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《西安电子科技大学》 2017年
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阿尔茨海默症和轻度认知障碍患者脑结构与功能特征的磁共振影像研究

蔡素平  
【摘要】:痴呆症是老年人群中常见的一种大脑中枢神经系统渐进性退行疾病,其中约60%为阿尔茨海默症(Alzheimer disease,AD)。患者以记忆障碍为主要特征,伴随失用、失语、失认等认知和执行功能障碍,严重影响患者日常生活。轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)是介于正常衰老和痴呆的中间状态,有记忆障碍或认知功能的异常,但还没有达到痴呆的严重程度。根据不同的划分标准MCI可分为不同的亚型:以处于疾病的不同时期可将其划分为早期和晚期阶段MCI;以是否遗忘为主要特征分为遗忘型和非遗忘型MCI。纵向研究发现MCI有三种不同的转归类型:1.认知功能的改善或康复;2.维持MCI状态不变;3.认知不断衰退而发展为痴呆状态(特别是AD)。早发现、早诊断、早治疗MCI可延缓痴呆症的发生或发展,并体现了早期预防、早期干预痴呆的疾病诊疗新观念,具有重要的临床和社会意义。本文采用静息态下功能核磁共振成像(f MRI)、结构磁共振成像(MRI)和弥散张量成像技术,结合各成像技术下适用的分析方法对不同亚型和转归MCI大脑结构和功能特征进行研究,并探究AD致病基因APOE?4对大脑结构和功能的调制作用(modulation),主要研究工作包括:1.基于静息态f MRI图像,采用功能连接分析方法,分别分析了以丘脑和梭状回为感兴趣区的功能连接特征。发现MCI患者大脑中丘脑与默认网络以及梭状回与颞叶皮层中视空间回路功能连接强度呈现降低。结果可以解释MCI患者具有记忆和面部识别功能障碍的症状。2.基于静息态f MRI图像利用低频振荡振幅的方法找到遗忘型MCI患者大脑中呈现异常活动的脑区,利用先验知识将这些脑区分成不同的功能网络:默认网络、视觉网络、边缘系统和感觉运动网络,采用功能连接分析方法研究四个大脑网络内以及网络间功能连接的模式。发现遗忘型MCI患者大脑中四个功能网络内海马与顶下小叶和内侧前额叶之间以及默认网络与感觉运动网络之间连接强度降低,而且内侧前额叶和海马之间、辅助运动区和颞中回之间功能连接强度与简易精神量表得分呈现正相关。结果表明患者的情景记忆损伤和感觉运动障碍可能由于涉及这些功能的网络之间连接异常导致,并且降低的功能连接强度值具有一定的临床意义。3.采用独立成分分析和格兰杰因果分析方法,探究了不同转归MCI执行控制网络的因效连接模式与对照组的差异。结果发现三种不同转归方向的MCI执行控制网络因效连接模式存在分化(differentiated):与对照组相比,差异最明显的是带有朝AD方向转化标签的一组MCI,最不明显的是带有朝认知康复方向转化标签的一组MCI,该结果解释了临床症状上表现一致的MCI为何在接下来时间内会有不同的转归状态,也能够为临床诊断提供预测MCI在随后的几年朝哪种状态转归的潜在影像学特征。4.运用Rich-club分层结构分析方法,基于弥散张量图像构建白质纤维束网络,通过计算网络中Rich节点的介数中心度和与其相连脑区之间的连接强度,得到相应的影像特征,采用LDA分类算法对认知功能正常老年人和AD患者进行分类,并与传统的海马体积和MMSE得分作为特征分类得到的正确率对比。发现本研究得到的分类特征的正确率要优于传统特征。5.采用f MRI、MRI和弥散张量成像等多模态图像并融合基因信息的方法对比了认知功能完整的老年人中APOEε4携带者和非携带者在三种成像模态下其脑结构和功能特征的差异。发现APOEε4基因对灰质的前扣带回,楔前叶和部分前额叶皮层大脑活动以及白质的右上侧冠状纤维束和胼胝体膝部的完整性有调制作用,这些调制的区域主要涉及认知和记忆相关的功能,提示APOEε4基因调制作用的发生可能在临床症状出现之前。本文得到的不同亚型和不同转归MCI一系列研究结果能够帮助更好地理解AD和MCI的病理机制,并为临床诊断提供了神经影像学方面的证据以及可供参考的影像学特征。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R445.2;R749.1

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