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目的:
(1)探讨急性期与缓解期复发缓解型多发性硬化( relapsing remitting multiple sclerosis,RRMS)患者默认网络(default mode network,DMN)的动态功能连接(dynamic functional connectivity,dFC)变异性差异模式及其与自发波动时间状态的关系。(2)探讨RRMS患者丘脑皮层系统dFC与静态功能连接(static functional connectivity,sFC )改变及其与临床参数(如认知、疲劳等)之间的关系,并探究其可能的机理。
方法:
使用3.0 T磁共振采集急性期(18例)、缓解期(26例)RRMS患者和23例健康对照组(health control , HC)静息态功能磁共振数据,使用基于 matlab R2012a平台的静息态功能磁共振数据处理助手(DPABI v3.0)及动态脑连接组分析工具(DynamicBC v2.1)对数据进行预处理。(1)选择后扣带回(0,-53, 26)为种子点定义DMN,基于滑动时间窗及聚类分析方法,比较三组间默认网络内动态功能连接变异性模式差异。分析差异脑区与临床参数如临床扩展残疾量表、同步听觉连续加法测验、修正疲劳影响量表(MFIS-5)评分、脑实质分数、T2可见病灶数和病程的相关性。(2)基于先验的丘脑亚区模板,使用滑动时间窗分析方法捕获三组丘脑皮层系统的dFC变异性模式,以dFC的标准差量化七组配对的丘脑连接定义区域和高级皮层区域之间的dFC变异性,并评估dFC与sFC变化与临床参数(认知、疲劳等)的相关性。
结果:
(1)基于种子点相关性分析技术构建的DMN主要包含双侧楔前叶/扣带回、双侧额上中回、双侧颞上中回、左侧角回等脑区。DMN的dFC变异性组间比较发现,相比正常对照和急性期RRMS患者,缓解期RRMS组在左侧颞上回(left superior temporal gyrus, L.STG)、左内侧额上回(Left medial superior frontal gyrus,L.MSFG)和右侧颞中回(right middle temporal gyrus,R.MTG)显著过度增加的dFC变异性。与缓解期RRMS相比,急性期RRMS在L.STG、L.MSFG、右内侧和旁扣带回(rignt median cingulate and paracingulate gyri, R.MCPG)、R.MTG均显示过度稳定的变异性(dFC变异性降低)。使用k均值聚类识别瞬态连接模式(即功能连接状态),得到DMN最优聚类数为2,在状态2中相比于HC组,急性期RRMS在L.STG、L.MSFG、R.MTG功能连接降低,R.MCPG功能连接增加;而缓解期仅在R.MTG显示较HC组功能连接减低。而在状态1中仅发现急性期RRMS的L.MSFG较HC组功能连接降低。相关分析发现,缓解期RRMS组L.MSFG 的dFC变异性系数(0.14± 0.02)与病程之间呈正相关(r=0.582 , P=0.003);急性期RRMS患者组R.MTG的dFC变异系数(0.12± 0.02)与病程之间呈正相关(r=0.509,P=0.044)。
(2)与HC和缓解型MS相比,急性MS患者表现出:1)在丘脑枕叶皮层的左侧距状皮层和楔叶,丘脑前额叶皮层的左侧额中回,丘脑颞叶皮层的左侧颞上极dFC变异性增加。相反,在丘脑初级和次级体感皮质的左侧中央后回,丘脑前额叶皮层的右侧额上回,丘脑顶叶皮层的左侧顶上小叶具有相对稳定的dFC变异性(dFC变异性降低);2)楔叶、左侧颞上极sFC降低,左侧顶上小叶sFC增加;3)此外,我们还发现右额上回的dFC变异性增加与认知加工减慢(p=0.02,r=-0.361)或增加疲劳的存在相关性(p=0.022,r=0.574)并且还显示楔叶的dFC过度变异性与疲劳相关(p=0.027,r=-0.461)。
结论:
(1)急性期和缓解期RRMS患者均存在默认网络dFC变异性模式的异常改变,缓解期RRMS患者DMN内存在过度增加dFC变异性,可能是维持DMN功能稳定的有限代偿机制,而急性期DMN脆弱性增加且因时间状态而异。(2)过度变异和过度稳定的丘脑皮层模式容易受MS急性发作影响,而dFC可能有助于进一步了解与大规模网络相关的疾病进展。
