静息态fMRI在脑功能皮质定位及脑功能重塑中的应用研究

发布时间：2018-02-01 03:45

本文关键词： 静息 fMRI 功能皮质位及重塑中的应用研究　出处：《复旦大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：第一部分静息态功能磁共振在脑肿瘤术前语言皮质定位中的研究目的：静息态功能磁共振(Resting-state functional magnetic resonance imaging, R-fMRI)是目前进行脑功能定位的新技术。本研究旨在探讨R-fMRI技术在脑肿瘤术前语言皮质定位中的应用价值。方法：12例主侧半球脑胶质瘤患者行术前R-fMRI扫描,结合语言任务态功能磁共振成像(Language functional magnetic resonance imaging, L-fMRI)定位脑语言皮质,采用唤醒开颅结合术中直接皮质电刺激(Direct cortical stimulation, DCS)技术记录语言阳性位点,将这些位点记录到MRI结构像上,以DCS阳性位点周围10mm×10mm范围和功能磁共振显示的功能区有明显交集认为是匹配。对每一例患者,在骨窗范围内每一10 mm×10mm范围为单位,进行点对点比较,独立地记录结果,以DCS语言阳性位点为标准,验证R-fMRI和L-fMRI在术前定位语言皮质的敏感度和特异度,绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC曲线),计算曲线下面积。同时,计算将R-fMRI和L-fMRI两种fMRI结合定位语言皮质的敏感度和特异度。结果：成功利用DCS对12例患者进行语言皮质定位。对12例患者均进行了R-fMRI的扫描并对其进行了数据分析,得到R-fMRI定位语言皮质的敏感度和特异度分别为47.7%和95.3%。由于2例患者不能配合完成L-fMRI的扫描,10例患者的L-fMRI数据得到采集和分析,与相对应的DCS刺激位点进行比较,得到L-fMRI定位语言皮质的敏感度和特异度分别为34.3%和88.1%。R-fMRI的ROC曲线下面积为0.69, L-fMRI的ROC曲线下面积为0.61。将R-fMRI和L-fMRI两种fMRI结合定位语言皮质的敏感度和特异度分别为60.0%和83.5%,ROC曲线下面积为0.73。结论：R-fMRI有助于脑胶质瘤术前语言皮质定位,但其敏感度不高,单独定位语言皮质的价值不大,不能以此替代传统L-fMRI如将R-fMRI及L-fMRI两者结合,则有助于更好地定位语言皮质。第二部分静息态功能磁共振在脑肿瘤术前运动皮质定位中的研究目的：静息态功能磁共振(Resting-state functional magnetic resonance imaging, R-fMRI)是目前进行脑运动功能定位的新技术。本研究旨在以直接皮质电刺激(Direct cortical stimulation, DCS)技术为金标准,探讨R-fMRI定位脑肿瘤术前手运动皮质的敏感度和特异度。同时,我们还将该技术与传统运动功能磁共振(Motor functional magnetic resonance imaging, M-fMRI)定位技术相比较。方法：在17例拟诊为胶质瘤的患者手术前,同时采集R-fMRI以及M-fMRI,并进行手运动皮质定位。采用DCS技术记录手运动皮质阳性位点,将这些位点记录到MRI结构像上,以DCS阳性位点周围10mm×10mm范围和功能磁共振显示的功能区有明显交集认为是匹配,进行点对点比较。对每一例患者,在骨窗范围内每一10mm×10mm范围为单位,独立地记录结果,以DCS手运动阳性位点为标准,验证R-fMRI和M-fMRI在术前定位运动皮质的敏感度和特异度,绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC曲线),计算曲线下面积。结果：成功利用DCS对17例患者进行手运动皮质定位,得到609个刺激位点。对17例患者均进行了R-fMRI的扫描并对其进行了数据分析,得到R-fMRI定位手运动皮质的敏感度和特异度分别为90.91%和89.41%。由于2例患者不能配合完成M-fMRI的扫描,15例患者的M-fMRI数据得到采集和分析,与相对应的520个DCS刺激位点进行比较,得到M-fMRI定位手运动皮质的敏感度和特异度分别为78.57%和84.76%。