肌萎縮側(cè)索硬化的磁共振結(jié)構(gòu)與功能成像研究.pdf

1、第一部分肌萎縮側(cè)索硬化患者基于體素的形態(tài)學(xué)MRI縱向研究
　　目的:探討肌萎縮側(cè)索硬化（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）患者全腦形態(tài)學(xué)變化特點(diǎn)。方法:采用3.0T磁共振，研究33例ALS患者及33例性別、年齡相匹配的正常志愿者。運(yùn)用SPM8分析軟件，采用基于體素的形態(tài)學(xué)測(cè)量方法(Voxel-based morphometry，VBM)，進(jìn)行全腦比較分析。并對(duì)ALS患者灰質(zhì)圖與修訂版ALS功能評(píng)分

2、(Revised ALS functional rating scale，ALSFRS-R)、疾病進(jìn)展率及病程進(jìn)行相關(guān)分析。33例ALS患者中14例在6個(gè)月后參與第二次MRI結(jié)構(gòu)像檢查。結(jié)果:與正常對(duì)照組比較，ALS患者雙側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)、運(yùn)動(dòng)前回、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)及軀體感覺(jué)區(qū)等運(yùn)動(dòng)相關(guān)區(qū)域灰質(zhì)體積縮小。此外，兩側(cè)額葉、顳葉及枕葉等非運(yùn)動(dòng)區(qū)皮層也發(fā)生萎縮(P＜0.001，uncorrected，k≥701)。ALS患者右側(cè)運(yùn)動(dòng)前回灰質(zhì)體積與ALS

3、FRS-R評(píng)分呈正相關(guān)(P＜0.001，uncorrected，k≥76)?？v向研究中，兩側(cè)額葉皮層灰質(zhì)體積進(jìn)行性萎縮(P＜0.001，uncorrected，k≥39)。結(jié)論:通過(guò)VBM分析發(fā)現(xiàn)ALS患者是累及多系統(tǒng)的疾病，初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)體積的顯著縮小，有可能作為識(shí)別ALS患者運(yùn)動(dòng)區(qū)廣泛損傷的結(jié)構(gòu)標(biāo)記物。
　　第二部分肌萎縮側(cè)索硬化患者基于體素全腦分析的DTI縱向研究
　　目的:應(yīng)用磁共振彌散張量成像(Diffusion te

4、nsor imaging，DTI)技術(shù)，探討肌萎縮側(cè)索硬化（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）患者腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化特點(diǎn)，以更好的觀察ALS病理過(guò)程。方法:采用3.0T磁共振，對(duì)33例ALS患者和30例性別、年齡相匹配的正常志愿者進(jìn)行DTI檢查。運(yùn)用基于纖維束的空間統(tǒng)計(jì)(Tract-based spatial statistics，TBSS)軟件和VOI(Volume of interest)分析方法

5、進(jìn)行基于體素的全腦分析，以比較白質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異及變化。6個(gè)月以后，ALS患者組中14人參與第2次DTI檢查。結(jié)果:與正常對(duì)照組比較，ALS患者組胼胝體(Corpus callosum，CC)體部、上縱束(Superior longitudinal fasciculi，SLF)及皮質(zhì)脊髓束（Corticospinal tracts，CST）部分各向異性(Fractionalanisotropy，F(xiàn)A)值明顯降低，平均彌散率(Mean dif

6、fusivity，MD)及徑向彌散率（Radial diffusivity，RD）增高(P＜0.05，TFCE corrected)。軸向彌散率（Axialdiffusivity，AD）圖未發(fā)現(xiàn)兩組間差異。通過(guò)基于體素水平廣義線性模型(Generalline model，GLM)相關(guān)分析，ALS患者右側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)下白質(zhì)FA值與ALSFRS-R評(píng)分明顯相關(guān)(P＜0.001，uncorrected)。通過(guò)VOI分析，ALS患者組所有VOIs

7、的FA、RD及MD平均值與正常對(duì)照組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。右側(cè)SLF及CC體部的FA平均值與ALSFRS-R評(píng)分明顯正相關(guān)(r=0.38，P＜0.05)。將14例ALS患者兩次DTI結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)隨著患者運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的變性加重（ALSFRS-R降低），以兩側(cè)CST、CC、SLF及運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)下白質(zhì)為主要區(qū)域的FA值降低，MD、RD及AD增高(P＜0.05，TFCE corrected)。結(jié)論:DTI能夠觀察ALS白質(zhì)微

8、觀結(jié)構(gòu)的變化，這些變化可以作為診斷疾病的生物學(xué)標(biāo)記物。通過(guò)縱向研究，DTI能夠動(dòng)態(tài)觀察與疾病進(jìn)展相關(guān)的白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，從而有助于監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展和評(píng)價(jià)臨床療效。
　　第三部分肌萎縮側(cè)索硬化患者觀察運(yùn)動(dòng)BOLD-fMRI研究
　　目的:應(yīng)用觀察運(yùn)動(dòng)血氧水平依賴功能磁共振成像(Blood oxygen leveldependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI)技術(shù)，

