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基于低频振幅和功能连接的终末期肾病患者的脑功能异常机制研究

【摘要】:目的:运用静息态磁共振(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)扫描终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)患者,采用基于低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)为感兴区(regions of interest,ROI)的功能连接(functional connectivity,FC)的后处理方法处理数据,初步探讨ESRD患者的MRI的脑功能异常的机制。并且与患者的神经心理测试量表、部分临床生化指标行相关性分析,探索脑功能的异常是否与患者神经心理变化相关,同时观察是否有潜在的临床生化指标可用来检测脑功能异常。方法:收集29例ESRD患者及31例正常对照者(health control,HC)组的头部rs-fMRI数据,采用GE DISCOVERYMR 750 3.0T 32通道颅脑线圈进行头部磁共振扫描。所有受试者均接受常规MRI序列扫描(包括T1WI、T2WI、DWI、T2-FLAIR),排除包括急性脑梗死在内的等其他器质性病变。排除上述异常后进行rs-fMRI序列扫描,收集扫描数据。所有受试者均进行神经心理学测试,包括蒙特利尔认知评估量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)和简易精神状态量表(Mini-Mental State Examination,MMSE),并收集ESRD患者的透析时间及与终末期肾病相关实验室检查数据(HB、Cr、BUN、Ca2+)。rs-fMRI图像基于MATLAB_2012平台的SPM_8工具包、DPABI_V4.3软件包进行预处理,获得所有被试者静息状态下ALFF激活图。然后把ALFF异常脑区作为感兴趣区域,分析ALFF异常脑区与全脑其他区域的FC,以评估患者大脑的网络水平的功能,初步探讨ESRD患者的大脑功能异常的机制。结果:与HC组对比,ESRD患者在双侧海马旁回、左侧尾状核的ALFF信号明显增高,左中央后回、右额中回的ALFF信号减低(FDR矫正,P0.01)。ESRD患者的ALFF信号异常脑区与大脑的某些脑区存在着异常功能连接,右侧海马旁回与右侧中央前回FC减低,左侧海马旁回与左内侧和旁扣带脑回FC减低;左侧尾状核与右前扣带和旁扣带脑回FC增加;左顶下缘角回与左内侧额上回FC增加,右侧额中回与左中央旁小叶FC增加(FDR矫正,P0.01)左侧尾状核平均ALFF值与MOCA评分显著负相关。结论:ESRD患者后期多数存在着不同程度的认知功能下降等情况同时脑功能出现一定程度异常。rs-fMRI是一种很有前途的检测ESRD患者脑功能改变的工具,可用于辅助临床诊断患者神经精神状态异常。局部脑区ALFF信号的减少和增加,以及静息状态下这些区域与其他大脑区域间FC的增加,可以为多种神经生理学机制的假说提供依据。这些发现有助于我们进一步了解ESRD患者自发脑功能的影响以及对神经保护措施提供可能的理论基础。

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