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卒中后患者认知功能障碍的静息态功能磁共振成像研究

彭程宇  
【摘要】:第一部分皮层下卒中后患者后部扣带回异常自发神经元活动及其与患者认知水平的关系目的:皮层下卒中后患者大脑默认网络(default mode network,DMN)内部的功能活性会发生一系列改变,本研究综合运动运用低频振荡波幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)、局部一致性(regional homogeneity,ReHo)及功能连接性(functional connectivity,FC)三种方法揭示皮层下卒中后患者脑部DMN的具体改变模式以及这些异常改变与患者认知障碍水平的相关性。材料与方法:27例皮层下卒中患者及30例年龄、性别、受教育年限匹配的健康对照组被纳入研究,完整收集所有被试的脑部静息态功能磁共振图像数据及整套认知量表评分资料。通过软件获取卒中组与健康对照组在DMN脑网络内部ReHo及ALFF两项功能指标的差异脑区,并且以该差异脑区作为种子点与全脑各个体素做功能连接图,比较两组间的FC差异。最终,将各个差异脑区的功能指标与认知量表导入统计学软件做两类指标的相关性研究。结果:皮层下卒中患者与健康对照组相比,其各认知域认知水平显著下降(allP0.05); ALFF与ReHo指标在后扣带回皮层(posterior cingulate cortex, PCC)脑区较健康对照组显著下降(Fig.1A,B)。与健康对照组相比,皮层下卒中患者PCC与右侧额叶内侧回、双侧丘脑及右侧小脑第二亚区的FC也是显著降低的。此外,卒中患者PCC与右侧小脑第二亚区的FC值与蒙特利尔认知量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)得分(r = 0.397;P=0.040)、符号数字测验(symbol digit modalities test,SDMT)得分呈显著正相关(r = 0.484; P = 0.011);卒中患者PCC与右侧小脑第二亚区的FC值与连线测验B (Trail Making Test B scores)得分成显著负相关(r =-0.544; P = 0.003)。结论:皮层下卒中患者与健康对照组相比,PCC的ALFF、ReHo及FC指标均发生了改变,PCC与小脑第二亚区的FC异常对于评估卒中后患者的认知功能水平具有重要意义。第二部分皮层下卒中后认知障碍患者的大脑局部一致改变目的:卒中后认知功能障碍极大的影响患者的生存质量,但卒中后认知障碍的神经生理学机制至今并不清楚。本研究运用静息态功能磁共振成像(function magnetic resonance imaging,fMRI)的方法探讨皮层下卒中后患者脑部神经元活动局部一致性的异常改变。材料与方法:本研究纳入16名认知功能水平正常的皮层下卒中后患者,16名存在认知功能障碍的皮层下卒中后患者及30名年龄、性别和教育程度均良好匹配的健康对照组。所有患者均接受静息态fMRI扫描检查并完成整套认知水平量表的测试。通过计算局部一致性(ReHo)来反映脑部神经元活动的同步性,并检测其与临床认知量表的相关性。结果:与健康对照组及认知功能水平正常的卒中亚组相比,存在认知功能障碍的卒中亚组在双侧的前扣带回(anterior cingulate cortex, ACC)及左侧PCC /楔前叶的ReHo值出现显著降低。同时,在所有卒中患者中双侧ACC的ReHo值与符号数字测验(SDMT)得分、复杂图形测验延迟得分(complex figure test-delayed recall subtest,CFT-D)呈正相关(r = 0.399,P=0.036;r = 0.397,P=0.036);左侧PCC /楔前叶的ReHo值与顺序数字广度测试(forward digit span test,DST-F)得分呈正相关(r = 0.485,P=0.009)。结论:卒中后具有认知障碍的患者大脑ACC及左侧PCC/楔前叶皮层的ReHo会发生改变。ReHo有望成为评估卒中后神经认知水平的有效影像学指标。第三部分单纯脑干卒中患者默认网络内部功能连接性改变及其与认知及血浆同型半胱氨酸水平的相关性研究目的:卒中后患者往往会伴有血管源性认知功能障碍,幕下脑干的卒中也会发生这种认知功能的损伤。研究表明血浆总同型半胱氨酸(serum total homocysteine,tHcy)的水平与血管性认知障碍程度相关。本研究运用静息态fMRI成像及独立成分分析(Independent component analysis, ICA)方法研究单纯脑干卒中后患者DMN功能连接性损伤并探讨损伤程度是否与认知水平及tHcy的水平存在相关性。材料与方法:32例运动功能恢复功能良好的脑干缺血性中风患者及34例年龄、性别、教育程度相匹配的健康对照组被纳入本研究。在采集被试的静息态fMRI数据后,通过ICA方法得到DMN模式图。将卒中组与健康对照组DMN内部的功能连接性进行组间比较得到存在差异的脑区,并将差异脑区的功能连接与认知心理学量表及tHcy水平做相关性分析。结果:脑干卒中组与健康对照组人口资料及各项血管性疾病危险因素均无统计学差异(allP0.05)。脑干卒中患者在某些认知领域的认知能力显著低于健康对照组(allP0.05)。与健康组比较,卒中患者在前部DMN子网络及后部DMN子网络的连接性均下降,分别位于额中回和PCC(P 0.01,校正后)。卒中患者后部DMN的功能连接性与听觉词语学习延迟测验、复杂图形延迟测验具有显著正相关性(r = 0.494,P = 0.012)。此外,卒中患者后部DMN的功能连接性与患者tHcy水平呈显著负相关(r = -0.555, P = 0.007)。结论:脑干缺血性卒中患者静息状态下脑部DMN的神经元活动降低,ICA方法得到的功能连接性指标对患者认知水平的预测与评估有一定作用,并且tHcy水平与功能影像学指标可相互验证。


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