外伤性脊髓损伤后脑功能改变的静息态fmri研究

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1、河北医科大学硕士学位论文外伤性脊髓损伤后脑功能改变的静息态fMRI研究姓名：赵建申请学位级别：硕士专业：影像医学与核医学指导教师：何杰201203中文摘要外伤性脊髓损伤后脑功能改变的静息态fMRI研究摘要目的：采用静息态flVIRI方法，用独立成分分析(independentresting．statecomponents．ICA)和低频振幅分析方法(amplitudeoflow-frequencyfluctuation．ALFF)评价外伤性脊髓损伤(spinalcordinjury，SCI)患者脑功能连接和局部脑区自发性功能活动的变化。方法：采用fMRI采集22位下肢瘫病人

2、、16位四肢瘫病人及23位年龄性别匹配的健康受试者在静息状态下的头部BOLD数据，扫描参数为TR／TE：2000／27ms，共20层，轴位，层厚4．0mm，层间距1．0mm，FOV=240mmx240mm，翻转角(flipangle)为90D，矩阵64x64，扫描时间390s(195个时间点)。使用脑功能成像分析软件(AFNI)对收集的数据进行预处理，包括：层面时间校正，头动校正，空间标准化、平滑、滤波处理等。继而对每组预处理的数据进行时间串联，再使用多元探索线性优化分解为独立成分软件(MELODIC)将其分解成18个独立成分。通过与之前研究确定的网络图进行比较，观察辨别本

3、次MELODIC所估计的8个静息态网络。将组．ICA空间图反向。投射，使用双元回归技术评估受试者一特异性的时间成分及相关的空间图，获取每个受试者的fMRI数据集。对于每个组水平ICA成分，使用AFNI来进行体素敏感(voxelwise)单因素方差分析来评估从三组受试者组中获取的网络强度图之间的差异。最后，对于每个ICA成分，使用AFNI对代表三组之间差异的概率图进行错误发现率校正。在MATLAB⑩中将下肢瘫组和四肢瘫组的美国脊髓损伤协会(ASIA)运动和感觉评分与具有差异的脑区内平均网络连接强度进行相关分析，得出Spearman相关系数。使用AFNI软件进行低频振幅(ALF

4、F)分析，比较三组受试者之间的差异。结果：(1)八个静息态功能网络的显示：视觉网络、侧枕网络、听觉网络、感觉运动网络、默认网络(defaultmodenetworks，DMN)、执行控制网络、左右侧额．顶网络。(2)三组受试者静息态网络的差异：在三组受试者组之间，右侧额顶网络(rightlateralizedfronto-parietalnetworks，RLFL)矛I]默认网络(defaultmodenetwork，DMN)显示有显著性差异。在中文摘要RLFL中的两个区域显示了有显著性差异。使用TalairchandTournoux坐标系辨别，这两个区域分别位于靠近右侧中

5、央前回(X=．60，Y=．5，Z=25)的右侧额下回(RIFG)$1靠近右侧扣带回(X=．23，Y=13，Z=32，)的右侧大脑白质(RCW)。三组中的两两之间非配对t检验提示四肢瘫的RIFG内网络强度比对照组和下肢瘫组的显著性减低。三组中的两两之间非配对t检验也提示：两组SCI组的RCW内网络强度显著性地强于对照组。在DMN中，三组之间靠近Broadman区24和33(X=．4，Y=．20，Z=23，)的右侧前扣带回皮层(ACC)具有显著性差异。三组中的两两之间非配对t检验揭示了四肢瘫组ACC内的网络强度比对照组和下肢瘫组显著性增加。(3)在三种行为测试中(运动、痛觉、触

6、觉)，下肢瘫组所得测试分数显著地高于四肢瘫组。(4)ASIA评分与脑区网络连接强度的相关分析：下肢瘫组病人的触觉、痛觉及运动评分与RIFG内网络连接强度都是呈正相关，而四肢瘫组病人的触觉、痛觉评分与RIFG内网络连接强度呈正相关，运动评分与RIFG内网络连接强度相关关系不明显。四肢瘫组病人的触觉、痛觉及运动评分与RCW内网络连接强度都是呈正相关，而下肢瘫组病人的触觉、痛觉评分与RCW内网络连接强度呈负相关，运动评分与RCW内网络连接强度呈正相关。下肢瘫组病人的触觉、痛觉及运动评分与ACC内网络连接强度都是呈负相关，而四肢瘫组病人除了运动评分与ACC网络连接强度呈正相关外，其

7、触觉、痛觉评分与ACC内网络连接强度也都是呈负相关的。(5)SCI患者脑低频振幅改变。在岛叶、扣带回，下肢瘫组(PPG)和四肢瘫组(TPG)显示有比对照组(CTR)更高的ALFF。结论：外伤性脊髓损伤后静息状态下脑功能存在异常，分别表现为脑功能连接的异常及部分脑区局部自发性神经活动的异常。脑功能的改变与脊髓损伤的水平及损伤的严重程度有关。关键词：脊髓损伤；静息态功能磁共振成像；独立成分分析；低频振幅；功能连接；皮层重组2一茎查塑墨一——_‘————————_——————————————————————一一Intri