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肌萎缩侧索硬化患者的多模态磁共振成像研究

沈东超  
【摘要】:第一部分肌萎缩侧索硬化患者认知功能障碍的多模态磁共振成像研究目的:应用多模态磁共振成像比较不同认知水平的肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)患者的脑结构、功能与血流灌注特征。方法:共有55例ALS患者及20例健康对照者(healthy control,HC)被纳入研究,所有受试者均进行成套的神经心理学测验及多模态磁共振成像扫描。按照其认知功能,ALS患者被进一步分为三个亚组:27例无认知功能障碍的ALS(ALS with normal cognition,ALS-Cn)、17 例 ALS 伴认知损害(ALS with cognitive impairment,ALS-Ci)及 11 例 ALS 合并额颞叶痴呆(ALS-frontotemporal dementia,ALS-FTD)。应用基于体素的分析方法,比较不同亚组间灰质体积、脑血流量、部分各向异性、平均弥散率及静息态功能磁共振数据的差异。结果:ALS-Ci、ALS-Cn及HC三组间在灰质体积、脑血流量及静息态数据方面无显著差异,ALS患者皮质脊髓束部分各向异性较HC显著下降(P0.001,未校正)。ALS-FTD患者较其他三组出现灰质体积减少、脑白质结构完整性损害、功能连接性降低、血流灌注减少(P0.05,FDR校正),累及区域包括运动皮层、额颞叶、扣带回、肼胝体、基底节区、脑干、小脑,且与ALS-Ci、ALS-Cn及HC的差异依次递增。结论:ALS患者的脑结构、功能、灌注特征与其认知状态密切相关,ALS-Cn、ALS-Ci、ALS-FTD谱系疾病的疾病负担呈梯度性变化。多模态磁共振成像可帮助从多角度探索ALS认知功能障碍发生发展的病理生理机制。第二部分多模态磁共振成像对肌萎缩侧索硬化病情进展的监测价值研究目的:探索多模态磁共振成像对肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)病情进展的监测价值,寻找有效的影像学标志。方法:27例ALS患者完成了基线磁共振扫描,多模态分析技术包括基于体素的形态学分析测量灰质体积、弥散张量成像评价脑白质纤维束完整性、静息态功能磁共振成像测定功能连接性及动脉自旋标记评价脑血流量。对各统计图值与病程、疾病严重程度及病情进展速度进行相关性分析,发现与之存在显著相关的脑区。其中10例患者完成了6个月后的影像学复查,对随访与基线的影像学数据进行对比,比较各种影像学技术监测病情变化的敏感性。结果:在相关性分析中,运动区的灰质减少与疾病严重程度相关联,双侧额叶的皮质脊髓束完整性与病情发展速度相关联(P0.001,未校正)。在纵向对比中,ALS患者随访时其右侧中央前回、左侧中央后回及右侧丘脑的灰质体积较基线时显著减少(P0.05,FDR校正);随访时其双侧额极、左侧中央前回、中央后回、右侧颞中回的脑血流量较基线时显著减低(P0.05,FDR校正);随访时运动区的功能连接性较基线显著增加,运动区外的功能连接性较基线显著降低(P0.001,未校正)。患者随访时全脑的白质相关指标较基线无显著改变。结论:多模态磁共振技术可用于监测短期内ALS患者的脑内变化,运动区的脑灰质体积减少可能较皮质脊髓束受损更为敏感,运动区外的脑血流量减少及功能连接性降低可能先于结构改变的发生。第三部分肌萎缩侧索硬化患者的脑灰质变化—基于体素的荟萃分析目的:许多基于体素的形态学分析(voxel-based morphometry,VBM)研究发现肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)患者在多个脑区存在灰质萎缩。本研究旨在通过基于体素的荟萃分析合并有关ALS的VBM研究,以发现ALS患者一致的灰质改变区。方法:在 Ovid Medline、Pubmed、Emabase 及 BrainMap 数据库中检索应用 VBM方法比较ALS患者较健康对照者灰质发生变化的研究,发表时间截止至2017年1月。应用 ES-SDM(effect-size signed differential mapping)软件进行荟萃分析的数据合并。结果:共有31项VBM研究符合纳入标准,包含667例ALS患者与659例健康对照者,收集到差异脑区坐标值218个。ALS患者的全脑灰质体积较健康对照者显著减少。ALS患者的灰质萎缩区主要位于右侧中央前回、左侧额下回(岛盖部)、左侧前扣带回/旁扣带回及右侧豆状核,壳核。右侧中央前回及左侧额下回的灰质萎缩程度可能是ALS疾病严重程度的预测指标,更长的病程与右侧前扣带回/旁扣带回的萎缩相关联。结论:这些结果支持ALS是一种多系统受累的复杂神经系统变性疾病,受累区域并不仅仅局限于运动系统。未来的研究仍需对运动皮层的不对称萎缩及额下回岛盖部病变在ALS发病过程中的意义加以进一步探索。


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