肌萎縮側索硬化的磁共振結構與功能成像研究.pdf

1、第一部分肌萎縮側索硬化患者基于體素的形態(tài)學MRI縱向研究
　　目的:探討肌萎縮側索硬化（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）患者全腦形態(tài)學變化特點。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。運用SPM8分析軟件，采用基于體素的形態(tài)學測量方法(Voxel-based morphometry，VBM)，進行全腦比較分析。并對ALS患者灰質圖與修訂版ALS功能評分

2、(Revised ALS functional rating scale，ALSFRS-R)、疾病進展率及病程進行相關分析。33例ALS患者中14例在6個月后參與第二次MRI結構像檢查。結果:與正常對照組比較，ALS患者雙側初級運動區(qū)、運動前回、輔助運動區(qū)及軀體感覺區(qū)等運動相關區(qū)域灰質體積縮小。此外，兩側額葉、顳葉及枕葉等非運動區(qū)皮層也發(fā)生萎縮(P＜0.001，uncorrected，k≥701)。ALS患者右側運動前回灰質體積與ALS

3、FRS-R評分呈正相關(P＜0.001，uncorrected，k≥76)?？v向研究中，兩側額葉皮層灰質體積進行性萎縮(P＜0.001，uncorrected，k≥39)。結論:通過VBM分析發(fā)現(xiàn)ALS患者是累及多系統(tǒng)的疾病，初級運動區(qū)體積的顯著縮小，有可能作為識別ALS患者運動區(qū)廣泛損傷的結構標記物。
　　第二部分肌萎縮側索硬化患者基于體素全腦分析的DTI縱向研究
　　目的:應用磁共振彌散張量成像(Diffusion te

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

5、進行基于體素的全腦分析，以比較白質結構的差異及變化。6個月以后，ALS患者組中14人參與第2次DTI檢查。結果:與正常對照組比較，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。通過基于體素水平廣義線性模型(Generalline model，GLM)相關分析，ALS患者右側初級運動區(qū)下白質FA值與ALSFRS-R評分明顯相關(P＜0.001，uncorrected)。通過VOI分析，ALS患者組所有VOIs

7、的FA、RD及MD平均值與正常對照組比較差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。右側SLF及CC體部的FA平均值與ALSFRS-R評分明顯正相關(r=0.38，P＜0.05)。將14例ALS患者兩次DTI結果進行比較，發(fā)現(xiàn)隨著患者運動神經(jīng)元的變性加重（ALSFRS-R降低），以兩側CST、CC、SLF及運動皮層區(qū)下白質為主要區(qū)域的FA值降低，MD、RD及AD增高(P＜0.05，TFCE corrected)。結論:DTI能夠觀察ALS白質微

8、觀結構的變化，這些變化可以作為診斷疾病的生物學標記物。通過縱向研究，DTI能夠動態(tài)觀察與疾病進展相關的白質結構的變化，從而有助于監(jiān)測疾病進展和評價臨床療效。
　　第三部分肌萎縮側索硬化患者觀察運動BOLD-fMRI研究
　　目的:應用觀察運動血氧水平依賴功能磁共振成像(Blood oxygen leveldependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI)技術，

9、探討肌萎縮側索硬化(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)患者腦功能區(qū)變化特點。方法:采用3.0T磁共振，對30例ALS患者和30例性別、年齡相匹配的正常志愿者進行BOLD-fMRI檢查。被試在進行fMRI檢查時觀察兩組手指運動的視頻作為實驗任務，而不要求被試參與運動。一段視頻是由不同速度的握拳運動(0.5、1和2Hz)組成，另一段由不同復雜度的手指運動（握手、對掌和順序對指）組成。刺激模式采用組塊(Blo

10、ck)設計，每1種手部運動構成1個Block，每次持續(xù)20秒，每個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種手部運動隨機出現(xiàn)2次，3種不同的速度或復雜度的視頻片段采用假隨機順序呈現(xiàn)。運用SPM8分析軟件，比較觀察手指運動視頻與靜止的手部圖片之間腦功能區(qū)變化。并應用參數(shù)分析研究與觀察運動速度、復雜度相關的腦區(qū)變化。結果:ALS患者及正常對照觀察運動激活腦區(qū)同主動運動基本一致，主要位于兩側額葉、頂葉及輔助運動區(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。與正常對照比較，ALS患者在背外側運動前區(qū)(Dorsallateral premotor cortex，dPMC)、頂下小葉(Inferior parietal lobule，IPL)及SMA激活增多。此外，ALS患者與手指運動復雜度或速度相關的腦區(qū)較正常對照增多:初級運動區(qū)(Primary moto

12、r cortex，M1)、dPMC、額下回(Inferior frontal gyrus，IFG)、頂上小葉(Superior parietal lobule，SPL)。結論:ALS患者為克服運動功能障礙，高級運動處理系統(tǒng)存在代償過程。觀察運動可以作為一項客觀的任務運用于BOLD-fMRI中，它能激活運動皮層，卻不需要被試進行主動運動，對于運動功能受損的ALS患者尤其重要。能夠反應運動功能受損的血氧水平的改變提示fMRI可以作為一項客觀

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

14、EST軟件對所有數(shù)據(jù)進行預處理，用MICA軟件進行基于體素的全腦網(wǎng)絡GICA，比較兩組被試靜息態(tài)功能網(wǎng)絡，并找出異常網(wǎng)絡以確定種子點，然后利用REST作進一步的ROI兩兩功能連接強度分析。結果:GICA發(fā)現(xiàn)5個經(jīng)典腦功能網(wǎng)絡。其中在感覺運動網(wǎng)絡(Sensorimotornetwork，SMN)和默認模式網(wǎng)絡（Default mode network，DMN）中，正常對照組和ALS患者組激活腦區(qū)出現(xiàn)不同。與正常對照組相比，ALS患者組SM

15、N中輔助運動區(qū)、右側初級運動區(qū)和軀體感覺區(qū)激活減少，后扣帶回激活區(qū)域增多。ALS患者組DMN中內(nèi)側前額葉區(qū)出現(xiàn)了激活程度的減低。在SMN及DMN種子點兩兩相關分析中，SMN種子點連接強度行組間t檢驗發(fā)現(xiàn)ALS患者右側M1與右側SMA之間及右側M1及左側M1之間平均相關系數(shù)低正常對照組。DMN種子點連接強度行組間比較未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學差異。結論:通過GICA可以在ALS患者發(fā)現(xiàn)SMN及運動系統(tǒng)以外網(wǎng)絡的靜息態(tài)腦功能網(wǎng)絡特征性的改變，并利用ROI