基于静息态功能磁共振成像技术的膝骨关节炎疼痛脑功能重塑机制研究进展

膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)疼痛使其成为功能性致残的主要疾患之一。KOA疼痛会导致中枢神经系统各级痛觉投射神经元均处于高敏状态,并最终诱发脑疼痛调控环路功能重塑。静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)使得KOA疼痛脑功能重塑机制变得直观,为其中枢病理机制研究提供了有力支持。本文通过对近五年相关文献进行总结发现,目前基于rs-fMRI对KOA疼痛脑功能重塑机制研究多集中于局部脑区,需要进一步从脑功能整合角度借助多种功能和结构成像方法更为全面揭示其重塑机制,明确KOA疼痛引起的各脑区间、脑网络的功能属性连接变化。本文综述了rs-fMRI发展及其在KOA疼痛脑功能重塑机制的具体应用,并对其研究现状进行讨论和展望,以期为KOA疼痛临床管理及机制研究提供新思路。

基于静息态功能磁共振成像技术探讨成人弱视的中枢机制

目的 应用静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI)分析方法探讨成人弱视的中枢机制。材料与方法 前瞻性招募2021年2月至2022年1月就诊于中日友好医院21例成人弱视患者及22例与其年龄、性别及受教育程度相匹配的健康对照(healthy controls, HC)为研究对象,采集最佳矫正视力、立体视等,进行焦虑及抑郁自评量表评分,同时rs-fMRI数据,使用DPARSF软件对数据进行预处理,分析两组间局部一致性(regional homogeneity,ReHo)及低频振幅分数(fractional amplitude of low-frequency fluctuation, fALFF)的差异;并将差异脑区ReHo值、fALFF值与临床资料进行相关性分析。结果 成人弱视患者右侧颞上回fALFF值降低,而右侧角回fALFF值升高,右侧梭状回及枕叶舌回ReHo值升高(簇水平P<0.01);在单眼弱视患者中,左侧弱视者双侧梭状回及左侧距状裂皮质fALFF值显著高于HC组(簇水平P<0.05),双侧梭状回ReHo值升高(簇水平P<0.05);右侧弱视者的右侧颞上回fALFF值降低、右侧额中回fALFF值升高(簇水平P<0.01);而差异脑区影像学指标与量表评分未见显著相关性(P>0.05)。结论 成人弱视患者的中枢机制中,枕、颞叶皮质区域激活及ReHo改变可能参与了视力损害的视觉信息处理功能代偿过程,可进一步揭示成人弱视的中枢机制。

静息态功能磁共振成像技术在失眠中的应用

静息态功能磁共振成像(Resting State Functional Magnetic Resonance Imaging,rs-fMRI)是一项基于静息态功能网络研究的功能磁共振技术,通过磁共振功能成像来探索人类神经系统,比任务态fMRI更简单易行。本文将对rs-fMRI的成像原理、分析方法、特点及在失眠中的应用几个方面进行综述,以期为该项技术在失眠的研究中提供依据。

基于静息态功能磁共振成像的紧张性头痛度中心度研究

目的采用静息态功能MRI(resting state functional MRI,rs-fMRI)度中心度(degree centrality,DC)探讨紧张性头痛(tension-type headache,TTH)患者在slow-4(0.027~0.073 Hz)和slow-5(0.010~0.027 Hz)频段的全脑网络节点中心性的改变及其与临床特征的相关性。材料与方法纳入自2018年5月~2019年7月到潍坊医学院附属医院神经内科就诊的TTH患者33例及与之匹配的健康对照38例,进行rs-fMRI扫描,利用DC的方法分析TTH组及健康对照组在slow-4(0.027~0.073 Hz)和slow-5(0.010~0.027 Hz)频段的DC值的差异,分析DC值的改变与疼痛程度、病程、疼痛发作频率的相关性。结果与健康对照组相比,在slow-5(0.010~0.027 Hz)频段,TTH组右侧额中回、右侧背外侧额上回的DC值显著增高;在slow-4(0.027~0.073 Hz)频段,TTH组与健康对照组的DC值差异无统计学意义[基于高斯随机场(Gaussian random field,GRF)校正,体素水平P<0.001,簇水平P<0.05]。另外,相关性分析的结果显示DC异常脑区与TTH患者的视觉模拟评分法(Visual Analog Scale,VAS)得分、病程、疼痛发作频率之间无显著相关性。结论额中回和额上回参与TTH疼痛信号的整合与处理,可能是TTH的关键中枢;slow-5(0.010~0.027 Hz)频段较slow-4(0.027~0.073 Hz)频段在探测TTH患者DC方面更敏感。

