基于小脑—大脑间白质连接模式分析及其在全面性癫痫中的应用

发布时间：2020-07-18 01:05

【摘要】：磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)由于其无创性、高图像分辨率等特点而广泛地被应用于神经精神疾病研究当中。过去研究普遍认为,小脑在运动和感觉的协调运作上起到重要作用。但是近几年,其非运动性功能也越来越受到研究者的关注,发现小脑在认知、情感和语言等方面同样也起到重要的作用。为了考察健康被试小脑-大脑皮层回路的白质纤维束连接模式以及通路所具有的偏侧性,我们收集了70名健康成年人的弥散磁共振成像(diffusion tensor imain-g,DTI)数据和静息态功能磁共振成像(resting state functional magnetic reso-nance imaging,rsfMRI)数据。将大脑皮层划分为额叶、颞叶、顶叶以及枕叶,对这些脑区到小脑进行了概率性纤维束示踪,进一步提取每个被试每条通路的弥散特征参数。利用配对T检验发现齿状核到皮层和皮层(额叶、顶叶和枕叶)到小脑均显示出同侧不对称性,这可能反映小脑参与大脑功能时的解剖不对称性。为了进一步探索全面性癫痫(generalized epilepsy,GE)患者小脑-大脑皮层纤维束连接模式以及相较于健康对照(healthy control,HC)组的偏侧性改变,同时为了探讨GE患者相较于HC组小脑到全脑的功能连接以及结构连接网络异常,我们又收集了 57例GE患者的DTI数据和rsfMRI数据,通过研究GE患者小脑-大脑回路的改变来反映其运动和认知异常机制。首先利用与前面相同方法对GE患者组进行概率性纤维束示踪,提取每条通路的弥散特征参数,配对T检验发现GE患者齿状核-皮层和大脑皮层(顶叶和枕叶)-小脑也显示了双侧不对称性。然后将GE患者组与HC组做偏侧性对比,结果发现相较于HC组而言GE患者组的额叶到小脑纤维束存在右侧偏侧性增高,枕叶到小脑纤维束存在右侧偏侧性降低,这可能和GE患者额叶异常放电有关。最后选取双侧齿状核为感兴趣区(region of interest,ROI),从ROI到全脑做功能连接和结构连接,通过双样本T检验结果发现,相较于HC组而言,GE患者组通过基底节和丘脑的白质纤维有所降低,而且双侧齿状核到基底节的功能连接也呈现出显著性降低,这可能与GE患者运动症状有关。更进一步,为了对局部结果进行验证说明,我们从全局来考察了GE组和HC组白质纤维束的弥散张量指标之间的差异,结果发现相较于HC组而言GE组的前额叶以及丘脑的FA,MD和RD值都有显著性降低,该结果与局部差异结果相一致。综上所述,本研究从方法的角度在HC组重建出了小脑-大脑皮层回路,并对其20条白质纤维束通路进行了不对称性的分析,然后进一步应用于GE的脑结构研究当中,并通过结构和功能相结合来考察了GE患者结构异常以及功能异常之间的联系。结果发现小脑-大脑皮层纤维束的连接通路具有一定的偏侧性,而且GE组相较于HC组额叶到小脑纤维束右侧偏侧性增高,揭示了额叶异常放电对GE患者连接通路偏侧性的改变。而且GE组小脑到基底节的结构连接和功能连接都呈现出异常改变,这可能反映了GE患者运动异常的网络机制。本研究为进一步理解小脑-大脑连接通路,以及小脑在GE生理病理机制中所起到的作用提供有价值的信息。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R445.2;R742.1
【图文】：

