轻度认知功能障碍患者大脑fMRI网络小世界特性

目的应用静息态fMRI观察轻度认知功能障碍（MCI）患者大脑功能网络是否具有小世界特性。方法采集13例MCI患者（MCI组）和17名正常老年人（NC组）的大脑静息态BOLD-fMRI数据。采用SPM5软件对图像进行预处理，将大脑分割为90个区域，计算90个区域间的相关系数。以矩阵稀疏度（Sparsity）为阈值，将相关矩阵转换为网络。计算网络的聚类系数（C）和平均路径长度（L），若满足γ=C／Crand〉1且λ=L／Lrandd≈1（rand代表相应随机网络），为则认为大脑功能网络具有小世界特性。采用双样本t检验比较MCI组与NC组大脑功能网络小世界参数的差异。结果在0．10～0．40阈值范围内，MCI组和NC组均符合γ〉1且λ≈1。MCI组γ和δ均大于NC组，且在0．10≤sparsity≤0．18时差异有统计学意义（P〈0．05）；MCI组λ在各阈值处均小于NC组，在Sparsity=0．18、0．28和0．32处差异有统计学意义（P〈0．05）。结论MCI患者大脑fMRI网络具有小世界特性，且与正常老年人相比有所增强。

利用图论方法研究MCI患者脑功能网络的点介性

目的:利用图论方法探索轻度认知功能障碍(MCI)患者大脑各脑区点介性的异常改变。方法:采集13名MCI患者和17名正常老年人(NC)的大脑静息态BOLD-f MRI数据。采用SPM8和DPARSF软件包进行数据预处理;构建大脑功能网络,并计算Sparsity=0.18(网络收益最大)时90个脑区的点介性。采用双样本t检验分别比较两组90个脑区点介性的差异。结果:两组人额上回、岛叶、楔前叶、前扣带和旁扣带回等区域点介性较大;中央扣带回、右海马区、杏仁核、枕下回、左梭状回、豆状核和右颞中回等区域点介性较小。MCI患者右额上回、右岛叶、右梭状回、左缘上回、右角回和左中央旁小叶6个区域点介性显著高于正常老年(P<0.05);右额下回鳃盖部、右辅助运动区和右舌回3个区域点介性显著低于正常老年(P<0.05)。结论:MCI患者大脑多个区域信息传递能力发生了异常改变,提示在MCI的诊断与鉴别诊断中应重点关注这些区域。

轻度认知功能障碍对大脑功能网络效率的影响

目的:从网络效率的角度来检验轻度认知功能障碍(MCI)患者大脑功能网络的小世界特性,并探讨MCI对大脑功能网络效率的影响。方法:共采集13名MCI患者和17名正常老年人(NC)的大脑静息态BOLDf MRI数据,对数据进行预处理并构建大脑功能网络。针对每个网络生成100个与之具有相同节点和边数的规则网络和随机网络,计算各网络的全局效率(Eglobal)、局部效率(Elocal)和网络收益(Earn)。通过双样本t检验比较MCI患者与正常老年人大脑功能网络效率的差异。结果:两组受试者大脑网络均符合Eglobal(Greg)<Eglobal(G)<Eglobal(Grand)和Elocal(Grand)<Elocal(G)<Elocal(Greg),且MCI组Eglobal和Earn均高于NC组(0.16≤Sparsity≤0.28,P<0.05),Elocal低于NC组。两组Earn均为正值。结论:MCI患者和正常老年人的大脑功能网络都具有经济有效的小世界特性,但MCI患者大脑网络效率发生了异常,提示MCI患者大脑信息传递能力受损。