(1)探讨急性期与缓解期复发缓解型多发性硬化( relapsing remitting multiple sclerosis,RRMS)患者默认网络(default mode network,DMN)的动态功能连接(dynamic functional connectivity,dFC)变异性差异模式及其与自发波动时间状态的关系。(2)探讨RRMS患者丘脑皮层系统dFC与静态功能连接(static functional connectivity,sFC )改变及其与临床参数(如认知、疲劳等)之间的关系,并探究其可能的机理。
方法:
使用3.0 T磁共振采集急性期(18例)、缓解期(26例)RRMS患者和23例健康对照组(health control , HC)静息态功能磁共振数据,使用基于 matlab R2012a平台的静息态功能磁共振数据处理助手(DPABI v3.0)及动态脑连接组分析工具(DynamicBC v2.1)对数据进行预处理。(1)选择后扣带回(0,-53, 26)为种子点定义DMN,基于滑动时间窗及聚类分析方法,比较三组间默认网络内动态功能连接变异性模式差异。分析差异脑区与临床参数如临床扩展残疾量表、同步听觉连续加法测验、修正疲劳影响量表(MFIS-5)评分、脑实质分数、T2可见病灶数和病程的相关性。(2)基于先验的丘脑亚区模板,使用滑动时间窗分析方法捕获三组丘脑皮层系统的dFC变异性模式,以dFC的标准差量化七组配对的丘脑连接定义区域和高级皮层区域之间的dFC变异性,并评估dFC与sFC变化与临床参数(认知、疲劳等)的相关性。
结果:
(1)基于种子点相关性分析技术构建的DMN主要包含双侧楔前叶/扣带回、双侧额上中回、双侧颞上中回、左侧角回等脑区。DMN的dFC变异性组间比较发现,相比正常对照和急性期RRMS患者,缓解期RRMS组在左侧颞上回(left superior temporal gyrus, L.STG)、左内侧额上回(Left medial superior frontal gyrus,L.MSFG)和右侧颞中回(right middle temporal gyrus,R.MTG)显著过度增加的dFC变异性。与缓解期RRMS相比,急性期RRMS在L.STG、L.MSFG、右内侧和旁扣带回(rignt median cingulate and paracingulate gyri, R.MCPG)、R.MTG均显示过度稳定的变异性(dFC变异性降低)。使用k均值聚类识别瞬态连接模式(即功能连接状态),得到DMN最优聚类数为2,在状态2中相比于HC组,急性期RRMS在L.STG、L.MSFG、R.MTG功能连接降低,R.MCPG功能连接增加;而缓解期仅在R.MTG显示较HC组功能连接减低。而在状态1中仅发现急性期RRMS的L.MSFG较HC组功能连接降低。相关分析发现,缓解期RRMS组L.MSFG 的dFC变异性系数(0.14± 0.02)与病程之间呈正相关(r=0.582 , P=0.003);急性期RRMS患者组R.MTG的dFC变异系数(0.12± 0.02)与病程之间呈正相关(r=0.509,P=0.044)。
(2)与HC和缓解型MS相比,急性MS患者表现出:1)在丘脑枕叶皮层的左侧距状皮层和楔叶,丘脑前额叶皮层的左侧额中回,丘脑颞叶皮层的左侧颞上极dFC变异性增加。相反,在丘脑初级和次级体感皮质的左侧中央后回,丘脑前额叶皮层的右侧额上回,丘脑顶叶皮层的左侧顶上小叶具有相对稳定的dFC变异性(dFC变异性降低);2)楔叶、左侧颞上极sFC降低,左侧顶上小叶sFC增加;3)此外,我们还发现右额上回的dFC变异性增加与认知加工减慢(p=0.02,r=-0.361)或增加疲劳的存在相关性(p=0.022,r=0.574)并且还显示楔叶的dFC过度变异性与疲劳相关(p=0.027,r=-0.461)。
结论:
(1)急性期和缓解期RRMS患者均存在默认网络dFC变异性模式的异常改变,缓解期RRMS患者DMN内存在过度增加dFC变异性,可能是维持DMN功能稳定的有限代偿机制,而急性期DMN脆弱性增加且因时间状态而异。(2)过度变异和过度稳定的丘脑皮层模式容易受MS急性发作影响,而dFC可能有助于进一步了解与大规模网络相关的疾病进展。