9、探討肌萎縮側(cè)索硬化(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)患者腦功能區(qū)變化特點(diǎn)。方法:采用3.0T磁共振，對(duì)30例ALS患者和30例性別、年齡相匹配的正常志愿者進(jìn)行BOLD-fMRI檢查。被試在進(jìn)行fMRI檢查時(shí)觀察兩組手指運(yùn)動(dòng)的視頻作為實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而不要求被試參與運(yùn)動(dòng)。一段視頻是由不同速度的握拳運(yùn)動(dòng)(0.5、1和2Hz)組成，另一段由不同復(fù)雜度的手指運(yùn)動(dòng)（握手、對(duì)掌和順序?qū)χ福┙M成。刺激模式采用組塊(Blo

10、ck)設(shè)計(jì)，每1種手部運(yùn)動(dòng)構(gòu)成1個(gè)Block，每次持續(xù)20秒，每個(gè)Block之間由靜止的手部圖片組成，持續(xù)20s，在每組視頻中每1種手部運(yùn)動(dòng)隨機(jī)出現(xiàn)2次，3種不同的速度或復(fù)雜度的視頻片段采用假隨機(jī)順序呈現(xiàn)。運(yùn)用SPM8分析軟件，比較觀察手指運(yùn)動(dòng)視頻與靜止的手部圖片之間腦功能區(qū)變化。并應(yīng)用參數(shù)分析研究與觀察運(yùn)動(dòng)速度、復(fù)雜度相關(guān)的腦區(qū)變化。結(jié)果:ALS患者及正常對(duì)照觀察運(yùn)動(dòng)激活腦區(qū)同主動(dòng)運(yùn)動(dòng)基本一致，主要位于兩側(cè)額葉、頂葉及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(Su

11、pplementary motor area，SMA)，這些是鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)(Mirror neuronsystem，MNS)的核心部位。與正常對(duì)照比較，ALS患者在背外側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)(Dorsallateral premotor cortex，dPMC)、頂下小葉(Inferior parietal lobule，IPL)及SMA激活增多。此外，ALS患者與手指運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度或速度相關(guān)的腦區(qū)較正常對(duì)照增多:初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)(Primary moto

12、r cortex，M1)、dPMC、額下回(Inferior frontal gyrus，IFG)、頂上小葉(Superior parietal lobule，SPL)。結(jié)論:ALS患者為克服運(yùn)動(dòng)功能障礙，高級(jí)運(yùn)動(dòng)處理系統(tǒng)存在代償過(guò)程。觀察運(yùn)動(dòng)可以作為一項(xiàng)客觀的任務(wù)運(yùn)用于BOLD-fMRI中，它能激活運(yùn)動(dòng)皮層，卻不需要被試進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)功能受損的ALS患者尤其重要。能夠反應(yīng)運(yùn)動(dòng)功能受損的血氧水平的改變提示fMRI可以作為一項(xiàng)客觀

13、評(píng)價(jià)治療療效和病情進(jìn)展的重要生物學(xué)指標(biāo)。
　　第四部分肌萎縮側(cè)索硬化患者靜息態(tài)fMRI研究
　　目的:聯(lián)合成組獨(dú)立成分分析技術(shù)(Group independent component analysis，GICA)和基于感興趣區(qū)(Region of interest，ROI)相關(guān)分析，探討ALS患者靜息態(tài)腦功能連接的變化特點(diǎn)。方法:采用3.0T磁共振，對(duì)30例ALS患者和30例正常對(duì)照組進(jìn)行靜息態(tài)fMRI掃描。利用SPM8和R

14、EST軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，用MICA軟件進(jìn)行基于體素的全腦網(wǎng)絡(luò)GICA，比較兩組被試靜息態(tài)功能網(wǎng)絡(luò)，并找出異常網(wǎng)絡(luò)以確定種子點(diǎn)，然后利用REST作進(jìn)一步的ROI兩兩功能連接強(qiáng)度分析。結(jié)果:GICA發(fā)現(xiàn)5個(gè)經(jīng)典腦功能網(wǎng)絡(luò)。其中在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(Sensorimotornetwork，SMN)和默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)（Default mode network，DMN）中，正常對(duì)照組和ALS患者組激活腦區(qū)出現(xiàn)不同。與正常對(duì)照組相比，ALS患者組SM

15、N中輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、右側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)和軀體感覺(jué)區(qū)激活減少，后扣帶回激活區(qū)域增多。ALS患者組DMN中內(nèi)側(cè)前額葉區(qū)出現(xiàn)了激活程度的減低。在SMN及DMN種子點(diǎn)兩兩相關(guān)分析中，SMN種子點(diǎn)連接強(qiáng)度行組間t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ALS患者右側(cè)M1與右側(cè)SMA之間及右側(cè)M1及左側(cè)M1之間平均相關(guān)系數(shù)低正常對(duì)照組。DMN種子點(diǎn)連接強(qiáng)度行組間比較未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論:通過(guò)GICA可以在ALS患者發(fā)現(xiàn)SMN及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以外網(wǎng)絡(luò)的靜息態(tài)腦功能網(wǎng)絡(luò)特征性的改變，并利用ROI