正常老年人大脑功能网络的小世界性

目的利用静息态BOLD-fMRI探讨正常老年人脑功能网络是否具有小世界性。方法 20名健康老年志愿者纳入研究。采集静息态BOLD-fMRI数据。应用SPM 5软件进行数据预处理,利用解剖学自动标记模板将大脑分成90个区域,提取每个区域内所有体素的时间序列平均值,计算每2个区域之间的Pearson相关系数,构建N×N(N=90)的相关性矩阵R,并对矩阵进行Fisher rtoz变换。采用直接定义阈值T和设定矩阵稀疏度两种方法确定阈值,根据小世界性的定义:当γ=Cp/Crand>1,且λ=Lp/Lrand≈1时(C为平均聚类系数,L为平均路径长度,p表示规则网络,rand表示随机网络),认为该网络具有小世界性。结果在直接定义阈值T条件下,γ值为1.3157±0.3572(1.0005～2.1882),λ值为1.0149±0.0226(1.0000～1.0796);在设定矩阵稀疏度条件下,γ值为1.3299±0.2330(1.0759～1.9574),λ值为1.0152±0.0190(1.0001～1.0679)。两种方法均表明该网络具有小世界性。结论正常老年人脑功能网络具有小世界性。

轻度认知障碍进展为阿尔茨海默病过程中脑灰质体积特征改变的MRI研究

目的探讨轻度认知障碍(MCI)患者进展为阿尔茨海默病(AD)过程中,脑灰质(包括皮层和灰质核团)萎缩发生的部位及其进展趋势。方法自ADNI数据网站下载15例2年内进展为AD的MCI患者和14名健康老年人的MR结构图像和MMSE评分结果。15例进展为AD的MCI患者基线时间(随访开始时间)为MCI组,进展为AD时作为AD组。14名健康老年人为对照组(基线时间为NC0组,2年后为NC1组)。利用SPM 8对MCI组、AD组和对照组的全脑灰质体积进行基于体素的统计学比较。结果与NC0组比较,MCI组和AD组双侧内侧颞叶灰质体积萎缩,且AD组左侧尾状核头部、左侧丘脑前部体积萎缩;NC1组左侧海马头部、左侧中央后回灰质体积萎缩。结论 MCI进展为AD过程中,脑灰质萎缩主要发生在与记忆相关的内侧颞叶,全脑灰质萎缩存在左侧半球严重于右侧半球的发展趋势,在边缘系统内部呈现自海马向杏仁核、丘脑的蔓延趋势。

静息态fMRI评价阿尔茨海默患者大脑功能网络效率变化

目的 采用图论方法探讨阿尔茨海默病（AD）对大脑功能网络效率的影响.方法 对33例AD患者（AD组）和20名健康老年志愿者,以简易智能状态量表（MMSE）和Mattis痴呆评定量表（DRS）评估认知水平;采集静息态BOLD-fMRI的数据,应用解剖学自动标记模板把大脑分为90个区域,提取每个区域内所有体素的BOLD信号平均值,计算每两个区域间的相关系数,构建功能网络.利用图论方法检验两组人群脑功能网络的小世界属性,计算网络的效率,评价AD组脑网络效率的特征性变化.结果 AD组MMSE和DRS平均分值均显著低于正常对照组（P〈0.01）.以连接矩阵的稀疏度（Sparsity）为阈值,在0.1~0.4范围内,两组受试者的全局效率低于相应的随机网络,高于规则网络;局部效率高于随机网络,低于规则网络,都具有小世界属性.与正常对照组比较,AD组全局效率显著降低,局部效率显著增高（P〈0.05）.结论 AD患者的大脑功能网络仍具有小世界属性,但其全局效率显著降低,局部效率显著增高,提示AD患者脑功能网络的信息传递能力和效率受损.

阿尔茨海默病早期精准诊断现状及展望

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种以记忆功能损害为主,并伴有其他认知功能障碍的进展性神经退行性疾病,目前尚缺乏特异性的诊断方法和有效的治疗措施。现行的主要基于临床症状和认知功能量表检查的诊断方法很难早期诊断AD,也不易于将AD和与其具有相似临床症状的其他类型的神经退行性疾病区分开来。因此,AD的早期并精准的诊断成为近年来研究的热点。本文就AD的早期诊断进展进行综述,旨在为AD的早期精准诊断和治疗提供依据。

