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目的:大脑在看似静息的状态下,内部神经元的活动瞬息万变。动态功能连接考虑了更短时间范围内的功能连接波动,较静态功能连接而言更能反映大脑内在信息交互的动态变化。本研究基于静息态功能磁共振(rs-fMRI)数据,采用动静态局部一致性(ReHo)、ROI脑网络连接差异和大尺度网络连接分析法,探讨脑小血管病(CSVD)患者动态功能连接和静态功能连接的差异及CSVD患者不同程度认知功能障碍的脑功能改变。
方法:收集2019年10月至2020年12月就诊于西南医科大学附属医院神经内科的CSVD患者,并在院内公开招募的健康志愿者。通过选择纳入标准及排除标准的筛选,纳入健康老年志愿者27例(健康老年组)和CSVD患者19例(CSVD组),共计46例受试者。采集受试者一般人口统计学资料,包括身高,年龄,体重,受教育年限,并经专业人员评估其MMSE和MoCA评分。完成后,引导受试者完成核磁数据采集。采集序列包括T1序列,静息态EPI序列(10分钟);将fMRI数据进行预处理,然后进行了以下几方面研究:1.研究CSVD组患者与健康老年组静态ReHo和动态ReHo差异脑区和ROI脑网络连接差异;2.比较CSVD组患者与健康老年组大尺度脑功能网络连接差异。3.根据样本实际情况,将CSVD患者分为高分组和低分组,对CSVD组患者大尺度网络连接差异进行亚组分析。
结果:1.一般资料比较:CSVD组患者与健康老年组受试者在年龄、性别、受教育程度等方面差异无统计学意义(P>0.05),在MMSE、MoCa评分上差异具有统计学意义(P<0.05)。2.CSVD组患者与健康老年组静态ReHo和动态ReHo差异比较:静态ReHo和动态ReHo的活动具有高度一致性,两组之间差异均集中在小脑。在经过严格的体素水平<0.01和簇水平P<0.05,双尾的GRF校正后,静态ReHo分析结果如下:CSVD组患者与健康老年组差异脑区主要分布在左侧小脑Crus2区(BA20)、右侧小脑Crus2区(BA27)、右侧小脑7b区(BA12)、右侧小脑8区(BA8)。对于动态ReHo分析,其结果如下:CSVD组患者与健康老年组差异脑区脑区主要分布在左侧小脑Crus2区(BA8)、左侧小脑Crus1区(BA67)、右侧小脑Crus2区(BA55)、右侧小脑Crus7b区(BA17)。3.CSVD组患者与健康老年组ROI脑网络连接差异:与健康老年组相比,多个小脑亚区如双侧Crus2区,双侧侧Crus1区,双侧7b区和左侧6区和额叶多个亚区如右侧背外侧额上回(Frontal_Sup_R)、额中回(Frontal_Mid_R)和内侧额上回(Frontal_Sup_Medial_R)直接的功能连接显著降低。4.CSVD组患者与健康老年组大尺度网络连接比较:两组的最大差异脑网络主要体现在皮层下网络,即CSVD组患者与健康老年组大尺度网络连接上存在差异的网络间连接有额顶网络和皮层下网络和背侧注意网络和皮层下网络,差异具有统计学意义(P<0.05)。对其它平均网络内连接和网络间连接,未发现显著差异。5.CSVD组患者亚组分析:根据样本实际情况,将CSVD患者分为高分组(MoCa评分≥20分)组和低分组(MoCa评分<19分)两个亚组,并对其大尺度网络连接进行比较发现,MoCa高分亚组即认知功能损伤较低组在感觉/躯体运动网络、听觉网络、视觉网络、背侧注意网络、小脑网络的平均网络内连接显著增强(P<0.05)。两亚组在网络间连接也有显著差异。低MoCa评分组在感觉/躯体运动网络和小脑网络、带状盖网络和小脑网络、听觉网络和小脑网络、腹侧注意网络和小脑网络、视觉网络和小脑网络、额顶区控制网络和小脑网络、皮层下网络和小脑网络之间的平均网络间连接显著降低;同时,其他一些平均网络间连接如感觉/躯体运动网络和带状盖网络,感觉/躯体运动网络和听觉网络,感觉/躯体运动网络和腹侧注意网络在CSVD病病例严重组(低MoCa评分)也明显降低;此外,带状盖网络和听觉网络,带状盖网络和腹侧注意网络,听觉网络和腹侧注意网络,听觉网络和额顶区控制网络,腹侧注意网络和额顶区控制网络,视觉网络和凸显网络之间的平均网络间连接在高MoCa评分亚组也显著强于低MoCa评分分亚组。
结论:本研究基于rs-fMRI数据对CSVD组患者与健康老年组进行R e H o差异脑区分析,发现两组的静态和动态ReHo差异脑区都是在小脑;提示CSVD患者存在小脑活动的异常改变,这种改变可能与其认知功能下降相关。在ROI脑网络分析的时候,发现CSVD患者小脑和额叶脑区的连接显著降低,这可能是CSVD患者认知功能下降的脑网络机制。在进行大尺度网络连接分析时,发现网络连接的异常改变主要体现在皮层下网络和额顶网络、背侧注意网络之间的网络间平均连接增高,这可能是一种代偿作用。对CSVD组亚组分析时发现,与那些认知功能严重受损(MoCa评分<19分)的CSVD患者比较,认知功能轻度降低的CSVD患者(MoCa评分≥20分)的众多平均网络内和网络间连接均增强。这种大尺度脑网络的改变似乎可以在一定程度上评估CSVD病变严重程度。为CSVD患者存在认知障碍机制的研究提供了新视角,也为研究病变引起的网络可塑性提供了新的途径。
