鼻咽癌放疗后患者神经认知功能及静息态功能连接的fMRI研究

发布时间：2019-01-05 13:04

【摘要】：第一部分鼻咽癌病人放疗前后神经认知功能对照研究目的：采用蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)量表对常规MRI正常的鼻咽癌放疗后患者的晚期整体神经认知功能进行评价,探讨放射治疗对鼻咽癌患者的神经认知功能影响及其变化趋势。材料与方法 1.研究对象本研究共纳入62例被试,其中鼻咽癌放疗后组(病例组)38例,鼻咽癌放疗前组(对照组)24例。38例病例组中,男性29例,女性9例,平均年龄为42.4±8.3岁(20～55岁),受教育程度为10.7±2.1年(6-14年),放疗完成时到被本研究纳入之间的时间(随访时间)为6-87个月,平均随访时间20.7个月,中位随访时间为13.5个月。对照组共24例,其中男性15例,女性9例,平均年龄39.1±10.4岁(21～53岁),受教育程度11.0±2.4年(7-15年)。肿瘤分期为T1NoMo-T4N2Mo期(UICC第七版)。所有被本研究纳入被试均在试验前被告知研究目的及注意事项,并签署知情同意书。 2.神经心理学测试所有62例研究被试神经心理学测试采用北京版的蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)量表,用于评价被试整体认知功能。 3.统计分析统计学分析软件采用SPSS13.0统计软件包进行。采用两样本t检验(Independent-Sample T-Test)评价病例组与对照组之间年龄、受教育程度之间的差异,采用卡方检验评价病例组与对照组之间性别之间的差异,采用两样本t检验比较病例组与对照组之间的MoCA量表评分总分以及7个子项得分的差异,采用偏相关分析(以性别、年龄及受教育程度为协变量)检测鼻咽癌放疗后患者MoCA量表评分总分与总放射剂量及放射治疗后随访时间之间的是否存在相关关系。检验水准a取0.05,p0.05认为差异有统计学意义。结果 1.鼻咽癌放疗前组与放疗后组在年龄(t=1.290,p=0.204)、性别(x2=1.363,p=0.243)以及受教育程度(t=-0.429,p=0.670)方面的差异无统计学意义(p0.05),说明分组均衡性尚好。 2.与鼻咽癌放疗前组相比,鼻咽癌放疗后组的MoCA量表评分总分显著减低,且其完成MoCA量表评测的所用时间显著增加,两者差异有统计学意义,p值均小于0.001。 3.相比鼻咽癌放疗前组,鼻咽癌放疗后组的在MoCA量表子项视空间与执行功能、语言、记忆及注意等方面的得分出现明显的降低,差异有统计学意义(p0.05),而在命名、抽象、定向等方面其得分虽有降低,但差异无统计学意义(p0.05)。 4.在控制性别、年龄以及受教育程度等协变量之后,鼻咽癌放疗后患者的MoCA量表总分与其随访时间之间呈明显负相关关系,相关系数为-0.379,而患者MoCA量表总分与总放射剂量及之间无明显相关性,p值0.05。结论 1.鼻咽癌患者在放射治疗前时其整体神经认知功能是基本正常的,MoCA26分。 2.常规MRI正常的鼻咽癌患者放射治疗后MoCA量表评分与放疗前患者相比,其总分明显降低,二者有统计学差异,表明放射治疗可能导致鼻咽癌患者的整体认知功能减退,且主要集中在视空间与执行功能、语言、记忆以及注意等方面。 3.常规MRI正常的鼻咽癌患者放射治疗后MoCA量表评分总分与其随访时间呈明显负相关关系,表明患者放疗后整体认知功能受损的情况可能随时间延长而加重。第二部分鼻咽癌放疗后患者静息态功能连接的fMRI研究目的 1.利用脑静息态血氧水平依赖功能磁共振成像技术以及基于双侧海马为种子点的功能连接后处理方法探讨常规MRI正常的鼻咽癌放疗后患者的静息态功能连接网络的变化； 2.探讨常规MRI正常的鼻咽癌放疗后患者FC改变与其MoCA量表评分总分之间的相关关系。材料与方法 1.研究对象本研究共纳入54例被试,其中病例组31例,对照组23例。31例病例组中,男性22例,女性9例,平均年龄为42.1±7.3岁(23-55岁),受教育程度10.8±2.3年(6-14年),放疗完成时到被本研究纳入之间的时间(随访时间)为6-87个月,平均随访时间17.9个月,中位随访时间为13个月；对照组23例,男性14例,女性9例,平均年龄为38.8±10.5岁(21-53岁),受教育程度10.9±2.4年(7-15年)。肿瘤分期为T1N1M1～T4N2M0期(UICC第七版)。所有被本研究纳入被试均在试验前被告知研究目的及注意事项,并签署知情同意书。 2.神经心理学测试采用北京版的蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)量表对被纳入本研究的所有被试者行整体认知功能评价。 3.功能磁共振数据采集所有研究被试均采用荷兰Philips Achieva3.0T磁共振扫描仪进行静息态下脑功能数据采集,使用标准头颅8通道线圈接收核磁共振信号。在3D FEE序列与BOLD序列之前,均进行常规全脑横断位T1WI、T2WI及T2FLAIR序列,以排除脑部疾患。