基于FDG-PET脑代谢网络的正常人性别差异及癌症并抑郁患者脑网络拓扑改变的研究

发布时间：2017-12-29 03:18

本文关键词：基于FDG-PET脑代谢网络的正常人性别差异及癌症并抑郁患者脑网络拓扑改变的研究　出处：《山东大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：前言大量研究显示几乎在所有的精神类疾患中都存在着男女脑代谢网络的差异,故脑代谢网络的性别差异正越来越受到神经学家的关注。但是关于男女脑功能网络在某些特定节点及功能连接上存在差异的观点还存在着争议,因此,很有必要去寻找一种更科学有效的方法来探索男女在静息态下的性别差异。神经元的活动能引起葡萄糖利用的增加,这能够被正电子发射断层显像仪(positron emission tomography,PET)可靠地显像,因而PET被视为测量由神经元活动引起的局部脑葡萄糖代谢率改变的有效工具。并且到目前为止,还鲜有以图论来进行静息态下FDG-PET脑代谢网络性别差异研究的报道。因此,本研究的第一部分试图利用静息态 FDG-PET(Resting-state FDG-PET,RS FDG-PET)去锚定健康人群的FDG-PET脑代谢网络的Hub节点及功能连接,进而去显示男女葡萄糖脑代谢网络的性别差异。癌症是一种死亡率高、易伴发抑郁风险、易改变脑功能网络拓扑结构的疾病。一些研究认为肿瘤患者脑网络结构及功能的不平衡或破坏是由化疗所致,另外一些研究则认为抑郁或类似症状常在肿瘤确诊以后发生,严重影响患者的认知功能,造成患者的记忆损伤,并且认为抑郁及相关因素是肿瘤患者脑功能网络拓扑结构优势丧失的重要致病因素。因此,究竟是化疗还是抑郁造成肿瘤患者脑功能网络拓扑结构的改变仍然是一个有争议的问题。并且到目前为止,鲜有关于肿瘤伴抑郁患者(尤其是化疗前的肿瘤伴抑郁患者)脑功能网络拓扑结构的研究。故研究化疗前的肿瘤伴抑郁患者的脑功能网络能够从神经心理学角度为其发病机制提供洞见。在本研究的第二部分,我们试图利用18F-FDG PET研究化疗前肿瘤伴抑郁患者的脑功能网络,期望能够从神经心理学角度为其发病机制提供洞见,为肿瘤并抑郁患者早期心理干预及临床决策提供科学依据。第一部分FDG-PET脑代谢网络属性的性别差异目的利用18F-FDG PET研究静息状态下健康成年人脑葡萄糖代谢网络的性别差异,以期为科研及临床决策提供相关依据。材料及方法利用204例(男104例,女100例)右利手健康成年人静息状态下的FDG-PET数据构建脑代谢网络,并用图论的方法分析其节点及全局参数:类聚系数(Cp),绝对路径长度(Lp)及节点中心性(Cbb)。结果男女两组被试的脑FDG-PET代谢网络均具有小世界属性;同女性相比,男性组有较高的类聚系数(Cp),较长的绝对路径长度(Lp),但两者组间均没有统计学差异;同女性比较,男性的左中央后回、右角回、左侧颞中回颞极的节点中心性显著减少(1000次非参数检验,P0.05),而在左侧杏仁核、左楔前叶、右侧颞中回颞极、左侧下颞中回的节点中心性则显著增加(1000次非参数检验,P0.05)。我们的研究结果表明,全脑代谢网络的拓扑结构存在性别差异。结论在实验设计、计算正常对照及试验组的代谢数据及临床决策时,必须将性别当作一个协变量。我们的研究结果或许有助于进一步了解脑活动中的性别差异。第二部分化疗前肿瘤伴抑郁患者脑代谢网络拓扑结构—静息态PET研究目的利用18F-FDG PET研究静息状态下肿瘤伴抑郁患者化疗前脑功能代谢网络的改变,期望为探索其神经心理机制提供新的路径,为早期心理干预及临床决策提供科学依据。材料及方法利用78例癌症伴抑郁患者及相匹配的80例健康对照者的静息状态下的FDG-PET数据构建脑代谢网络。计算两组被试的局部脑葡萄糖代谢率(The regional cerebral glucose metabolism,rCMglc))、贝克量表评分(Beck depression inventory scores,BDIs)、节点及全局参数:类聚系数(Cp),绝对路径长度及节点中心性(Cb),利用图论的方法分析节点及全局参数的组间差异,并对癌症伴抑郁患者的局部葡萄糖代谢率与贝克量表评分做了相关分析。结果肿瘤伴抑郁患者的额叶及颞叶葡萄糖代谢率显著降低(双样本t检验,P0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)校正,P0.01)。抑郁与葡萄糖代谢成负相关的脑区主要位于左额下回及左楔叶(r=-0.3278,-0.3216,P0.05),成正相关的脑区主要位于八个脑区,分别为左侧中央沟盖(r=0.3337,P0.05)、左岛叶(r=0.3645,P0.05)、左右海马(r=0.3609,0.3425,P0.05)、右侧海马旁回(r=0.3338,P0.05)、左右杏仁核(r=0.3122,0.3263,P0.05)、左侧颞极:颞中回(r=0.3354,P0.05)。肿瘤伴抑郁患者具有较低的类聚系数及较长的绝对路径长度。肿瘤伴抑郁患者节点中心性显著降低的脑区主要发现在:额下回的三角区、额中回的眶部,嗅皮层,颞横回,尾状核,双侧海马,右侧海马旁回,杏仁核及前扣带回,节点中心性显著增高的脑区主要位于额中回,岛叶,枕上叶及苍白球(1000次非参数置换检验,P0.05)。结论肿瘤伴抑郁患者的脑代谢网络虽然仍保存了"小世界"属性,但是拓扑结构的小世界属性有丢失的趋势。低代谢率及贝克量表评分的相关性有助于解释其脑代谢网络的功能丧失及低效。额叶、颞叶及边缘叶全局及局部参数的异常对于理解化疗前肿瘤伴抑郁患者的神经生理机制非常重要。本研究结果或许为探索肿瘤伴抑郁患者的神经生理机制提供了新的路径,这对于减轻其抑郁效应起关键作用。
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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R749.4;R730.44

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