颞叶内侧癫痫并抑郁病人脑功能连接密度的静息态功能磁共振成像研究

目的探讨颞叶内侧癫痫伴抑郁(MTLEWD)病人在静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)中功能活动异常的脑区的特点。方法纳入2021年1—12月在海南医学院第一附属医院神经内科门诊符合国际抗癫痫联盟(ILAE)诊断分类标准的颞叶内侧癫痫病人,根据HAMD评分将病人分为MTLEWD组和颞叶内侧癫痫不伴抑郁组(MTLE组),同时纳入与病人性别、年龄相匹配的对照组。使用GE Discovery MR7503.0T设备根据预先设定参数行磁共振扫描,获取静息态功能磁共振数据。采用SPSS 22.0统计分析软件对一般人口学资料进行分析。基于MATLAB 2018平台采用DPABI软件对磁共振数据进行预处理,使用功能连接密度(FCD)分析指标对三组被试者行ANOVA分析差异有统计学意义的脑区,然后行组间两样本的t检验,根据高斯随机场(GRF)理论满足体素显著性<0.001、连续体素数量≥23,团块显著性<0.05的区域被认为差异有统计学意义。结果共纳入MTLE组病人20例,MTLEWD组病人21例,对照组25例,三组病人一般资料(年龄、性别)差异无统计学意义(P>0.05)。三组的FCD值差异的脑区主要在楔前叶、颞中回、颞下回、左侧小脑cruse1区、左侧小脑cruse2区、左侧小脑7b区、左侧小脑8区、额中回、左侧颞极(颞上回)、颞极(颞中回)等脑区。结论MTLEWD病人活动异常脑区主要集中在默认网络相关脑区及小脑,上述脑区功能紊乱与病人的抑郁症状相关;使用Rs-fMRI分析方法能够客观地对病人进行功能评价。

基于静息态fMRI的原发性失眠全脑功能连接密度的改变

目的探讨原发性失眠患者与健康对照组大脑静息状态下大脑功能连接密度(FCD)的差异。资料与方法前瞻性收集2020年8月—2021年12月西电集团医院及西安中医脑病医院收治的原发性失眠35例,并招募健康对照组35例。采用FCD分析计算两组的静息态大脑FCD图并进行比较,探讨原发性失眠患者FCD值的变化与匹兹堡睡眠质量指数、睡眠状况自评量表、失眠严重指数、焦虑自评量表及抑郁自评量表的相关性。结果与健康对照组相比,原发性失眠患者右侧脑岛、双侧前扣带回、左侧眶额中回、左侧背外侧额上回、右侧内侧额上回及双侧丘脑的FCD值明显减低(t<-5.271,P_(校正)<0.05),而右侧颞上回、双侧颞中回、双侧楔前叶及左侧后扣带回的FCD值明显增加(t>4.379,P_(校正)<0.05)。双侧丘脑(r=-0.620,P<0.001;r=-0.562,P<0.005)及右侧脑岛(r=-0.651,P<0.001)的FCD值与失眠严重指数呈显著负相关。结论通过FCD观察到原发性失眠患者存在广泛的功能连接异常,该发现从功能整合及功能分离角度解释了慢性失眠背后情绪调节障碍与认知障碍的神经机制。

视神经脊髓炎患者功能连接密度变化的静息态fMRI研究

目的利用基于体素的功能连接密度(functional connectivity density,FCD)图方法观察视神经脊髓炎(neuromyelitis optica,NMO)患者静息状态下脑网络水平各脑区重要程度的异常改变,并评价其与临床评分、病程等的相关性。材料与方法搜集20例NMO患者及20例年龄、性别相匹配的健康志愿者静息态功能磁共振(resting state functional MRI,rs-f MRI)数据,所得数据利用基于Matlab平台的DPARSFA软件进行图像预处理,然后利用其度中心度(degree centrality,DC)选项计算出FCD值,用SPM8软件进行平滑处理,得到二值化的平均FCD值,组间进行双样本t检验比较两组之间FCD有差异的脑区,分析有差异的脑区FCD值与临床扩展残疾评分量表(expanded disability status scale,EDSS)评分及病程的相关性。结果与健康对照组相比,NMO患者FCD增加的脑区以左侧小脑半球(下半月小叶)为主;FCD减低的脑区主要包括双侧额叶(BA11)、左侧舌回、双侧小脑半球(方形小叶后部)(P<0.001,未校正,体素>30)。NMO患者的病程与左侧小脑半球(下半月小叶)FCD呈正相关(r=0.6,P=0.005)。结论 NMO患者脑功能网络连接属性存在异常,表现为多个脑功能区FCD增高或减低,可能与NMO患者肢体及认知功能障碍发生的神经病理机制有关。

