复发缓解型多发性硬化患者性别相关的静态及动态功能网络障碍的MRI研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhudamiao_72
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目的:研究复发缓解型多发性硬化(relapse-remitting multiple sclerosis,RRMS)患者性别相关大尺度脑网络的静态功能连接与动态功能连接的变化。材料与方法:从中国的7个中心收集了208例RRMS患者(135例女性/73例男性)和228例健康对照组(healthy control,HC;123例女性/105例男性)进行回顾性分析,并且根据性别分成四组:1)女性RRMS;2)女性HC;3)男性RRMS;4)男性HC。所有受试者都接受了临床、神经心理评估及磁共振扫描。基于MATLAB 2014b平台的rs-f MRI数据处理工具包plus V1.2(REST plus V1.2)对功能MRI数据进行预处理。使用独立成分分析提取全脑的静息态网络(resting-state networks,RSNs),空间图(spatial maps,SMs)和静态功能网络连接(static functional network connectivity,s FNC)分别评估RSNs的空间分布强度和功能连接强度。基于滑动时间窗的方法评估全脑RSNs的动态功能网络连接(dynamic functional network connectivity,d FNC)模式和时间特征。使用方差分析和事后检验[错误发现率(false discovery rate,FDR)校正]比较RSNs的SMs、s FNC和d FNC的差异(P<0.05):1)女性HC vs.男性HC;2)女性RRMS vs.女性HC;3)男性RRMS vs.男性HC;4)女性RRMS vs.男性RRMS。组间d FNC的动态时间特征比较使用Mann-Whitney U检验。最后,以年龄、平均的框架位移、多中心的参数为控制变量,使用斯皮尔曼等级相关或偏相关分析RSNs的SMs、s FNC和d FNC与灰质体积(gray matter volume,GMV)、脑实质分数(brain parenchymal fraction,BPF)、病灶体积(lesion volume)、白质体积(white matter volume,WMV)、扩展的残疾状况量表(expanded disability status scale,EDSS)评分和病程的相关性。结果:(1)对于RRMS患者组,与男性HC相比,男性RRMS患者在注意网络(左侧颞中叶)的SMs降低,在感觉运动网络和视觉网络之间、感觉运动网络和额顶网络之间s FNC降低(事后检验,P<0.05,FDR校正)。女性RRMS和女性HC、女性RRMS和男性RRMS之间SMs和s FNC未见显著的统计学差异。d FNC结果示:女性RRMS在每个连接状态的频率分别为状态1(State 1,99%)、状态2(State 2,61%)、状态3(State 3,42%),男性RRMS在每个连接状态的频率分别为状态1(State 1,99%)、状态2(State 2,62%)、状态3(State 3,33%)。对d FNC的时间特征分析表明,与女性HC相比,大多数女性RRMS更偏向于State 1(71%vs.0%),停留的时间更长(30.25秒vs.0.00秒),转换次数更多(4次vs.3次)(Mann-Whitney U检验,P<0.001)。进一步分析d FNC的连接模式,结果表明女性RRMS在所有状态下都与女性HC有着显著差异,主要在女性患者额顶网络、默认网络、视觉网络内部d FNC减低(事后检验,P<0.05,FDR校正)。而男性RRMS患者和男性HC、女性RRMS和男性RRMS之间d FNC统计学无显著差异。(2)在HC组内,与男性HC相比,女性HC具有较高的网络内的SMs,具有显著统计学意义的脑区主要在默认网络,如双侧楔前叶/后扣带回和左侧颞中回(事后检验,P<0.05,FDR校正)。同时,女性HC在感觉运动网络和视觉网络之间的s FNC的增高(事后检验,P<0.05,FDR校正)。d FNC结果示:女性HC在每个连接状态的频率分别为状态1(State 1,26%)、状态2(State 2,99%)、状态3(State 3,54%)。男性HC在每个连接状态的频率分别为状态1(State 1,98%)、状态2(State 2,69%)、状态3(State 3,48%)。对d FNC的动态时间特征分析表明,与男性HC相比,大多数女性HC更偏向于State 2(85%vs.11%),停留的时间更长(45.33秒vs.4.42秒),转换次数更少(3次vs.5次)(Mann-Whitney U检验,P<0.001)。进一步分析d FNC连接模式的组间差异表明,女性HC在所有状态下都与男性HC具有显著差异(事后检验,P<0.05,FDR校正),主要表现为额顶网络、默认网络、视觉网络内部d FNC增高。(3)相关性分析结果表明:1)在男性RRMS患者中,额顶网络内部的s FNC(r=-0.251,P=0.044)、额顶网络和感觉运动网络间的s FNC(r=-0.311,P=0.012)与GMV呈负相关。额顶网络和感觉运动网络间的s FNC(r=-0.284,P=0.022)与BPF也呈负相关。2)在女性RRMS患者,女性患者State 1的状态分数(r=0.224,P=0.011)、停留时间(r=0.305,P<0.001)与GMV呈正相关,而与State 2的状态分数(r=-0.230,P=0.009)、停留时间(r=-0.209,P=0.018)和转换次数(r=-0.314,P<0.001)呈正相关。WMV和State 1的停留时间(r=0.206,P=0.020)呈正相关,和转换次数(r=-0.225,P=0.011)呈负相关。患者病程与State 1的停留的时间(r=-0.181,P=0.041)呈负相关,与转换次数(r=0.197,P=0.026)呈正相关。结论:研究发现,在RRMS患者中,疾病分别影响男性的s FNC和女性的d FNC,表明性别因素可能在RRMS的功能障碍和重组中起重要作用。此外,女性RRMS患者的d FNC降低和时间特征改变可能是患者认知损害的机制之一。
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