论文部分内容阅读
第一部分皮层下缺血性血管疾病脑白质病变及与其相关认知功能障碍的MRI研究目的:分析皮层下缺血性血管疾病（subcortical ischemic vascular disease,SIVD）患者脑白质高信号病变与神经纤维束微结构变化及其与认知功能障碍的关系。探讨SIVD患者脑白质神经纤维完整性改变对认知功能的影响。方法:选取皮层下血管性认知功能障碍（subcortical vascular cognitive impairment,SVCI）患者25例,皮层下缺血性血管疾病认知功能正常（pre-SVCI）患者25例,以及性别、年龄和受教育年限均匹配的正常对照者（normal control,NC）23例。对所有受试者进行临床病史采集、血液生化检查、认知神经心理量表评估以及多模态MRI扫描,包括液体衰减反转恢复序列、高分辨三维T1加权成像和扩散张量成像等。随后进行以下数据分析和处理:（1）采用定性分析法和定量分析法对受试者脑白质高信号行视觉评分和颅内总体积、脑白质体积和脑白质高信号体积的计算。比较组间和组内差异及其与认知功能障碍的关系;（2）采用扩散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）的TBSS技术,获得部分各向异性（fractional anisotropy,FA）、平均扩散率（mean diffusivity,MD）、轴向扩散率（axial diffusivity,AD）和径向扩散率（radial diffusivity,RD）等参数,评估脑白质纤维骨架结构的改变及其与认知功能障碍的相关性。结果:随着疾病严重程度的加重,SIVD患者正常脑白质体积逐渐减少,脑白质高信号视觉评分和脑白质高信号体积逐渐增加,组间差异有统计学意义;SVCI组脑白质高信号体积与stroop色词测试I呈正相关（r=0.52,P=0.008）;白质高信号定性及定量分析呈显著一致性。TBSS分析可得出,pre-SVCI组已经出现白质纤维束微结构的广泛损伤,其范围与SVCI组类似,但相对局限。损伤的白质纤维束主要为胼胝体膝部和压部,双侧枕额下束、双侧上纵束、双侧下纵束、双侧丘脑前放射以及皮质脊髓束等。DTI参数评估主要表现为FA值减低、MD、AD和RD值升高,胼胝体膝部为受损最明显的纤维束。pre-SVCI组的右侧下纵束的平均FA和MD值分别与逆向数字广度测试（r=0.44,P=0.04）和连线测试-B（r=0.45,P=0.03）呈正相关;右侧上纵束的平均AD值与stroop色词测试II呈正相关（r=0.52,P=0.01）;左侧下纵束的RD值与连线测试-B呈正相关（r=0.43,P=0.04）。结论:皮层下缺血性血管疾病患者存在广泛的脑白质病变,且随疾病的进展而加重。脑白质神经纤维完整性受损将导致患者认知功能障碍。第二部分皮层下缺血性血管疾病脑结构和功能连接改变及与其相关认知功能障碍的MRI研究目的:探索皮层下缺血性血管疾病患者脑灰质结构和脑功能连接的改变及其与认知功能障碍的关系。旨在进一步揭示皮层下缺血性血管疾病患者认知功能障碍的神经病理机制。方法:受试者同第一部分。对所有受试者行临床病史采集、血液生化检查、认知神经心理量表评估以及多模态MRI扫描,包括高分辨三维T1加权成像、静息态功能磁共振序列扫描。随后进行以下数据分析和处理:（1）结构和功能数据预处理采用MRIcorn软件、基于Matlab平台的SPM8和DPABI软件。（2）通过基于SPM的VBM8软件包计算受试者颅内总体积、脑白质体积和脑灰质体积等指标,对组间及组内灰质体积进行比较,同时将年龄、性别、受教育年限以及颅内总体积作为协变量加入检验矩阵。用基于体素水平的族系误差率（family-wise error rate,FWE）进行多重比较,检验显著性P<0.05为具有统计学意义。（3）用偏相关法分析差异有统计学意义脑区的灰质体积与认知神经心理量表评分之间的关系。（4）以有统计学意义的脑灰质体积作为种子点,应用DPABI和REST软件行基于种子点的全脑功能连接分析,比较组间及组内功能连接的差异,用基于cluster水平的FWE进行多重比较,检验显著性P<0.05为具有统计学意义。（5）提取功能连接差异具有统计学意义的脑区,用偏相关法分析其与认知神经心理量表评分之间的关系,将年龄、性别、受教育年限作为协变量。