采用3D'快速场回波序列(fast field echo,FFE)进行高分辨T1加权像采集,扫描参数如下：TR/TE=9.4/4.6ms,翻转角(flip angle,FA)=8°,层厚=lmm,层间距=0,矩阵=240x240,视野(FOV)=230mmx230mm,平行于正中矢状面进行全脑扫描,扫描层数150-165层,扫描时间为312～344秒。 BOLD序列数据采集采用梯度回波平面回波序列(GRE-EPI)技术的静息态功能磁共振扫描序列,扫描基线平行于大脑前联合-后联合连线平面,扫描范围覆盖全脑。具体参数如下：TR/TE=2000/30ms,翻转角(FA)=900,层厚=3mm,层间距=lmm,视野(FOV)=230mmx230mm,矩阵=128x128,扫描层数40层,共采集205个时相,扫描时间为410秒。 4.图像后处理 (1)本研究数据预处理采用MATLAB平台下的DPARSF和REST软件进行。具体过程如下：1)格式转换：将原始数据DICOM格式转换为3D NIFTI格式；2)手动去除前15个时间点：目的是消除潜在的噪声干扰；3)时间层校正：以第40层作为中心参考层面；4)头动校正：去除头动平移大于2mm或者旋转大于20的被试；5)空间标准化：使用采集的高分辨率T1加权像进行空间标准化,包括配准、分隔及标准化；6)空间平滑：4mm半高全宽(FWHM=4mm×4mm×4mm)高斯核对图像进行空间平滑,以减少空间噪声；7)去线性漂移及滤波：去除因机器工作温度升高或者被试适应可能产生的线性趋势以及由于被试心跳、呼吸等生理噪声可能产生的影响；8)去除协变量：包括6个头动参数、全脑信号、白质信号以及脑脊液信号等协变量的影响。 (2)功能连接分析：采用基于REST软件工具箱slice viewer软件自带的AAL模板进行感兴趣区的选择。选取双侧海马作为ROI(或称种子点),制作Mask模板。功能连接的具体步骤如下：1)分别以双侧海马作为静息态功能连接的种子点(ROI),提取该ROI内所有体素的时间序列,并计算出该ROI的平均时间序列；2)计算出ROI的平均时间序列与全脑所有体素的时间序列之间的相关系数r；3)最后使用正态性Fisher's Z变换将r转化为z值,进而得出每个被试双侧海马的功能连接图(zFC图)。 5.统计学分析人口统计学资料采用SPSS13.0统计软件包进行。评价病例组与对照组之间年龄、受教育程度采用两样本t检验(Independent-Sample T-Test)，，评价两组之间性别差异采用卡方检验。检验水准a取0.05,p0.05认为差异有统计学意义。功能连接分析采用REST软件自带的统计软件进行。采用单样本t检验分析双侧海马在对照组和病例组之间的功能连接情况,将p值0.05、AlphaSim校正的丛(cluster)大小54个体素的脑区认为连接具有统计学意义；采用两样本t检验分别比较病例组与对照组之间与海马功能连接各自的组间差异情况,而后进一步判断差异的性质,即功能连接增强或减弱,将p值0.05、经UphaSim校正后的团块大小54个体素的脑区认为差异具有显著性,得到统计差异图。采用Pearson相关性分析评价病例组zFC值与MoCA量表评分总分的相关性,具体为用前一步功能连接差异脑区分别制作Mask用于提取每个NPC放疗后患者的zFC值,并与‘MoCA量表评分总分做相关性分析。结果显示：将上述所得有差异的脑区叠加于MNI标准三维模板脑,包括横断面、矢状面、冠状面切层及三维表面显示。结果 1.鼻咽癌放疗前组与放疗后组在年龄(t=1.280,p=0.209)、性别(x2=0.606,p=0.436)以及受教育程度(t=-0.166,p=0.869)方面的差异无统计学意义(p0.05)。 2.鼻咽癌放疗前组与海马功能连接激活区单样本t检验显示,放疗前组与海马功能连接有统计意义的脑区主要为边缘系统结构,包括双侧海马、海马旁回、齿状回、扣带回、沟回、颞极、额叶眶部、岛叶、胼胝体、基底核等结构,以及部分脑干、小脑及枕叶视区。鼻咽癌放疗后组与海马功能连接模式和放疗前组大致相似,但激活区范围较放疗前组小。(p0.05,A1phaSim多重比较校正后,cluster54体素) 3.鼻咽癌放疗后组与放疗前组两样本t检验显示：较放疗前组,放疗后组与海马功能连接减弱的脑区有右侧楔前叶、右侧缘上回、左侧颞上回后部及缘上回,与海马功能连接增强的脑区仅有右侧额中回。(p0.05, AlphaSim多重比较校正后,cluster54体素) 4.鼻咽癌放疗后患者右侧楔前叶与海马的zFC值与其MoCA量表总分呈正相关,右侧额中回、右侧缘上回、左侧颞上回后部及缘上回等与海马的zFC值与其MoCA量表总分无相关性。结论 1.静息态下基于双侧海马为种子点的功能连接方法可以一定程度反映脑功能内部连接情况,同时也验证了边缘系统的物质结构基础。 2.静息态下鼻咽癌放疗后患者存在多个脑区与海马功能连接强度的减低,主要表现在视觉语言中枢(左侧缘上回、角回及右侧缘上回)与DMN相关区域(右侧楔前叶),提示这些脑区在全脑功能连接方面的异常。 3.静息态下鼻咽癌放疗后患者右侧楔前叶与双侧海马之间的功能连接强度与MoCA量表评分总分呈正相关关系,这提示前者可能是鼻咽癌放疗后患者认知功能损伤的神经病理基础,并且可能为这些患者提供潜在的认知功能损害的评价指标。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R739.63

【参考文献】