阿尔茨海默患者大脑功能网络的中央节点性改变

目的网络的中央节点性是时网络中某节点重要性的评估指标,反映了该节点的信息传递能力。本研究基于静息态fMR1数据,采用图论方法探讨阿尔茨海默病(Alzhemier's disease,AD)对大脑功能网络中央节点性的影响。方法采集33例AD患者和20例正常老年人的静息态BOLD-fMR1数据,应用SPM5和DPARSF软件进行预处理,提取大脑90个区域的平均时间序列构建相关矩阵,以网络代价Cost为阚值,计算Cost=0.2时两组受试者90个脑区的中央节点性值,用双样本t检验分析AD组90个脑区的中央节点性值与正常人是否存在显著差异。结果阿尔茨海默病患者右扣带回后部(近枕下回)、右舌回和右豆状核壳的中央节点性值较正常人显著降低,右枕中回、左缘上回和左颞极颞上回的中央节点性值较正常人显著增高。结论 AD患者扣带回后部及豆状核等脑区的信息传递能力降低。脑内可能存在代偿机制,以代偿这些重要脑区的功能减低。

阿尔茨海默病患者脑网络间交互作用异常的静息态fMRI研究

目的利用静息态功能磁共振(functional magnetic resonance,fMRI)探讨阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)患者脑网络间交互作用异常。方法采集27例健康老年志愿者及24例阿尔茨海默病患者大脑静息态BOLD-fMRI数据。采用SPM8和RESTplus软件包进行数据预处理,选取属于默认网络(default network,DN)和背侧注意网络(dorsal attention network,DAN)的脑区,提取每个脑区的平均时间序列。为量化DN与DAN之间交互作用,运用功能连接分析法计算每个被试DN和DAN之间(DN-DAN)的功能连接值,对两组受试者的功能连接值进行独立样本t检验,计算两组受试者DN-DAN平均功能连接值。结果正常老年人DN-DAN平均功能连接值为-0.133,AD患者DN-DAN平均功能连接值为-0.157。与正常老年组相比,AD患者DN-DAN功能连接负值增加(P=0.007)。结论 AD患者DN与DAN之间交互作用存在异常,可为探寻阿尔茨海默病的发病机制提供新思路。

基于VBM的轻度认识障碍患者脑灰质体积改变的纵向研究

目的探讨轻度认知障碍患者随访1年后脑灰质体积改变。方法利用体素的形态测量学(voxel-based morphometry,VBM)方法,对来自ADNI(Alzheimer disease Neuroimaging Initiative)数据库的70例M CI患者及44例正常对照者基线及随访1年的脑灰质体积改变进行对比研究。对两组人2次3D磁共振T1结构像进行预处理,得到平滑后的全脑灰质数据,运用配对样本t检验,分别比较正常对照组前后1年脑灰质体积差异及MCI组前后1年脑灰质体积差异。结果正常对照者在1年前后脑灰质体积无明显改变;MCI组患者皮质脑灰质体积在随访1年后相关脑区有明显的萎缩(P<0.05),这些区域主要集中在:记忆相关的颞叶区域,包括左颞下回、左颞中回、右颞上回、左侧海马、右侧海马;语言功能及躯体感觉相关区域等,包括左侧岛叶、右楔叶、右中央后回。结论 MCI患者在1年时间内脑灰质在与记忆相关的颞叶区域及与语言功能和躯体感觉相关区域有发生萎缩,可为阿尔茨海默病的早期诊断提供影像学依据。