方法:收集2019年10月至2020年12月就诊于西南医科大学附属医院神经内科的CSVD患者,并在院内公开招募的健康志愿者。通过选择纳入标准及排除标准的筛选,纳入健康老年志愿者27例(健康老年组)和CSVD患者19例(CSVD组),共计46例受试者。采集受试者一般人口统计学资料,包括身高,年龄,体重,受教育年限,并经专业人员评估其MMSE和MoCA评分。完成后,引导受试者完成核磁数据采集。采集序列包括T1序列,静息态EPI序列(10分钟);将fMRI数据进行预处理,然后进行了以下几方面研究:1.研究CSVD组患者与健康老年组静态ReHo和动态ReHo差异脑区和ROI脑网络连接差异;2.比较CSVD组患者与健康老年组大尺度脑功能网络连接差异。3.根据样本实际情况,将CSVD患者分为高分组和低分组,对CSVD组患者大尺度网络连接差异进行亚组分析。
结果:1.一般资料比较:CSVD组患者与健康老年组受试者在年龄、性别、受教育程度等方面差异无统计学意义(P>0.05),在MMSE、MoCa评分上差异具有统计学意义(P<0.05)。2.CSVD组患者与健康老年组静态ReHo和动态ReHo差异比较:静态ReHo和动态ReHo的活动具有高度一致性,两组之间差异均集中在小脑。在经过严格的体素水平<0.01和簇水平P<0.05,双尾的GRF校正后,静态ReHo分析结果如下:CSVD组患者与健康老年组差异脑区主要分布在左侧小脑Crus2区(BA20)、右侧小脑Crus2区(BA27)、右侧小脑7b区(BA12)、右侧小脑8区(BA8)。对于动态ReHo分析,其结果如下:CSVD组患者与健康老年组差异脑区脑区主要分布在左侧小脑Crus2区(BA8)、左侧小脑Crus1区(BA67)、右侧小脑Crus2区(BA55)、右侧小脑Crus7b区(BA17)。3.CSVD组患者与健康老年组ROI脑网络连接差异:与健康老年组相比,多个小脑亚区如双侧Crus2区,双侧侧Crus1区,双侧7b区和左侧6区和额叶多个亚区如右侧背外侧额上回(Frontal_Sup_R)、额中回(Frontal_Mid_R)和内侧额上回(Frontal_Sup_Medial_R)直接的功能连接显著降低。4.CSVD组患者与健康老年组大尺度网络连接比较:两组的最大差异脑网络主要体现在皮层下网络,即CSVD组患者与健康老年组大尺度网络连接上存在差异的网络间连接有额顶网络和皮层下网络和背侧注意网络和皮层下网络,差异具有统计学意义(P<0.05)。对其它平均网络内连接和网络间连接,未发现显著差异。5.CSVD组患者亚组分析:根据样本实际情况,将CSVD患者分为高分组(MoCa评分≥20分)组和低分组(MoCa评分<19分)两个亚组,并对其大尺度网络连接进行比较发现,MoCa高分亚组即认知功能损伤较低组在感觉/躯体运动网络、听觉网络、视觉网络、背侧注意网络、小脑网络的平均网络内连接显著增强(P<0.05)。两亚组在网络间连接也有显著差异。低MoCa评分组在感觉/躯体运动网络和小脑网络、带状盖网络和小脑网络、听觉网络和小脑网络、腹侧注意网络和小脑网络、视觉网络和小脑网络、额顶区控制网络和小脑网络、皮层下网络和小脑网络之间的平均网络间连接显著降低;同时,其他一些平均网络间连接如感觉/躯体运动网络和带状盖网络,感觉/躯体运动网络和听觉网络,感觉/躯体运动网络和腹侧注意网络在CSVD病病例严重组(低MoCa评分)也明显降低;此外,带状盖网络和听觉网络,带状盖网络和腹侧注意网络,听觉网络和腹侧注意网络,听觉网络和额顶区控制网络,腹侧注意网络和额顶区控制网络,视觉网络和凸显网络之间的平均网络间连接在高MoCa评分亚组也显著强于低MoCa评分分亚组。
结论:本研究基于rs-fMRI数据对CSVD组患者与健康老年组进行R e H o差异脑区分析,发现两组的静态和动态ReHo差异脑区都是在小脑;提示CSVD患者存在小脑活动的异常改变,这种改变可能与其认知功能下降相关。在ROI脑网络分析的时候,发现CSVD患者小脑和额叶脑区的连接显著降低,这可能是CSVD患者认知功能下降的脑网络机制。在进行大尺度网络连接分析时,发现网络连接的异常改变主要体现在皮层下网络和额顶网络、背侧注意网络之间的网络间平均连接增高,这可能是一种代偿作用。对CSVD组亚组分析时发现,与那些认知功能严重受损(MoCa评分<19分)的CSVD患者比较,认知功能轻度降低的CSVD患者(MoCa评分≥20分)的众多平均网络内和网络间连接均增强。这种大尺度脑网络的改变似乎可以在一定程度上评估CSVD病变严重程度。为CSVD患者存在认知障碍机制的研究提供了新视角,也为研究病变引起的网络可塑性提供了新的途径。