基于脑功能连接网络和CNN识别情绪的研究

基于脑电信号的情绪识别是当前的研究热门,属于人机交互技术的一种。文章设计一种基于脑功能连接网络和CNN识别情绪的模型。研究中采用滑动窗口方法扩充样本量,筛选出与含有最多情绪特征信息的通道,再利用皮尔森相关系数构建脑功能连接网络。不同的网络密度控制下,将脑网络输入至CNN,并识别三类情绪。脑网络密度为30%时,识别精度达到82.3%±1.4%。实验结果表明,所提模型能有效识别积极、中性和消极三类情绪,为情绪识别提供了一种方法。

基于静息态功能磁共振成像分析帕金森患者静息态全脑功能连接及辅助诊断

目的:基于静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance,rs-fMRI)分析帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)患者静息态全脑功能连接及其辅助诊断价值。方法:回顾性收集2022年1月至2022年7月本院收治的42例PD患者与42例对照组的临床及rs-fMRI资料。基于Matlab 2014b和DPARSFA软件对rs-fMRI的图像和数据进行预处理并计算脑功能连接密度(functional connectivity density,FCD)值。比较两组全脑FCD值的差异,并提取异常脑区。用受试者工作特征(ROC)曲线分析各FCD值差异脑区辅助诊断PD的效能,并计算曲线下面积(AUC)。以P<0.05为差异有统计学意义。结果:PD患者与对照组比较,FCD值显著降低的区域主要为右侧脑岛和右侧豆状核,PD患者FCD值显著升高的脑区主要分布于左侧颞下回和左侧海马旁回;左侧颞下回FCD值具有最好的诊断效能,ROC曲线下面积最高为0.8305,约登指数为0.595。结论:PD患者FCD差异脑区主要分布于左侧颞下回、左侧海马旁回、右侧脑岛以及右侧豆状核。同时,各差异脑区FCD值均对PD具有一定的辅助诊断价值,其中左侧颞下回FCD值的诊断效能最高。

血液透析终末期肾病大脑MRI特征的临床研究

目的本研究旨在应用静息功能磁共振成像(Re-fMRI)研究终末期肾病(ESRD)血液透析患者脑内整体功能连接密度(GFCD)的变化。方法30例终末期肾病血液透析患者和30例健康对照组进行了Re-fMRI检查。采用包括蒙特利尔认知评估(MoCA)和贝克抑郁量表(BDI)在内的神经心理测试来评估受试者的神经认知和精神状况。对ESRD患者进行血液生化检查,采用双样本t检验来检验终末期肾病患者和健康对照组之间的GFCD差异。结果与健康对照组相比,终末期肾病患者双侧岛叶和背侧前扣带回(DACC)等突起网络中的GFCD显著增加,而GFCD与结构均值无明显相关性患者各脑区灰质体积在两组间表现出明显的差异。此外,右侧脑岛的连通度与SPKt/V呈显著负相关。结论我们的发现从整个大脑网络的角度揭示了ESRD患者显著网络相关区域的异常内在连接障碍模式。右侧脑岛与SpKt/V呈负相关,提示尿素清除增加可能会降低脑岛的病理活动性。

脑电功率谱密度及功能连接分析在新生儿缺氧缺血性脑病中的意义初探

目的探讨脑电功率谱密度(power spectral density,PSD)及功能连接分析对不同程度新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)早期大脑皮层功能的评估作用。方法选择2016年1月至2019年3月南通大学附属常州儿童医院新生儿科收治的轻、中度HIE患儿进行前瞻性研究,选择同期收治的无脑损伤足月儿为对照组。3组患儿生后72~96 h采集脑电图(electroencephalogram,EEG),分析4个频段(delta、theta、alpha、beta)各通道平均PSD谱密度及全脑PSD,于8个频段(delta、theta、alpha1、alpha2、beta1、beta2、beta3、beta4)使用孤立有效相关(the imaginary part of coherency,ICOH)进行功能连接分析,将PSD和ICOH值在3组间进行比较。结果共纳入轻度HIE组20例、中度HIE组15例及对照组30例。PSD分析显示,中度HIE组theta、alpha、beta频段在FP1、FP2、C3、C4、Fz、Cz、Pz、F3、P4通道较轻度组和对照组显著降低(P<0.05),而delta频段在以上各通道未见类似改变(P>0.05);轻度HIE组仅在P4通道theta频段、Cz通道alpha频段低于对照组(P<0.05);中度HIE组全脑平均PSD在各频段均较对照组显著降低(P<0.05);轻度HIE组全脑平均PSD与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。ICOH分析显示,中度HIE组脑功能连接低于对照组,主要集中在delta频段;与轻度HIE组比较,中度HIE组功能连接在delta、theta、alpha1及alpha2频段明显减低;而轻度HIE组与对照组比较,仅在delta、alpha1频段有较少的ICOH差异。结论新生儿delta、theta、alpha频段PSD及ICOH可以定量分析HIE患儿脑功能状态,中度HIE患儿早期出现明显的皮层功能落后。