结果:三组间对比发现,右侧眶部额下回、右侧直回、左侧额下回、右侧嗅皮质、左侧颞上回、右侧脑岛、右侧丘脑和双侧尾状核的灰质体积存在统计学差异（P<0.05,FWE corrected）。与NC组比较,pre-SVCI组在右侧眶部额下回存在灰质体积减少、双侧尾状核存在灰质体积增加;SVCI组在右侧眶部额下回、右侧直回、左侧额下回、右侧嗅皮质、左侧颞上回、右侧脑岛、右侧丘脑与NC组比较,存在脑灰质体积减少,双侧尾状核灰质体积增加。SVCI组右侧脑岛灰质体积以及左侧颞上回灰质体积分别与stroop色词测试II呈负相关（r=-0.58,P=0.005;r=-0.63,P=0.002）。基于灰质结构改变的全脑功能连接分析结果显示:左侧尾状核与左侧辅助运动区;右侧脑岛与双侧中央后回、右侧颞上回和左侧扣带回中部;左侧颞上回与右侧颞上回、双侧中央后回和左侧扣带回中部存在功能连接异常（P<0.05,cluster-level FWE corrected）。与pre-SVCI组比较,SVCI组在左侧尾状核与左侧辅助运动区,右侧脑岛与左侧中央后回存在功能连接降低。与NC组比较,SVCI组存在多个脑区间功能连接的异常,其范围与组间比较类似。SVCI组左侧颞上回与右侧颞上回以及右侧脑岛与左侧扣带回中部的功能连接值分别与连线测试-B呈负相关（r=-0.63,P=0.002;r=-0.61,P=0.003）。结论:皮层下缺血性血管疾病患者存在多个脑区的灰质体积的减少及功能连接的异常,这些改变可能导致是认知功能障碍的潜在病理机制。第三部分皮层下缺血性血管疾病脑灌注和脑功能连接的耦合改变及与其相关认知功能障碍的MRI研究目的:研究皮层下缺血性血管疾病患者脑血流量和脑功能连接的协同变化及其与认知功能障碍的关系。旨在揭示皮层下缺血性血管疾病对神经血管单元的影响,以进一步阐明疾病导致认知功能障碍的潜在病理机制。方法:选取皮层下缺血性认知功能障碍患者28例（SVCI=28例）,皮层下缺血性血管疾病认知功能正常者26例（pre-SVCI=26例）,以及性别、年龄和受教育年限均匹配的正常对照志愿者24例（NC=24例）。对所有受试者进行临床病史采集、血液生化检查、认知神经心理量表评估以及多模态MRI序列扫描,包括三维假连续动脉自旋标记序列（three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling,3D-pCASL）和静息态功能磁共振序列。随后进行以下数据分析和处理:（1）静息态数据预处理与第二部分一致,再利用REST软件计算各被试图像中的每个体素与其临近体素时间序列的局部一致性,得到相干一致性系数（CoHeReho）,最后进行Fisher Z转换,得到Reho统计图。（2）将3D-pCASL数据导入GE ADW4.5工作站得到CBF数据图,应用MRIcorn及SPM8软件对数据进行格式转化、标准化、归一化、平滑等处理,得到rCBF统计图。（3）耦合分析:应用DPABI软件计算跨体素耦合（across-voxel correlation analyses）与Reho/rCFB比值耦合,比较组间及组内差异,多重比较校正采用cluster水平FWE多重校正,检验显著性P<0.05为具有统计学意义。（4）将差异有统计学意义的Reho/rCFB比值耦合结果与认知神经心理量表评分做相关性分析。结果:Reho/rCBF比值耦合在组间存在多个脑区异常,主要包括左侧脑岛、右侧颞中回、右侧楔前叶、左侧中央前回和左侧顶下缘角回（P<0.05,cluster level FWE corrected）。组内分析可见Reho/rCBF耦合比值在患者组存在降低或倒置异常。左侧脑岛、右侧楔前叶以及左侧顶下缘角回在各组间的两两比较,差异均具有统计学意义（P<0.05）。与NC组比较,患者组在右侧颞中回表现为耦合比值降低。pre-SVCI组和SVCI组左侧中央前回的耦合比值与NC组比较,分别表现为降低和倒置异常。Reho-rCBF跨体素耦合的组水平结果显示,随着疾病的发展,Reho-rCBF耦合相关性逐渐降低,个体水平结果显示,与正常对照者比较,SIVD患者的Reho-rCBF体素耦合由正相关逐渐变为负相关。左侧中央前回的Reho/rCBF耦合比值与MMSE呈正相关（r=0.63,P=0.002）。结论:皮层下缺血性血管疾病患者存在的脑灌注及脑功能连接协同性的破坏所导致的血管神经单元的功能异常可能与认知功能障碍有关。