正常国人汉语语言区的fMRI刺激模式筛选及语言区附近病变fMRI导航的临床应用

发布时间：2020-04-22 15:21

【摘要】： 语言区的病变既做到全部切除又保留语言功能对神经外科医生来说一直是一种挑战。语言区的准确定位是解决语言功能保留与病变切除程度之间矛盾的最有效的方法。脑功能成像技术是一种无创的脑功能定位方法,将它应用于临床需要解决两方面的问题,首先需要筛选出适用于中国人运动性语言区与感觉性语言区激活的任务模式,其次,需要明确语言区功能定位的敏感性与准确性如何。目的:筛选出适用于中国人运动性语言区与感觉性语言区激活的任务模式,评价语言区脑功能成像的敏感性与准确性,了解语言功能区在颅内病变时的变化特点,确定语言激活脑区与病变切除的相对安全距离,并评价语言区功能导航的临床应用价值。方法:本研究利用功能核磁共振成像技术,首先通过分析正常人在不同的汉语语言任务时的脑功能成像特点,分别筛选出能够稳定激活运动性语言区与感觉性语言区的任务模式;然后选择语言区附近病变患者,通过神经导航影像融合定位,在术中唤醒状态下利用皮层电刺激技术来验证激活脑区的功能,评价语言区脑功能成像的准确性与敏感性;通过比较术前术后脑功能成像特点与语言功能状态的变化,来了解语言区在颅内病变时的变化特点以及语言功能状态与激活脑区变化的关系。结果: 1.正常人不同汉语语言任务时运动性语言区脑功能成像结果:默读组未见头动,仅见少量小脑区激活,未见左额下回Broca区激活;朗读组头动轻微,10例中有9例可见左额下回Broca区激活,时间-信号强度动态曲线稳定性好,脑区激活与语言任务相关;图片命名组头动较明显,10例中有7例可见左额下回Broca区激活,时间-信号强度动态曲线稳定性较差,同时伴有强烈的视皮层激活;文字阅读组头动较明显,10例中有8例可见左额下回Broca区激活,时间-信号强度动态曲线稳定性较差,同时伴有强烈的视皮层激活。 2.正常人不同汉语语言任务时感觉性语言区脑功能成像结果:音乐组无头动,可见双侧颞横回激活,激活以右侧颞叶为主;词汇理解组10例均得到脑区激活图,以左颞叶激活为主;段落理解组10例均得到脑区激活图,以左颞叶激活为主,激活信号更加强烈,时间-信号强度动态曲线稳定,6例可见左颞叶激活区分为前后两部分,位于左侧颞横回与颞上回。 3.热塑材料头模固定减少头动伪影:用热塑性材料制成适合病人的扫描头模,有效的减少了扫描过程中患者的头动,成像结果满意。 4.功能区附近病变患者脑功能成像结果:本组18例患者共执行29项语言任务,其中12项成像效果非常好,激活信号清楚明确,时间信号强度动态曲线与任务相关性强;15项成像效果清楚; 2项未得到任务相关脑区激活。16项运动性语言任务中,3项非常好,12项清楚;13项感觉性语言任务中,8项非常好,4项清楚。 5.fMRI核心激活脑区与皮层电刺激结果的相关性:本组神经导航的系统误差小于2mm,共进行了16项核心激活功能区与皮层电刺激的相关性比较,结果如下:9例为重叠关系,差距在1cm之内;7例为邻近关系,差距在2cm之内;未发现距离大于2cm的矛盾关系者。 6.病变对激活脑区与白质纤维束的影响:在病变影响下可见功能脑区激活减弱、移位与分散现象,病变切除后可见功能脑区激活增强、集中与复位;DTI白质纤维追踪图中可见白质纤维受病变影响出现移位、中断与破坏现象。 7.语言区附近病变fMRI与DTI联合导航手术疗效:本组18例患者,术前11例语言功能正常,7例有不同程度语言功能障碍。手术切除程度:全切7例,次全切除5例,大部切除6例。术后语言功能变化:4例较术前好转,11例无变化,3例出现短暂性运动性失语,未出现永久性语言功能损害者。 8.皮层切除边界—功能区距离和语言功能变化的关系:核心激活脑区与皮层切除边界距离大于10 mm者均未造成语言功能恶化;3例出现运动性失语者,核心激活脑区与皮层切除的距离均小于10mm(1例在5-10 mm之间,2例小于5mm),手术后即出现失语,在1周左右语言功能基本恢复正常,未遗留永久语言功能损害。结论: 1.汉语朗读任务可以作为fMRI中激活Broca区的语言任务刺激模式。 2.汉语段落理解任务可以作为fMRI中激活Wernicke区的语言任务刺激模式。 3.术中唤醒状态下皮层电刺激在验证fMRI语言区成像中具有良好的敏感性与准确性。 4.fMRI语言激活脑区与病变切除的相对安全距离是10mm。若语言区与病变距离小于10mm,建议术中在唤醒状态下应用皮层电刺激辅助语言区定位。 5.fMRI与DTI联合导航手术可以减少语言区附近病变术后语言功能障碍的发生率,提高全切率。
【图文】：

示意图,时间点,组块,实验模式

图 1 Edinburgh 利手问卷二、实验方案实验采用组块设计（Block-design），分静息期（control state）和刺激期（activationstate）两个过程，采用静息-刺激的实验模式，静息期与刺激期各为 30s，共 5 个周期。一个周期内有 10 个时间点（时间点：在此时间内完成一次头颅数据采集），共采集100 个时间点的数据，每个时间点为 3000ms（TR），舍弃每一个周期前 2 次采集的数据。实验中每名被试者执行刺激期任务由语音提示完成。图 2 fMRI 组块实验设计示意图三、实验任务

序列,热塑材料,固定头

语速适中，有节奏，尽量减少面部与下颌移动。使实验对象在检查时尽量做到心情平静，精力集中，减少头动。五、功能磁共振成像功能磁共振检查采用回波平面成像技术，磁共振扫描均采用德国西门子公司SONATA1.5T 超导磁共振仪。受试者取仰卧位，由海绵枕及头盔将头固定在正交头线圈上，对于部分头动明显的受试者，采取热塑材料头模固定（图 3）。先使用快速自旋回波（TSE，turbo spin eclo）序列采集 20 层横轴位 T1WI 解剖结构图像，扫描基线平行于前后联合连线，扫描范围从小脑至头颅顶骨，层厚：4mm，层间距：0.8mm，，FOV：23×23cm ，TR：500ms，TE：11ms，数据矩阵：192×144。BOLD 数据采集采用单次激发平面回波成像（EPI）采集，TR：3000ms，TE：39ms，数据矩阵：64×64，翻转角：90°。为了便于空间标准化和多方向的图像重建，还采用 3DMPR 序列进行无间隔三维解剖像扫描，层数：128，层厚：1.3mm， TR：1600ms，TE：1.75ms，反转角：35°，视野：32cm×32cm。轴位薄扫：层厚：2mm，TR：655ms，TE：8ms。
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R445.2;R651

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