磁共振,大通

子会受到某些屏障如细胞膜，髓鞘等组织阻碍，此时这些水分子就会朝向未被限逡逑制的方向流动，从而出现圆饼状或者圆柱的形这种情况我们称之为各向异逡逑性。如图１－１所示。逡逑针对某一体素点的弥散磁共振探测到的信号模型如下：逡逑５－＝逦（１－１）逡逑知：未加梯度序列时的信号；＝（七＋为＋邋２，／梯度方向；采集参数逡逑Ｄｘｘ邋Ｄｘｙ逦（七邋０邋０、逡逑弥散张量：化简为对角矩阵0＝邋0邋ｈ邋０逡逑ＺＸ＊邋Ｄｚｙ邋ＤＺＺＩ逦（０邋０邋４逡逑弥散张量磁共振包括了一些可以反映其弥散特征的指标，比如平均弥散度逡逑（ｍｅａｎ邋ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ，，ＭＤ）和部分各向异性指数（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ邋ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，邋ＦＡ）．0＿邋ＭＤ邋反逡逑映了组织内所有水分子在各个方向上的位移，且能够全面反映弥散运动情况的快逡逑慢程度，但其不具有方向性ｓ邋ＦＡ反映了弥散的各向异性程度，即弥散依赖于方向逡逑的程度ｓ因此其具有一定的方向性ＡＤ为轴向弥散度，ＲＤ为径向弥散度。ＭＤ，逡逑ＦＡ，邋ＡＤ以及ＲＤ计算公式如下：逡逑ＭＤ＝ＸＭ＝ｉｋ邋＋邋Ｙｈ）逦（１－２）逡逑／Ｔ邋＼／（义邋１邋一邋Ａｍ）２邋＋邋（义邋２邋—邋＾Ｍ）２邋＋邋（义邋３邋—邋＾Ｍ）２逡逑ＦＡ邋＝邋Ｊ－－１逦邋邋邋（１－３）逡逑ＡＤ邋＝Ｘｘ逦（１－４）逡逑ＲＤ邋＝邋＾２—１逦（１－５）逡逑２逡逑ｂ值的单位时ｊ／ｍｍ２

示意图,小脑脚,齿状核,示踪

对于不同通道的纤维束示踪，使用ＦＳＬ下的ｐｒ0ｂｔｒａｃｋＸ２命令可以获得。逡逑对于齿状核－大脑皮层通路示踪时，种子点的选取为：小脑齿状核，上小脑脚逡逑以及丘脑为途经点，整个大脑皮层为対标脑区。图２－１显示了一个被试左侧区域的逡逑图２－１左侧齿状核－左侧上小脑脚－左侧丘脑－左侧皮层通路示踪图逡逑纤维束的走向，右侧与左侧对称９逡逑对于整体皮层－小脑通路来讲，将整个皮层划分为八部分（左侧额叶，左侧颞逡逑叶，左侧枕叶，左侧顶叶，右侧额叶，右侧颞叶，右侧枕叶，右侧顶叶），中小逡逑脑脚（左侧中小脑脚，右侧中小脑脚）为必经点，最终到达小脑。以下所有图只逡逑显示：ｆ一个被试的左侧示踪图，右侧与左侧对称逡逑对于左侧额叶－左侧小脑通路，种子区选择为左侧额叶，左侧中小脑脚以及左逡逑侧小脑，图２－２展示这条白质纤维束的走向示意图。逡逑１２逡逑

示意图,小脑,示踪,额叶

图２－２左侧额叶－左侧中小脑脚－左侧小脑通路示踪图逡逑对于左侧颞叶－左侧小脑通路，种子点选择为左侧颞叶，左侧中小脑脚以及左逡逑侧小膪ｓ图２－３显示这条纤维束的走向示意图。逡逑｜１｜１逦－Ａ逡逑？邋Ｅ＂邋■■零逡逑图２－３左侧颞叶－左侧中小脑脚－左侧小脑通路示踪图逡逑对于左侧顶叶－左侧小脑通路，种子区选择为左侧顶叶，左侧中小脑脚以及左逡逑侧小脑，图２－４展示这条纤维束的走向示意图。．逡逑名邋＼逦ｆ逡逑图２－４左侧顶叶－左侧中小脑脚－左侧小脑通路示踪图逡逑对于左侧枕叶－左侧小脑通路，种子区选择为左侧枕叶，左侧中小脑脚以及左逡逑侧小脑，图２－５展示这条纤维束的走向示意．图。逡逑１．３逡逑

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