基于DTI数据分析轻度认知功能障碍患者脑结构网络

目的基于DTI数据构建大脑结构网络观察轻度认知障碍(MCI)患者脑结构网络是否具有小世界属性及其相关特征参数变化。方法对26例MCI患者(MCI组)和27名正常老年人(NC组)采集大脑DTI数据,以PANDA软件对图像进行预处理,以自动解剖标定(AAL)模板将大脑皮质划分为90个区域,采用确定性纤维示踪算法示踪纤维,以每对脑区间纤维束数目(FN)为阈值T,构建白质纤维连接网络。设定T的取值范围为1~5,步长为1,分别计算不同T值时脑结构网络特征参数,包括平均路径长度(L P)、聚类系数(C P)、全局效率(E global)及局部效率(E local),若满足γ=C/C rand>1且λ=L/L rand≈1(rand代表相应随机网络)或δ=γ/λ>1,则脑结构网络具有小世界特性。比较不同T值时2组大脑结构网络特征参数的差异。结果1≤T≤5时,MCI组和NC组均符合γ>1且λ≈1;MCI组L P均高于NC组(P均<0.05);MCI组C p与NC组差异均无统计学意义(P均>0.05)。1≤T≤4时,MCI组E global均低于NC组(P均<0.05);T=2时,MCI组E local值低于NC组(P<0.05)。结论MCI患者大脑结构网络具有小世界属性,但其小世界特性受损。

轻度认知功能障碍的多模态脑功能成像

轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment,MCI）是指老年人出现轻度记忆或某项认知功能障碍,但尚不足以诊断为痴呆的临床现象,其是介于正常衰老与痴呆间的过渡状态。阿尔茨海默病（Alzheimer′s disease,AD）是痴呆中最常见的类型,严重影响着老年人的寿命和生活质量。

膝前交叉韧带自体肌腱保残重建术后静息态脑功能磁共振成像的初步研究

目的利用静息态脑功能磁共振成像探讨前交叉韧带自体肌腱保留残端重建术后大脑皮质功能异常的可能机制。方法以2015年6月至2019年2月同济大学附属同济医院18例[男10例,女8例,年龄(36±10)岁]左膝前交叉韧带断裂、关节镜下自体肌腱保残重建术患者为研究对象,同时入选具有可比性的健康对照17位。于重建术后2~12周进行静息态核磁共振脑功能扫描。采用SPM8软件包和RESTplus软件进行预处理,计算两组大脑低频振幅(ALFF)和比率低频振幅(fALFF)值,分别对两组受试者ALFF及fALFF进行双样本t检验,并采用AlphaSim进行多重检验校正,对照研究患者脑功能异常活动特征。结果与对照比较,膝关节前交叉韧带自体肌腱重建术后患者大脑ALFF在双侧中央扣带回、累及辅助运动区显著高于正常对照组(校正前P<0.01,AlphaSim校正后P<0.05)。fALFF激活簇1在大脑右侧中央后回、累及右侧顶下小叶、右侧缘上回显著高于正常对照组(校正前P<0.01,AlphaSim校正后P<0.05);激活簇2在右侧中央扣带回、累及右侧辅助运动区显著高于正常对照组(校正前P<0.01,AlphaSim校正后P<0.05)。结论前交叉韧带自体肌腱保残重建术后,患者大脑运动感觉和调控有关的皮质活动发生异常改变。

阿尔茨海默病患者的大脑功能网络小世界性

目的利用静息态血氧水平依赖功能磁共振（BOLD-fMRI）数据，构建大脑功能网络，探讨阿尔茨海默病（AD）患者脑功能网络的小世界属性是否改变。方法收集2009年1月至2010年6月复旦大学上海医学院附属华山医院神经内科门诊33例AD患者和20名健康老年志愿者参加试验。受试者行简易智能状态检查（MMSE）和Mattis痴呆评定量表（DRS）测试，评估其认知水平。采集静息态BOLD—fMRI数据，计算90个区域之间的相关系数，构建N×N（N=90）的相关性Z值矩阵。检验AD患者和正常老年人大脑网络的小世界属性，通过双样本t检验探索AD患者相关参数变化。结果行为学结果：AD组和正常对照组MMSE平均分值分别为20．6±2．3、28．2±1．8。AD组和正常对照组DRS平均分值分别为96±11、123±14。两组差异均有统计学意义（均P〈0．01）。在0．1≤Sparsity≤0．4范围内，AD组和正常对照组均符合小世界属性。但AD患者的聚类系数和平均路径长度在所有阈值点均显著大于正常对照组（P〈0．05）。结论AD患者的大脑功能网络仍具有小世界属性，但聚类系数和平均路径长度均高于正常人，提示AD患者脑功能网络信息传递能力和脑区之间信息整合能力受损，该发现对从网络角度研究AD病理机制具有重要意义。

