急性小脑梗死患者认知功能变化及其与大脑结构网络的相关性研究

目的研究急性小脑梗死患者认知功能评估及其与大脑结构网络的相关性。方法回顾性分析2021年10月至2022年10月沧州市人民医院收治入院的45例急性小脑梗死患者临床资料,将其设为观察组,选取同一时期入院的45名健康体检者设为对照组。两组研究对象均进行认知功能评估,评估方法为神经认知和行为学检测[Berg平衡量表(BBS)、画钟测试(CDT)、波士顿命名测试(BNT)、连线测验(TMT)-A、TMT-B、数字广度测试(DST)、听觉词语学习测试(RAVLT)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)、简易精神状态检查量表(MMSE)],弥散张量成像数据通过磁共振成像(MRI)扫描检查获取,大脑结构网络拓扑特征参数[小世界特性(σ)、标准化特征路径长度(λ)、标准化聚类系数(γ)、全局效率(Eglob)、局部效率(Eloc)、最短路径长度(Lp)、聚类系数(Cp)]通过确定性纤维追踪算法、图形理论获取。比较两组研究对象的一般资料及大脑结构网络拓扑特征参数,用相关性分析方法评估急性小脑梗死患者认知功能与大脑结构网络拓扑特征参数的关系。结果观察组患者TMT-A、TMT-B用时长于对照组,BBS评分、CDT评分、DST评分、RAVLT评分、MoCA评分、MMSE评分均明显低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组患者的Lp、Cp水平明显高于对照组,Eloc、Eglob水平均明显低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组患者14个脑区[左侧三角部额下回(IFGtriang)、左侧、右侧后扣带回(PCG)、左侧顶下缘角回(IPL)、左侧颞极颞中回(TPOmid)、左侧颞极颞上回(TPOsup)、左侧眶部额下回(ORBinf)、左侧、右侧的楔前叶(PCUN)、左侧、右侧的补充运动区(SMA)、左侧岛盖部额下回(IFGoperc)、左侧、右侧的内侧和旁扣带脑回(DCG)]的区域效率明显低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组患者的网络Lp与MoCA评分呈负相关(P<0.05),右侧PCG区域效率、左侧DCG区域效率、右侧DCG区域效率、Eglob与MoCA评分均呈正相关(P<0.05)。观察组患者的Lp与TMT-B用时呈正相关(P<0.05),左侧DCG区域效率、右侧PCUNG区域效率、右侧DCG区域效率与TMT-B用时均呈负相关(P<0.05)。观察组患者左侧DCG区域效率与TMT-A用时呈负相关(P<0.05),Eglob与RAVLT评分呈正相关(P<0.05)。结论急性小脑梗死患者存在注意力认知障碍、视空间障碍、执行能力障碍及记忆功能障碍,额颞叶与双侧DCG、PCG、PCUN信息传递效率处于持续性下降状态,且认知功能障碍发生过程中右侧PCUN、双侧DCG及右侧PCG异常起着重要作用。

FLAIR-DTI与传统DTI技术对构建大脑结构网络的影响

目的探讨液体反转衰减恢复序列(FLAIR-DTI)与传统DTI技术对构建大脑结构网络的影响。方法对22例受试者进行传统DTI及FLAIR-DTI扫描,运用确定性纤维追踪的方法构建两组大脑的结构网络,采用多重线性回归分析方法比较两种扫描技术下构建的大脑结构网络的拓扑学性质的差异。结果两种技术下的大脑结构网络均符合小世界的属性,但FLAIR-DTI技术构建的大脑结构网络具有显著增高的全局和局部网络效率。局部参数显著增高的区域位于CSF较多的区域,主要包括中央后回、脑室周围的相关区域、额下回、颞下回及视觉皮层的相关区域。结论 FLAIR-DTI获得的数据所构建的大脑结构网络排除了CSF的影响,比传统DTI拥有更高的网络效率,这对今后采用DTI技术研究大脑结构网络及白质纤维束的研究具有重要的启发作用。

