目的：(1)回顾性评估多发性硬化(Multiple Sclerosis, MS)T1高信号病灶定量弥散张量(Diffusion Tensor Imaging,DTI)值改变,研究其与脑组织损害参数(脑萎缩)之间的关系；(2)探讨多发性硬化早期表现正常胼胝体的定量DTI改变,并探讨表现正常胼胝体经Hofer's新分区方案FA值的定量改变；(3)探讨MS患者表现正常的脑干区域、边缘系统、联络纤维、投射纤维定量DTI的改变；(4)评估多发性硬化患者表现正常的皮层灰质(CGM)和深部灰质(DGM)定量DTI值和标化T2-信号强度(nT2-SI)的改变。 方法：2008年1月至2009年8月经University of Southern California(USC)医学中心临床确诊的MS患者总共100例,40例健康志愿者作为对照组。下列情况被排除：(a)MS图像质量较差者,(b)其他严重神经系统或系统性疾病,或(c)年龄超过60岁者(避免在MRI上区分年龄相关和高信号病灶或脑萎缩)。所有受试者扫描采用3.0 T Signa Echo-speed磁共振系统(General Electric, Milwaukee, USA)。所有受试者接受常规横断位自旋回波(spin echo)T2加权成像(TR 3000 ms, TE 30/122ms; matrix size 256×256; FOV 240 mm;层厚5mm)和T2 T2-FLAIR(TR 8800 ms, TE 30/158 ms; matrix size 256×256; FOV240mm),T1加权成像(TR=600 ms,TE=10ms,axial slices 5 mm)及T1增强扫描(0.1mmol/kg Gd-DTPA).横断位的弥散张量成像使用脉冲梯度、自旋回波、回波平面成像(TR/TE,2000/74; matrix,256×256; FOV,240×240 mm;层厚5 mm; b=1000 s/mm2),弥散加权使用15个非共线方向。依据不同的研究目的放置感兴趣区,比较两组上述不同区域定量DTI参数改变,包括平均弥散系数(Mean Diffusion, MD)和各向异性分数(Fractional anisotropy, FA)值的改变,并分析其与nT2-SI值和脑实质分数(brain parenchymal fraction, BPF)/T2病灶容积(lesion volumes, LV)等参数之间的相关性。MS患者和健康对照组的FA值和MD值之间的比较采用协方差分析法,MD、FA和FA之间的相关性分析使用Spearman秩相关检验。T1高信号病灶DTI参数和年龄、疾病进程、和脑萎缩参数(BPF和第三脑室宽度)的相关性使用Pearson相关性检验。所有统计使用SPSS13.0(SPSS Inc, Chicago, IL)分析。 结果：(1)在16个患者中发现T1高信号病灶(至少1处),总共28个病灶。T1高信号病灶较T1其他信号病灶MD值低但高于正常白质(F=3.931,p=0.0009844),T1高信号病灶FA值(F=3.24,p=0.0001743)和容积比(Volume Ratio, VR)(F=1.664, P=0.000442)高于T1低/等信号病灶但低于表现正常白质(normal-appearing white matter, NAWM)和正常白质。在T1高信号病灶中FA值和MD值之间呈负相关(r=-0.437,P0.02),MD值和VR值之间呈负相关(r=-0.423,P=0.025),T1高信号病灶在FA值和VR值之间存在相关性(r=0.678；P0.001)。T1高信号病灶FA值(r=-0.111,P=0.018)、VR值(r=-0.142,P=0.003)分别和第三脑室宽度呈显著负相关,T1高信号MD值和第三脑室宽度具有显著的相关性(r=0.379,P0.001)。