中晚期早产儿脑自发BOLD信号频率特点及其静息态功能网络的研究

发布时间：2018-05-03 02:06

  本文选题：中晚期早产新生儿 + 静息态功能磁共振　； 参考：《第三军医大学》2016年博士论文

【摘要】：研究背景:中晚期早产(moderate and late preterm,MLPT)新生儿指的是出生孕周大于等于32周,小于37周的早产新生儿[1]。2010年世界上大约14,900,000个早产儿出生,而MLPT新生儿超过了80%[1]。虽然MLPT新生儿只差几周就足月,但是相对于足月儿,他们仍有更低的脑重量,较差的皮层折叠和脑回化,更少的髓鞘化白质[2-4]。即使到了校正足月时,MLPT新生儿仍然存在与足月儿不一致的脑白质微结构,脑大小和皮层灰质体积[5-7]。这些发现说明近足月的最后几周对脑的生长发育是至关重要的。当前的临床研究发现,相对于足月新生儿,MLPT新生儿仍存在较高的神经系统发育延迟、认知缺陷和行为问题的发生率[8-11],而且这些疾病的发生可能与静息态功能网络的异常相关[12]。对MLPT新生儿脑功能特点的研究,既可以了解这一时期正常脑的发育轨迹,又可以探索早产对脑发育的一些影响。当前,以血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent,BOLD)成像技术为基础的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI),由于其无创、高空间分辨率等优点而被广泛应用于脑神经科学的基础与临床研究。尤其是,自然睡眠状态下的静息态功能磁共振(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)可以作为良好的生物学指标来研究新生儿及婴儿的脑发育和脑损伤[12-24]。本课题主要是将先进的rs-fMRI研究技术应用于MLPT新生儿,对其BOLD信号频率特点、常见静息态功能网络的效应连接模式以及复杂功能网络的小世界属性进行了较为系统地探索性研究。材料与方法:1.被试:我们招募了129个新生儿,包括71个MLPT新生儿和58个足月儿,出生于2013~2014年,全部来源于第三军医大学大坪医院儿科。通过纳入标准和排除标准,最终得到了用于本课题研究的26个MLPT新生儿和35个足月儿的合格被试。2.数据采集及Rs-fMRI数据预处理:所有的MR扫描都在3.0T西门子磁共振仪上进行。Rs-fMRI数据采用的是T2*加权的平面回波序列(epi)(tr/te:2000ms/30ms,视野[fov]=220×220mm2,矩阵[matrixsize]=64×64,33层,层厚3.0mm,分辨率:3.4×3.4×3.0mm3)。每个被试收集了8分钟240个时间点的静息态数据。rs-fmri数据预处理运用开源性的软件包afni(http://afni.nimh.nih.gov/afni/)和spm8(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/)进行处理。3.mlpt新生儿频率特点的研究方法:我们联合应用rs-fmri和低频振幅(amplitudeoflow-frequencyfluctuations,alff)方法检查了26个mlpt新生儿和35个足月儿脑自发bold信号的频率特点。根据各频段的生理意义,我们分析了slow-4(0.027 0.073hz)和slow-5(0.01 0.027hz)两个频段。统计分析:为了决定组(mlpt新生儿和足月儿)、频段(slow-4和slow-5)以及两者alff的交互效应,我们进行了两因素的重复设计的方差分析,并运用软件spm8(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/)计算。每个被试的alff值应用部分因子设计建模,mlpt新生儿和足月儿作为组因素,即组间因子,slow-4和slow-5作为重复测量方法[28]。当主效应和交互效应有统计意义时,进一步进行了事后t检验。主效应和交互效应分别用family-wiseerror(fwe,p0.05)和topologicalfalsediscoveryrate(topo-fdr,p0.01)[29]校正。4.mlpt新生儿常见静息态功能网络的效应连接研究方法:我们首先用独立成分分析(independentcomponentanalysis,ica)在26个mlpt新生儿和35个健康足月儿脑中分离出了7个常见静息态功能网络(restingstatenetwork,rsn),包括:视觉网络、默认网络、感觉运动网络、听觉网络、突显网络、左侧额顶网络以及右侧额顶网络,然后对这两组新生儿的这些网络分别执行了多元格兰杰因果分析(multivariategrangercausalityanalysis,mgca)[25]。两组预处理完的数据分别在组ica分析工具包gift(http://icatb.sourceforge.net/,version1.3h)[26]进行了组ica分析。统计分析:所有的量化统计分析均用ibmspssstatisticsforwindows,version21.0(ibmcorp.,armonk,ny,usa)执行。计量资料用双样本t检验,计数资料用卡方检验比较;p0.05考虑具有统计学意义。