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复发缓解型多发性硬化壳核功能及结构改变的MRI研究

【摘要】:目的: 运用功能磁共振成像(functional MRI, fMRI)及弥散张量成像(diffusion tensorimaging,DTI)技术评价复发缓解型多发性硬化(relapsing remitting multiplesclerosis,RRMS)患者双侧壳核在静息状态下与全脑功能连接改变、双侧壳核结构改变的特点,以及患者壳核改变与临床评估参数之间的相关性,探讨RRMS患者壳核病理生理改变的可能变化机制。 方法: 1.采集20名RRMS患者及20名年龄、性别相匹配的健康志愿者Trio3.0T磁共振的静息态fMRI(resting state fMRI, rs-fMRI)及DTI成像数据,所有RRMS组及健康对照组被试均进行EDSS、PASAT量表评分。 2.使用静息态脑功能数据辅助处理(data processing assistant for resting-statefMRI,DPARSF2.1)工具基于矩阵实验室(matrix laboratory, MATLAB7.8.0)平台,分别选择左/右侧壳核作为感兴趣区(regions of interest, ROIs),将ROI分别与全脑进行种子点为基础的相关性分析(Seed-base correlation analysis,SCA),Pearson相关得到功能连接(Functional connectivity, FC)系数并构建功能连接图。 3.使用Diffusion Toolkit0.6.2和TrackVis0.5.2分别对DTI数据进行预处理和定量DTI参数[包括特征向量值、各项异性分数(Fractional anisotropy, FA)和弥散参数]计算,在TrackVis中提取穿过左、右侧壳核的纤维束示踪密度、弥散椭球体各方向特征向量值(λ1、λ2、λ3)、平均弥散系数(MD值)和各向异性系数(FA值)。 4.功能连接组内显著相关脑区统计采用单样本t检验,组间功能连接及其结构特征参数比较使用双样本t检验;采用Pearson相关分析RRMS患者壳核功能连接、壳核结构改变、临床相关量表之间的相关性。 结果: 1.与健康对照组相比,RRMS组左侧壳核功能连接增强的区域包括左侧额中回、右侧额下回、左侧顶下小叶;减弱的区域包括双侧边缘叶、左侧海马旁回、左侧颞中回。RRMS组右侧壳核功能连接减弱的区域包括左侧额上回、左侧颞下回、左侧边缘叶。 2.与健康对照组相比,RRMS组双侧壳核MD值明显升高(t=-4.896,P0.001;t=-4.671,P0.001);FA值明显降低(t=3.012,P=0.004;t=2.822,P=0.007);λ3值明显升高(t=-4.024,P0.001;t=-3.869,P0.001);左侧壳核λ2值明显升高(t=-4.174,P0.001);双侧壳核穿行纤维束示踪密度(t=-1.307,P=0.197;t=0.111,P=0.912)、λ1值(t=0.238,P=0.813;t=0.174,P=0.863)及右侧壳核λ2值(t=-1.861,P=0.069)无统计学差异。 3.在RRMS组,左侧壳核-左侧额中回功能连接(FC值)与病程呈显著正相关(r=0.628,P=0.003),减弱的右侧壳核-左侧颞下回功能连接(FC值)与左侧壳核MD值呈显著负相关(r=-0.46,P=0.041);右侧壳核FA值、λ2值与病灶个数呈显著相关(p=0.039;p=0.001)。余双侧壳核异常功能连接(FC值)、定量DTI参数值、患者病程、病灶数目、EDSS评分、PASAT评分之间均未见明显相关性(P值均0.05) 结论: 1. RRMS患者壳核与全脑功能连接存在异常,其功能连接的改变可能是MS患者临床上常见运动及认知功能障碍的原因之一。 2. RRMS患者双侧壳核MD值明显升高,FA值明显降低,还存在弥散椭球体特征向量值λ2值、λ3值的改变,提示患者双侧壳核存在微观结构病理改变。 3.右侧壳核FA值及λ2值与病灶个数呈显著相关,提示可能是由于白质病灶的发展导致传入、传出通路的损害所致。 4. RRMS组,左侧壳核的异常功能连接(FC值)与病程存在相关性,提示不同病程阶段可能对功能连接产生影响;右侧壳核的异常功能连接(FC值)与左侧壳核MD值存在相关性,提示结构异常是功能连接改变的基础。

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