人类大脑功能网络的小世界性质

人类大脑是自然界最复杂的物质,脑功能的实现是以不同层次、不同水平的结构网络作为物质基础的.由于人类大脑网络的复杂性,目前对于脑网络属性的整体认识还很少.规则网络和随机网络并不能很好地反映现实世界中的大多数网络.深入研究发现,现实网络几乎都表现出了一些相同的统计特性,比如较小的平均最短距离和较大的聚类系数等,这类网络特性被称为小世界性.小世界网络概念的提出,为量化研究复杂脑网络的性质提供了新的手段和思路,并可能为研究某些脑功能性疾病提供较大帮助.

无症状反流性食管炎患者静息期脑区活性特征分析

目的 观察无症状反流性食管炎（RE）患者静息期全脑的活性特征,初步探讨默认网络在无症状RE发病机制中的作用.方法 对15例无症状RE患者、15例有症状RE患者和15名健康志愿者（健康对照组）行无任务刺激静息态下脑功能磁共振成像（fMRI）扫描,采用比率低频振荡振幅（fALFF）方法,比较和分析无症状RE患者、有症状RE患者和健康对照组fALFF增强和减弱区域特征.应用SPM 5软件进行数据预处理.单样本t检验分别观察各组静息态显著活性区域,双样本t检验观察比较无症状RE组与健康对照组及有症状RE组全脑活性区域特点.结果 健康对照组及无症状RE患者、有症状RE患者在静息期活性脑区基本相似,内脏感觉处理相关网络内仅小部分脑区活性发生改变.无症状RE患者静息期默认网络内活性脑区与健康对照组差异无统计学意义；与有症状RE患者相比,右侧中央沟盖、右侧颞上回、右侧脑岛、右侧颞横回、右侧中央后回、颞极和颞上回fALFF减低[峰值点坐标（X,Y,Z）为（50,-6,1 2）,t=2.7874,P＜0.01].结论 静息期默认网络活性特征的差异可能在无症状性RE患者发病机制中发挥重要的作用.

如何规范进行磁共振临床和基础研究

近年来应用磁共振（MR）技术进行临床和基础研究的论文越来越多，本文针对一些共性问题，就如何选题、如何规范实验设计提出若干建议。

阿尔茨海默病脑MRI标准化采集与分析中国脑成像联盟专家共识

阿尔茨海默病(AD)的发病率逐年升高,危害严重。目前AD的发病机制尚不清楚,且缺乏有效的治疗手段,故深入研究其发病机制对AD的治疗和预防意义重大。多模态MRI为研究AD的发病机制提供了无创、客观、定量的技术手段。但目前国内各单位MR的品牌、机型、序列、参数、质量控制以及后处理方法均不一致,为多中心、大样本AD影像学研究带来困难。因此,国内主要从事脑成像研究的多家权威机构和专家团队,充分总结了大脑MRI在数据采集、质量控制和数据分析方面的经验,共同制定了《阿尔茨海默病脑MRI标准化采集与分析中国脑成像联盟专家共识》,以期为国内多中心/大样本AD研究奠定高质量的数据基础。

分子生物学、功能影像学对阿尔茨海默病早期精准诊断及疗效监测的关键技术

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种进行性发展的神经退行性疾病,发病率高,危害严重,已成为全球重大公共医疗卫生问题。目前AD早期诊断缺乏部分高敏感性、高特异性的分子生物学和影像学标志物,导致AD早期诊断评价的敏感性、准确性不高,治疗效果欠佳。本成果研究建立了中国AD影像数据规范采集与处理分析标准化技术,构建了AD分子生物学、分子功能影像学标志物指标体系,显著提高FAD早期精准诊断的敏感性与特异性,为AD早期精准治疗提供了可靠依据。