模擬微重力環(huán)境對(duì)人腦灰質(zhì)密度及腦灌注的影響.pdf

1、背景:航天飛行過程中有許多與地面不同的環(huán)境因素,其中微重力的影響最為重要。微重力環(huán)境會(huì)對(duì)身體的各個(gè)系統(tǒng)造成不同程度的影響,中樞神經(jīng)系統(tǒng)就是其影響之一,而腦灌注(即每100g腦組織每分鐘的腦血流量)及腦組織形態(tài)學(xué)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化的兩個(gè)重要方面,也是學(xué)者爭相研究的熱點(diǎn),并且取得了一定的進(jìn)展。然而,以往的實(shí)驗(yàn)研究也有一定的不足。關(guān)于模擬微重力環(huán)境下腦灌注的研究報(bào)道多是動(dòng)物實(shí)驗(yàn),不能完全真實(shí)反映人體微重力狀態(tài)下腦灌注情況;或者是志愿者模擬微重

2、力實(shí)驗(yàn)前后的經(jīng)顱超聲多普勒(transcranial doppler,TCD)的血流檢查,只能測(cè)量一些顱內(nèi)外大血管血流變化數(shù)據(jù),不能測(cè)量腦實(shí)質(zhì)的灌注數(shù)據(jù)。在腦組織形態(tài)學(xué)方面,以往多是采用手工勾畫感興趣區(qū)域,往往容易關(guān)注感興趣區(qū)域而忽略總體變化情況,且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,重復(fù)性差。
　　隨著醫(yī)療設(shè)備的飛躍發(fā)展及MR成像技術(shù)的不斷改進(jìn),出現(xiàn)了磁共振動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling,ASL)及基于體素的形態(tài)學(xué)(voxel

3、-based morphometry,VBM)測(cè)量技術(shù),并在臨床和科研工作中得到廣泛應(yīng)用。ASL技術(shù)能夠獲得全腦實(shí)質(zhì)的灌注數(shù)據(jù),該技術(shù)無創(chuàng)、無需注射對(duì)比劑、無放射性物質(zhì),且有良好的空間和時(shí)間分辨率,能比較全面的反映腦組織灌注情況,是研究活體人腦實(shí)時(shí)灌注變化的最佳手段。毫米級(jí)的高分辨率磁共振活體人腦成像技術(shù)為人腦的形態(tài)學(xué)研究提供了可靠的數(shù)據(jù),而VBM測(cè)量技術(shù)則是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)后處理技術(shù),對(duì)磁共振圖像的每個(gè)像素進(jìn)行自動(dòng)、全面、客觀的分析,從

4、而使得研究模擬微重力環(huán)境對(duì)人腦的形態(tài)學(xué)影響具有了技術(shù)上的可行性和可信性。
　　目的:(1)明確模擬微重力環(huán)境對(duì)正常人腦灰質(zhì)密度有無影響;(2)了解模擬微重力環(huán)境下正常人腦灌注的變化;(3)探討模擬微重力環(huán)境下人腦灰質(zhì)密度與腦灌注變化的相關(guān)性。
　　方法:由航天員科研訓(xùn)練中心招募18名志愿者,進(jìn)行為期一個(gè)月的-6°頭低位模擬微重力臥床實(shí)驗(yàn),所有志愿者于臥床實(shí)驗(yàn)開始前一天和實(shí)驗(yàn)結(jié)束當(dāng)日接受頭部磁共振掃描。使用3.0T超導(dǎo)MR成像

5、系統(tǒng)采集臥床實(shí)驗(yàn)前后的高分辨率全腦解剖成像數(shù)據(jù)及全腦灌注數(shù)據(jù),運(yùn)用SPM8(statistical parametric mapping,SPM)軟件進(jìn)行基于體素的形態(tài)學(xué)分析,比較志愿者臥床實(shí)驗(yàn)前后的腦灰質(zhì)密度及腦灌注變化。
　　結(jié)果:(1)模擬微重力實(shí)驗(yàn)后志愿者雙側(cè)丘腦、雙側(cè)舌回、右側(cè)緣上回的灰質(zhì)密度減少(P<0.005),左側(cè)丘腦減少最顯著,右側(cè)海馬區(qū)灰質(zhì)密度增加(P<0.005);(2)模擬微重力實(shí)驗(yàn)后左側(cè)后扣帶回、右側(cè)島葉

6、及右側(cè)顳中回腦灌注增加(P<0.005),左側(cè)后扣帶回增加最顯著,左側(cè)顳上回腦灌注減少(P<0.005);(3)模擬微重力環(huán)境下發(fā)生的正常人腦灰質(zhì)密度及腦灌注的變化腦區(qū)不同。
　　結(jié)論:本實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)提示:(1)模擬微重力環(huán)境可能導(dǎo)致成年志愿者腦灰質(zhì)密度發(fā)生變化,出現(xiàn)灰質(zhì)密度減少減少區(qū)域是和負(fù)責(zé)軀體的感覺、運(yùn)動(dòng)、視覺、記憶等功能密切相關(guān),我們認(rèn)為這可能是以往的模擬微重力研究中感覺功能、認(rèn)知功能、視覺和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力發(fā)生變化的解剖學(xué)因素