基于皮质脊髓束模板分析脑卒中皮质脊髓束损伤

发布时间：2020-11-07 15:09

　　 脑皮质脊髓束(Corticospinal Tract,CST)作为锥体束中最大的下行神经纤维束,与肌肉的随意运动相关,其完整性对研究脑卒中患者的运动功能损伤至关重要。弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)可以实现皮质脊髓束的三维重建,从而了解CST形态结构的完整性。因此,正确选择基于DTI的CST分析方法对于科学评估脑卒中患者的运动功能损伤具有极其重要的积极作用。本课题基于健康被试的皮质脊髓束模板,联合两种不同的方法评估脑卒中患者CST的损伤,并对其与患者四肢运动功能评分进行相关性分析,旨在进一步阐释CST损伤程度与患者运动功能障碍之间的内在联系。课题研究主要内容包括:⑴15例慢性期左侧皮质下脑卒中患者和15例年龄、性别匹配的健康志愿者接受弥散张量成像(Diffusion tensor image,DTI)检查。运用弥散张量纤维束成像技术(Diffusion tensor tracking,DTT)追踪CST,以健康对照组CST模板定量评估脑卒中病灶所致CST损伤值,并进一步与临床运动功能评分指标(Fugl-meyer assessment,FMA)作相关性分析。结果发现,卒中组的CST损伤值范围为0.0%~29.6%。该组CST损伤值与运动功能评分FMA(腕、手及“腕+手”)显示很强的负相关(分别为r=-0.660,r=-0.813,r=-0.795,P0.01);与上肢和“上肢+下肢”FMA评分呈较强的负相关(r=-0.614,r=-0.563,P0.05);与下肢FMA评分无明显相关性(r=-0.270,P0.05)。此外,卒中病灶体积大小与各运动功能评分均无明显相关性(P0.05)。⑵同样以该两组被试为研究对象,基于健康被试的CST模板测量两组被试双侧CST的各向异性分数(Fractional Anisotropy,FA)和平均弥散率(Mean Diffusivity,MD),进一步计算两组被试FA比率(FA Ratio,r FA)、FA不对称性(FA Asymmetry,FAasy)、MD比率(MD Ratio,r MD)和MD不对称性(MD Asymmetry,MDasy),用这四个弥散参数相关指标来评估脑卒中患者CST完整性损伤,并与FMA作相关性分析。结果显示,脑卒中患者组r FA显著低于健康对照组(P0.01);脑卒中患者组FAasy显著高于健康对照组(P0.01)。两组r MD和MDasy均无显著差异(P0.05)。脑卒中患者r FA与手和“腕+手”显示很强的正相关(分别为r=0.728,r=0.880,P0.01);与运动功能评分FMA(上肢、下肢、腕及“上肢+下肢”)无明显相关性(分别为r=0.499,r=0.242,r=0.472,r=0.450,P0.05)。脑卒中患者FAasy与手和“腕+手”显示很强的负相关(分别为r=-0.728,r=-0.880,P0.01);与运动功能评分FMA(上肢、下肢、腕及“上肢+下肢”)均无明显相关性(分别为r=-0.499,r=-0.242,r=-0.472,r=-0.450,P0.05)。脑卒中患者r MD与运动功能评分FMA(上肢、下肢、腕、手、“腕+手”及“上肢+下肢”)无明显相关性(分别为r=-0.154,r=-0.081,r=-0.236,r=-0.367,r=-0.304,r=-0.089,P0.05)。脑卒中患者MDasy与运动功能评分FMA(上肢、下肢、腕、手、“腕+手”及“上肢+下肢”)亦均无明显相关性(分别为r=0.154,r=0.081,r=0.236,r=0.367,r=0.304,r=0.089,P0.05)。而分布回归分析发现,FAasy相较于另外两个反映CST损伤指标(CST损伤值和r FA,分别为Beta=-0.305,Beta=-0.992,P0.05),与患者运动功能评分(手和“腕+手”)更加相关(Beta=-0.564,P0.05)。结论:脑卒中患者CST损伤值、r FA和FAasy反映了CST的完整性损伤。基于磁共振弥散纤维束成像测定CST损伤值、r FA和FAasy或许可作为评估脑卒中患者上肢尤其是手腕部运动功能障碍的潜在重要参考指标。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R651.2
【部分图文】：

在延髓内没有交叉的纤维则在同侧脊髓前索内下行，于脊髓的两侧形成皮质脊髓束前束（见图 2.1）。目前公认的 CST 的走形通路前回开始，依次穿过内囊后肢、大脑脚底、脑桥、延髓、皮质脊髓侧束髓前束，最后汇于脊髓。另外，人类神经病学和临床医学教科书将锥体述为由脑皮质运动皮质的 Betz 或大的体神经元细胞产生[3]，而 CST 起初级运动皮质（M1,即 Brodmann4 区），仅占人体锥体束非常小的一部右）。运动皮质分为初级运动皮层（Primary motor cortex, M1），运Premotor cortex, PMC），扣带运动区（cingulate motor area, CMA）和辅（Supplement motor area, SMA）。CST 是由 M1 的大锥体神经元形成，自 SMA，PMC 和后顶叶皮层的神经纤维[14]。CST 穿过辐射冠，内囊后脚及髓质锥体束交界处进入外侧脊髓，CST 的一小部分（10%）也向下脊髓。

射到磁共振图像上的一门影像学分析技术。目前应用最广泛的是弥散张量成像（Diffusion Tensor tracking, DTT），是以 DTI 为基础的人脑皮质下纤踪显像技术，它的一个独特的优点是可以三维重建人脑白质纤维束。此TT 中还可以进一步得到神经纤维束的定量数据。实验表明，水分子在白中沿各个方向扩散的速度不同，利用三维弥散张量椭球（见图 3.1A）可反映各个方向的扩散趋势：水分子在白质纤维内弥散时，沿着神经纤维的限制少弥散速度快，用矢量 e1（本征矢量）表示大小和方向；垂直与神的方向受到髓鞘等的限制弥散速度慢，用矢量 e2 和 e3 表示。每个体素内的弥散都可以用弥散张量椭球表示（见 3.1B）[20]，它反映了沿着各个方情况。将一组本征矢量相互关联的体素人为的串联起来模拟出神经纤维在的真实走向，获取白质纤维束的微观解剖结构信息，从而提取和重建白质[21]。

图 3.2 DTT 三维重建且可视化纤维束图流线型跟踪算法；3.2B 图表示相同起始体素，也可能导致不同的追滑过程以上的弊端给纤维束追踪实际应用带来很多困难，但这些缺陷都维示踪算法自身理论所带来的。随着计算机水平的发展，概率性Probabilistic Tractography Algorithms）开始应用于神经科学领域维束追踪过程中出现的问题。概率性纤维束追踪算法是将体素内每一个方向上的单个张量矢性和各向异性的合成，并通过概率论的方法完成张量矢量值的计白质纤维时，不是直接追踪出可视化的纤维束，而是计算两个或互联系的概率分布为基础，通过概率分布函数（probabilityion, PDF）来确定白质纤维束走形的主方向，并对不同体素之间
【参考文献】

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本文编号：2874111