T1高信号病灶的MD值和脑实质分数(BrainParenchymal Fraction, BPF) (r=-0.304, P0.001)之间存在显著的负相关,T1高信号病灶VR值和BPF(r=0.096,P=0.042)之间存在显著的相关性,但T1高信号病灶FA值和BPF之间并无显著相关性。(2)早期MS患者的表现正常胼胝体(normal-appearing corpus callosum, NACC)与正常对照组比较FA值下降(P0.001)、MD值增加(P0.001),但早期MS患者额、枕区的NAWM和正常对照比较其FA值(P=0.216)/MD值(P=0.673)差异并无统计学意义。NACC的平均MD值和反映脑实质中央性萎缩的Evans指数间存在相关性(r=0.648,P=0.043)。(3)在健康志愿者中,Hofer's新分区方案FA值组内比较差异具有统计学意义(P0.001),FA(区Ⅴ)FA(区Ⅰ)FA(区Ⅳ)FA(区Ⅱ)FA(区Ⅲ),在RRMS患者中同样观察到这些区域的FA值具有不均一性：FA(区Ⅴ)FA(区Ⅰ)FA(区Ⅱ)FA(区Ⅲ)FA(区Ⅳ)；RRMS患者区Ⅱ(F=4.159,P=0.046)、区Ⅲ(F=9.257,P=0.004)、区Ⅳ(F=12.234,P=0.001)的FA值较健康对照组明显降低；胼胝体的区Ⅴ的FA值同样出现降低趋势,但无统计学意义(P=0.179)；胼胝体的区工的FA值未见明显改变(P=0.787)。在Hofer’s新分区方案中,胼胝体组内FA值和BPF之间(P值范围：0.086-0.969)、FA值和T2病灶容积之间(P值范围：0.127-0.658)均无相关性。 (4)经ANCOVA协方差分析,RRMS组患者皮质脊髓束/皮质脑桥束(L：P=0.03；R：P=0.02)、小脑下脚(L：P=0.03；R：P=0.037)、小脑上脚(L：P=0.036；R：P=0.041)、内侧丘系(L：P=0.014；R：P=0.035)的FA值较对照组明显降低。RRMS组患者皮质脊髓束/皮质脑桥束(L：P=0.004；R：P=0.046)、小脑下脚(L：P=0.047；R：P=0.011)、小脑上脚(L：P=0.021；R：P=0.011)、内侧丘系(L：P=0.002；R：P=0.044)的MD值较对照组明显增高。小脑中脚的MD值及FA值两组间差异均无统计学意义(P0.05)。RRMS患者表现正常脑干白质纤维束的MD值及FA值与BPF/T2病灶容积之间均无相关性。 (5) RRMS组患者穹窿束(F=15.605,P=0.000135)、右侧穹窿/终纹束(F=15.772,P=0.000127)、左侧穹窿/终纹束(F=8.53,P=0.004)的FA值较健康对照组明显降低；RRMS组患者穹窿束(F=13.28,P=0.0004)、右侧终纹束(F=10.943,P=0.002)、右侧穹窿/终纹束(F=7.326,P=0.008)的MD值较健康对照组明显增高；RRMS组患者左/右侧的前、后扣带束、右侧终纹束、左侧终纹束的FA和对照组比较差异无统计学意义；RRMS组患者左/右侧的前、后扣带束、左侧终纹束、左侧穹窿／终纹束的MD值较健康对照比较差异均无统计学意义。 (6) RRMS组患者联络纤维钩束(unc)(L：F=5.498,P=0.024；R：F=5.158,P=0.029)、下纵束(ilf)(L：F=8.267,P=0.007；R：F=5.108,P=0.03)、胼胝体/下枕—额束(cc/ifo)伴行部分(L：F=5.669,P=0.022；R：F=7.162,P=0.011)、下枕—额束/下纵束(ifo/ilf)伴行部分(L：F=4.521,P=0.04；R：F=5.437,P=0.025)的FA值较健康对照组低,差异有统计学意义；RRMS组患者ilf(L:F=5.012, P=0.031; R:F=5.48, P=0.025)、ifo/ilf伴行部分(L：F=8.318,P=0.006; R:F=12.882, P=0.00094)、cc/ifo伴行部分(L：F=5.426,P=0.025；R：F=5.8,P=0.021)的MD值较健康对照组高,差异有统计学意义；RRMS组患者双侧unc/ilf伴行部分、双侧unc/ifo伴行部分、双侧sfo、双侧上纵束的FA(P：0.065-0.599)值/MD(P：0.075-0.327)值和对照组比较差异均无统计学意义,双侧unc的MD值和对照组比较差异无统计学意义。 (7)RRMS组患者投射纤维丘脑后辐射(ptr)(L：F=12.158,P=0.001；R：F=4.401,P=0.043)、皮质桥脑纤维束/丘脑前辐射(cpt/atr)(L:F=6.545,P=0.015；R：F=5.371,P=0.026)、皮质脑桥束/皮质后辐射(cpt/ptr)(L:F=12.141, P=0.001;R:F=4.682, P=0.037)、皮质脑桥束/皮质脊髓束/皮质上辐射(cpt/cst/str)(L：F=8.794,P=0.005：R：F=5.446,P=0.025)的FA值较健康对照组低,差异有统计学意义；RRMS组患者atr(L：F=1.198,P=0.281；R：F=0.641,P=0.428)的FA和对照组比较差异无统计学意义。RRMS组患者cpt/ptr (L:F=7.466, P=0.009;R:F=7.205, P=0.011)、cpt/cst/str(L：F=2.653,P=0.02;R：F=10.36,P=0.0035)的MD值较健康对照组增高,差异有统计学意义；RRMS组患者atr(L:F=1.020, P=0.319; R:F=0.211, P=0.649)、Ⅲptr(L:F=1.636, P=0.209; R:F=1.606, P=0.213). cpt/atr(L:F=1.872, P=0.179;R：F=0.026,P=0.874)的MD值较健康对照比较差异均无统计学意义。 (8)MS患者的皮层灰质(CGM)区域较对照组存在较高的MD值和较低的FA值(P0.05)。然而,在MS患者的深部灰质(DGM)较对照组的MD/FA值的差异并无统计学意义。在MS患者的DGM中,nT2-SI值较对照组显著降低(P0.05),但在MS患者的CGM中,nT2-SI值较对照组并无显著性的减低。在MS患者CGM中,仅额叶MD值和BPF(R:P=0.009, L:P=0.036)或T2LV(R:P=0.002, L:P=0.047)之间存在(负)显著相关性。在MS患者除左侧丘脑和双侧红核外的所有DGM区域nT2-SI值和BPF之间存在显著的相关性(r=0.282-0.504,P0.05)。在所有DGM区域的nT2-SI值和MS患者T2 LV之间并无显著相关性。 结论：(1)MS患者T1高信号病灶的定量DTI值介于T1等／低信号病灶和NAWM之间；T1高信号病灶的定量FA值和BPF／第三脑室宽度之间具有相关性,但在FA和BPF之间并不具有相关性；轴突的髓鞘再生可能是病灶高信号的原因。 (2)MS疾病早期损害优先出现在胼胝体,胼胝体的结构特点可能是其在MS早期较其他白质纤维束易受损害的原因；而在表现正常胼胝体内,部分区域(区Ⅱ、区Ⅲ、区Ⅳ)存在微观病理改变,这些改变可能和胼胝体原发性缺血、局部微病灶等因素有关。 (3)在多发性硬化患者表现正常白质中,边缘系统、脑干白质、联络纤维、投射纤维中部分纤维束、部分区域定量DTI改变,表明上述纤维束存在微观病变,定量DTI可以作为反映MS表现正常白质纤维微观病理性改变的敏感工具。 (4)在CGM, MS患者定量DTI值的变化和BPF/T2 LV之间的相关性提示在该区域存在由炎症、脱髓鞘或华氏变性的微结构破坏,但CGM的变化并不依赖于BPF和T2病灶的变化；在DGM,MS患者nT2-SI的降低及其与BPF(脑萎缩)之间的相关性,提示存在和慢性破坏有关的铁沉积。本研究表明在CGM和DGM中可能存在不同的病理损害机制。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2010
【中图分类】：R445.2
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本文编号：
2816245