对同时完成R-fMRI及M-fMRI扫描的15例患者的数据进行比较发现,R-fMRI及M-fMRI两种方法的敏感度和特异度无明显统计学差异(p=0.3198和p=0.1431)。R-fMRI的ROC曲线下面积为0.89,M-fMRI的ROC曲线下面积为0.82。结论：R-fMRI技术在脑肿瘤术前手运动皮质定位的敏感度和特异度均较高,较之传统M-fMRI技术无明显统计学差异,可有望替代M-fMRI,使患者免于M-fMRI扫描时必须配合的任务。第三部分静息态功能磁共振在脑肿瘤术前、术中运动皮质定位中的初步应用目的：初步探讨静息态功能磁共振(Resting-state functional magnetic resonance imaging, R-fMRI)在术中运动皮质定位中的应用价值。方法：30例脑运动区肿瘤患者行术前及术中R-fMRI扫描,通过功能连接法进行运动皮质定位,按不同的麻醉方式和扫描环境分析成像质量的相关因素,通过术中直接皮质电刺激(Direct cortical stimulation, DCS)观察肿瘤切除前后运动皮质有无重塑。将DCS阳性位点记录到MRI结构像上,以DCS阳性位点周围10 mm ×10mm范围和功能磁共振显示的功能区有明显交集才认为是匹配,进行点对点比较。对每一例患者,在骨窗范围内每一10mm×10mm范围为单位,独立地记录结果,以DCS运动阳性位点为标准,验证术中R-fMRI实时定位运动皮质的敏感度和特异度,绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC曲线),计算曲线下面积。结果：30例患者成功行术前及术中R-fMRI扫描,27例获得满意的术前运动皮质图像,21例获得满意的术中运动皮质图像。术中图像成像是否满意与唤醒麻醉还是全麻没有相关性,而与瘤腔是否灌水有明显相关性。在4例患者肿瘤切除前后均进行DCS,比较了共19个运动皮质阳性位点,它们在肿瘤切除前后均无任何位置变化。对其中同时获得满意术中R-fMRI图像和DCS结果的14例患者数据进行比较后得到术中R-fMRI定位运动皮质的敏感度和特异度分别为61.7%和93.7%。术中R-fMRI的ROC曲线下面积为0.78。结论：本研究利用R-fMRI技术进行术中脑运动皮质实时定位,取得了相关技术方法,并得到了术中DCS的证实。该技术在脑肿瘤手术中实时定位脑功能具有很好的应用前景。第四部分静息态功能磁共振评估臂丛损伤后脑皮质重塑的初步应用目的：外周神经损伤后能引起即刻和长期的脑功能重塑。这种重塑在很大程度上影响着神经修复手术的疗效。本课题旨在研究臂丛损伤后上肢和手对应的脑皮质代表区功能的改变情况。方法：13例确诊为全臂丛根性撕脱伤且无任何上肢或手功能康复的患者进行了静息态功能磁共振(Resting-state functional magnetic resonance imaging, R-fMRI)的扫描,其中三例在第一次扫描后的7-8月再次进行了R-fMRI的扫描。臂丛损伤后R-fMRI扫描的时间间隔为1-16个月。同时,我们对9例正常成年人也进行了R-fMRI的扫描,作为正常对照。我们利用基于种子点相关的功能连接法对所有R-fMRI的结果进行了数据分析。结果：9例患者在伤后1-4月进行R-fMRI扫描,图像显示在受伤臂丛对侧的上肢和手的脑皮质代表区和辅助运动区(supplementary motor area, SMA)的功能连接明显弱于另一侧。其中3例在第一次扫描后7-8月复查了R-fMRI,虽然他们的上肢功能均没有任何康复,但R-fMRI结果提示：原本减弱一侧的功能连接变为与对侧基本对称甚至强于对侧。其他4例患者在伤后7-16月进行R-fMRI扫描,图像显示双侧上肢和手的脑皮质代表区和SMA的功能连接基本对称。结论：全臂丛根性撕脱伤后上肢和手的脑皮质代表区经历了从“静止”到“激活”的重塑过程。由于没有任何上肢或手功能的康复,这种重塑暗示了在失去了外周神经冲动传入后,相应的脑皮质代表区的功能被其周围皮质的功能占领了。
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【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R445.2;R739.4

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