快速眼动睡眠行为障碍患者大脑结构网络特性的改变

目的探讨特发性快速眼动睡眠行为障碍患者临床行为及大脑结构网络的改变。方法对20例特发性快速眼动睡眠行为障碍患者(iRBD组)和22例健康对照者(HC组)进行UPDRS评分及Hoehn-Yahr分期测评,并进行大脑磁共振弥散张量扫描,利用图论方法分析脑结构网络拓扑特征,分析行为变化与脑网络拓扑特征改变的相关性。结果 iRBD组UPDRS评分明显高于HC组(P<0.05)。与HC组相比,iRBD组网络整体拓扑属性:小世界属性无统计学差异(P>0.05),iRBD组特征性最短路径长度Lp明显缩短(P<0.05),整体效率Eglob、局部效率Eloc和网络同配性明显增加(P<0.05);i RBD组网络局部拓扑属性:iRBD组额、颞、顶、枕及纹状体和边缘叶均出现节点属性异常,左苍白球节点度明显增高。左丘脑、颞上回、颞极和左右枕上回、右左豆状核以及右侧直回、杏仁核、缘上回、颞中回的节点效率明显增高,左额上回、扣带回中部、顶上回和左右纺锤回以及右运动上区、中央后回、角回的节点局部效率明显增高。左运动上区、苍白球、丘脑、颞上回、颞极和左右豆状核、左右枕上回以及右直回、杏仁核、缘上回、颞中回节点最短路径明显缩短,左侧枕上回节点集群系数明显降低。iRBD组UPDRSⅠ评分与右侧缘上回节点效率、右侧纺锤回局部节点效率正相关(r=0.50、0.53,P<0.05),与左侧枕上回节点集群系数负相关(r=-0.552,P<0.05)。结论iRBD存在精神、行为、情绪、日常生活活动及运动方面异常,其大脑结构网络仍存在小世界属性,整体拓扑属性出现异常,局部拓扑属性异常分布于皮层、纹状体及边缘系统。

早盲青少年大脑结构网络属性研究

目的探究早盲青少年（EBA）大脑结构网络的拓扑特性。方法搜集24例EBA及16名视力正常青少年（NSC）的扩散张量成像（DTI）和大脑高分辨解剖结构像,利用确定性纤维追踪算法及图论模型,构建每个被试个体的大脑结构网络并计算网络的拓扑属性（小世界性、网络强度、全局效率、局部效率及节点效率）。采用双样本t检验对各个结构网络属性进行组间统计分析。结果 EBA组大脑结构网络的网络强度、全局效率及局部效率均较NSC组降低（P〈0.05）;组间比较差异有统计学意义的脑区中,EBA组的节点效率均较NSC组降低;进一步关于大脑结构网络Hub节点的研究发现,NSC组网络共计11个Hub节点,EBA组网络仅7个Hub节点;与NSC组相比,EBA组网络中节点的重要程度减低的脑区位于视觉皮层（双侧距状皮层、右侧枕上回及左侧枕中回）及辅助运动区,而与高级认知功能相关的背外侧前额叶的节点效率则显著增加。结论 EBA存在早期视觉剥夺造成的网络拓扑属性异常及依赖于后天经验的大脑重塑性改变。

脑肿瘤患者手术前后脑结构网络拓扑属性研究

主要研究脑肿瘤的存在及手术对患者全脑及半脑结构网络拓扑属性的影响。结合弥散张量成像技术(DTI)和图论方法,对10例健康志愿者以及10例脑肿瘤患者进行术前术后全脑及半脑结构网络构建,获得两组受试者脑结构网络拓扑属性参数,以及反映脑认知功能的各项网络指标,并对其进行统计对比分析。结果显示,部分局部参数(包括K_i、L_i、E_(nodal)、C_i和E_(ilocal))在手术前后具有明显差异,且术前组均优于术后组;全脑及半脑各全局网络参数显示,各项参数术前组均优于术后组;同时半脑结构网络分析显示,位于不同脑半球的脑肿瘤对患者脑结构网络所造成的损伤均无统计学差异(P>0.05)。肿瘤的存在以及手术均使得脑肿瘤患者脑结构网络发生改变,大脑的半脑优势化趋势明显降低;手术后结构网络拓扑特性的改变以及小世界属性的增强,验证大脑本身存在的代偿机制以及功能重组现象。

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。

男性偏执型精神分裂症患者脑白质网络连接强度与病程相关性

目的探讨男性偏执型精神分裂症患者与男性正常对照者脑白质结构加权网络节点连接强度属性值的异同,分析患者不同脑区的连接纤维受损情况及其与病程的关系。方法对25例男性偏执型精神分裂症患者及26例男性对照者进行弥散张量成像扫描(diffusion tensor imaging,DTI),利用解剖学自动标记(auto-mated anatomical labeling,AAL)模板将大脑划分为90个区域,采用确定性纤维追踪(fiber assignment by continu-ous tracking,FACT)方法进行纤维追踪,构建脑白质结构加权网络。结果患者组右侧丘脑(P=0.03,校正后)、右侧颞横回(P=0.04,校正后)连接强度属性值较对照组下降。患者组右侧丘脑连接强度属性值与病程呈负相关(r=-0.45,P=0.03)。结论男性偏执型精神分裂症患者连接纤维受损的脑区主要位于丘脑和颞叶;同时,丘脑连接纤维的损害与病程有关。

基于DTI影像建立大脑老化预测模型的研究

为有效检测大脑是否出现快速老化以及早期预防、监测神经退化性疾病,本文基于磁共振弥散张量成像(DTI),经由大脑结构网络构建和图论分析,选取出与年龄有较强相关性的网络拓扑参数特征,进行多元线性回归建立了大脑老化预测模型。模型预测的脑年龄与受试者实际年龄的平均绝对误差为1.97岁,均方根误差为2.34岁。与同类模型相比,该模型具有良好的准确性和稳定性,基于此模型,可直接利用DTI影像来预测受试者的脑年龄。