5.mlpt新生儿复杂静息态功能网络的小世界属性研究方法:我们运用图论技术(graphtheoretictechniques)分别构建了26个mlpt新生儿和35个足月儿基于shi等人的90个皮层和亚皮层区[30]的静息态功能网络图。分析了基于这90个区域的网络小世界属性(small-worldproperties)、节点度中心(degreehubs)、介数中心(betweennesshubs)、模块化结构(modules),并构建了这90个区域的无向网络连接图(undirectedconnectivitygraph)。网络属性参数计算通过脑连接工具包gretna(www.nitrc.org/frs/download.php/5534/gretna.zip)实现。网络连接图通过brainnetviewer软件(www.nitrc.org/projects/bnv/)[27]呈现。统计分析:所有网络参数的量化统计均用one-wayanova执行,p0.01,bonferroni校正,考虑具有统计学意义;进一步的mlpt新生儿和足月儿的两组比较采用post-hoct-tests,p0.01,bonferroni校正,考虑具有统计学意义。结果:1.mlpt新生儿频率分析结果:研究表明两频段的alff差异主要在原始感觉运动区,很小程度的分布在联合皮层区和亚皮层区。相对于足月儿,mlpt新生儿展示了明显的神经活动差异区主要在原始感觉运动皮层、额眶回、后扣带回/楔前叶。另外,频段和组的交互效应主要在原始体感皮层区。这些原始感觉运动区被认为是新生儿期脑网络的节点中心(hubs),也就是网络的网关结构。2.mlpt新生儿常见静息态功能网络的效应连接分析结果:研究发现两组新生儿都展示了与成人类似的七个网络的拓扑结构;但mlpt新生儿展示了与足月儿不一致的网络间的效应连接模式以及较低的因果交互作用。特别是,在mlpt新生儿和足月儿均存在dmn-sn-smn的环状连接,而在足月儿同时出现了dmn-an-smn的环状连接。7个网络的度分析结果示两组的度分布差异无统计学意义。mlpt新生儿仅识别出smn为节点hub,而足月儿存在smn和dmn两个hubs。3.mlpt新生儿复杂静息态功能网络的小世界属性分析结果:网络分析揭示了两组新生儿都存在高效的、经济的小世界拓扑结构:稠密的局部区域连接、稀疏而良好整合的远连接;小世界指数均大于1;全局和局部效率高于网络成本。进一步的网络节点度和介数分析表明某些区域与别的区域连接更好,具有modules和hubs的特性。与足月儿相比,mlpt新生儿的小世界指数、全局效率和局部效率均低于足月儿,且有少许不一样的modules和hubs分布。结论:mlpt新生儿自发bold信号频率研究揭示了mlpt新生儿和足月新生儿的自发bold信号的频率差异主要在原始感觉运动区,有助于我们进一步理解mlpt新生儿自发脑节律的区域性变化。mlpt新生儿常见静息态功能网络的效应连接研究探测了mlpt新生儿和足月儿静息态网络间可能存在的效应连接模式,为进一步了解两组新生儿出生早期静息态网络间的动态关系以及内在神经环路提供了新的视角。mlpt新生儿复杂静息态功能网络的小世界属性研究进一步证实了MLPT新生儿和足月儿脑网络均具有经济而高效的小世界属性,且MLPT新生儿功能网络的信息传输能力较足月儿仍不成熟,这些发现有助于我们认识这些新生儿脑内在功能网络的协调活动,客观评价新生儿脑功能网络的成熟。另外,Modules和hubs结构有助于我们进一步认识新生儿脑局部损伤对脑功能的影响。
[Abstract]:Background : Medium and late preterm ( MLPT ) newborns refer to preterm neonates with gestational age greater than or equal to 32 weeks and less than 37 weeks . Approximately 14,900,000 premature infants were born in the world in 2010 , and more than 80 % of preterm infants were born in MLPT . Although MLPT newborns are only a few weeks in a few weeks , they still have lower brain weights , poor skin folds and brain gyrations , and less myelin sheaths 2 - 4 births . These findings suggest that the development of brain growth is critical in the last few weeks of the last few months . These findings suggest that the incidence of cognitive deficits and behavioral problems remains high in the last few weeks of the last term . These findings may be associated with abnormal correlations with resting state functional networks . 瀵筂LPT鏂扮敓鍎胯剳鍔熻兘鐗圭偣鐨勭爺绌，

本文编号：1836476