音乐增强大脑网络小世界特性

近年来实验发现音乐相比其他机械噪声对人脑感知系统更能增强大脑内部复杂网络特性.优美音乐在频谱上普遍具有1/f统计特征.在音乐增强脑电信号记录分析中,我们发现对比具有1/f特征的音乐信号,在仍保留1/f特征的随机乱乐刺激下,大部分脑皮层区域的脑功能网络连接密度普遍下降,并且增强的脑功能网络小世界特性在一定阈值范围内也会有显著下降.随机打乱的音乐虽然仍保留长程相关特征,但打乱后每分钟节拍数和节拍清晰度出现了明显降低.这两种音乐特性的降低与音乐打乱前后的大脑小世界网络统计指标的CMean/LMean降低有显著关联.说明音乐信号除了1/f长程相关统计特征之外的其他有效音乐信息在增强脑功能网络方面也起到重要作用.

多静息态fMRI指标及同步EEG-fMRI对Rolandic癫痫活动检测能力的对比研究

目的:对比观察多个静息态fMRI指标相比同步脑电图-功能磁共振成像(EEG-fMRI)对Rolandic癫痫个体癫痫活动的检测能力。方法:回顾性分析31例Rolandic癫痫患儿同步EEG-fMRI数据以及性别年龄匹配的40例正常儿童静息态fMRI数据;计算患儿与对照组的低频振荡幅度(ALFF)及功能连接密度(FCD)静息态指标。采用广义线性模型(GLM)获得间期痫样放电(IEDs)相关fMRI激活。采用两样本t检验比较患者组与对照组的ALFF和FCD脑活动差异(高斯随机场校正,体素水平P<0.01,簇水平P<0.05),选取EEG-fMRI定义的癫痫活动灶区为感兴趣区,使用Spearman相关性分析计算感兴趣区内ALFF和FCD与EEG-fMRI的相关性,观察静息态fMRI指标与癫痫放电次数的相关性。结果:EEG-fMRI的主要激活位于双侧Rolandic区、楔叶、左侧感觉运动区;ALFF显著激活的区域主要位于双侧Rolandic区、感觉运动区;降低的区域主要为默认模式网络。FCD激活的脑区主要位于左侧尾状核,降低的脑区则主要为双侧丘脑。组水平上Spearman相关分析结果显示,ALFF与EEG-fMRI呈正相关(r=0.206,P<0.001)。FCD与EEG-fMRI无明显相关性(r=0.07,P<0.01)。跨受试者的相关分析显示,在癫痫活动灶区ALFF仍与EEG-fMRI明显相关(r=0.50,P<0.01),且其ALFF值与间期放电频数相关(r=0.35,P=0.05)。结论:ALFF与EEG-fMRI定义的癫痫活动灶有很高的一致性,FCD与EEG-fMRI的空间耦合较低。静息态fMRI的ALFF指标对于Rolandic癫痫具有间期癫痫活动定位的潜力。

网络游戏障碍患者大脑半球水平动态功能连接异常的功能磁共振成像研究

目的探讨网络游戏障碍(internet gaming disorder,IGD)患者脑功能网络的动态时间变异性。方法2019年1月至2021年12月,收集符合诊断标准的55例IGD患者(IGD组)以及人口资料相匹配的50例健康对照者(健康对照组)静息状态功能磁共振成像数据。使用IBM SPSS 21.0进行数据分析。使用功能连接密度结合滑动窗分析方法计算全脑功能连接密度的时间变异性,再将全脑功能连接密度分为同侧和对侧部分。之后进一步采用全脑、半球内和半球间功能连接密度的标准差来量化动态功能连接密度(dynamic functional connectivity density,dFCD)的时间变异性。最后,提取差异脑区dFCD值与临床特征进行Pearson相关分析。结果IGD患者在左侧后扣带回(-0.16±0.24)和左侧楔前叶(-0.08±0.23)表现出半球间dFCD的值低于健康对照组(0.002±0.260,0.12±0.36)(t=-3.502,-4.160,均P<0.05)。IGD患者在左侧距状沟、左侧楔前叶和左侧后扣带回半球内dFCD低于健康对照组(t=-3.809,-4.360,-3.561,均P<0.05)。左侧距状沟全脑dFCD和左侧后扣带回半球内dFCD与IGD患者的严重程度呈负相关(r=-0.380,-0.413,均P<0.05)。结论IGD患者在视觉注意网络与默认模式网络中的半球内和半球间动态功能连接存在异常,这可能反映了IGD患者存在认知障碍与注意力受损的潜在神经生物学机制。