。