静息态功能磁共振成像在血管性认知障碍患者默认网络研究中的应用进展

血管性认知障碍是由脑血管疾病导致的一种从轻度认知功能障碍至痴呆的综合征,由于缺乏敏感性和特异性生物标志物,早期不易鉴别和诊断。血管性认知障碍患者脑网络连接异常的脑区多位于默认网络,其异常变化的功能连接与患者的认知障碍程度相关。静息态功能磁共振成像技术是一种常用的检测静息态大脑内在活动的方法,应用静息态磁共振不同分析技术探索血管性认知障碍患者默认网络异常变化有助于深入研究血管性认知障碍的发病机制,并提供客观的影像依据。该文主要综述静息态功能磁共振成像技术在血管性认知障碍患者默认网络研究中的应用成果,为血管性认知障碍的精准诊断和评估提供新思路。

基于静息态功能磁共振成像观察电针治疗AIS患者的即刻脑网络变化

目的采用静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)技术及独立成分分析(independent component analysis,ICA)方法探讨急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke,AIS)患者即刻感觉运动网络(sensory motor network,SMN)及默认网络(default mode network,DMN)变化。材料与方法纳入27例AIS患者和27例健康对照(health controls,HC),评估每位受试者相关临床量表并采集基线rs-fMRI数据,对AIS组进行电针刺激治疗后即刻进行磁共振扫描,采集相关rs-fMRI数据。运用ICA方法提取出SMN及DMN网络成分。比较患者与健康对照者的功能连接变化,以及针刺前后的功能连接变化;将变化值与临床量表评分变化值进行相关性分析;再将差异脑区作为种子点,计算其与全脑的功能连接(functional connectivity,FC)。结果针刺前,AIS组左侧前额叶相对于HC组功能连接增加(P<0.001),左侧顶下小叶(Z=4.38,P<0.001)、右侧后扣带回(Z=4.87,P<0.001)功能连接减低;左侧顶下小叶(P<0.001)、左侧后扣带回(P<0.001)、左侧额叶(P<0.001)FC值增加,部分小脑区域FC值增加(P<0.001)。针刺后,AIS组右侧前额叶功能连接明显增加(P<0.001),针刺前后差值与Fugl-Meyer运动功能评分(Fugl-Meyer Assessment,FMA)差值呈强正相关(r=0.842,P<0.001);AIS组右侧丘脑(Z=4.38,P<0.001)及左额叶(P<0.001)FC值显著增加。结论AIS患者存在边缘系统(后扣带回、海马)-丘脑-皮层(顶下小叶-额叶)神经环路脑功能活动异常;电针治疗可即刻调节AIS患者的脑自发活动,涉及运动完成相关脑区,可能是电针治疗AIS的脑功能潜在靶点脑区。

静息态功能磁共振成像在癫痫中的研究进展

癫痫是一种慢性神经系统疾病,其分类广泛、机制复杂,具有反复发作和不可预测的特点,对患者的生活造成了一定的影响。深度了解其病理生理机制对疾病的治疗和提高患者生活质量十分重要,静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)现已成为探究癫痫脑功能改变的有效方法。目前基于rs-fMRI研究癫痫的数据分析方法主要有低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)、局部一致性(regional homogeneity,ReHo)、功能连接(function connection,FC)和图论分析。本文将对rs-fMRI的各种分析方法在癫痫中的应用作一综述,为癫痫的病理生理机制及术前定位、治疗提供重要参考。

不伴认知损伤的2型糖尿病患者静息态脑功能磁共振成像多指标的对比分析

目的通过多种静息态脑功能磁共振指标探索2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)认知功能正常患者的自发神经活动改变。材料与方法前瞻性纳入34名认知功能正常的T2DM患者及年龄、性别、文化程度与T2DM患者相匹配的同等数量的正常对照,两组被试均行3.0 T静息态脑功能磁共振扫描。图像数据经预处理后分别计算低频振荡指数、局部一致性指数、镜像同伦功能连接等指标,采用两样本t检验比较组间差异,并分析不同静息态指标间及与临床指标间的关联关系。结果与正常对照相比,T2DM组患者在左侧前额叶、右侧角回呈现自发神经活动减弱,而在左侧尾状核与辅助运动区呈现神经活动增强(GRF校正,体素水平P<0.001,簇水平P<0.05)。T2DM在前额叶及角回区域低频振幅指数与局部一致性指数显著相关(r=0.592~0.767,校正后P<0.05),但与正常对照相比相关程度降低。结论应用多个静息态脑功能指标可检测T2DM患者存在不同脑区的自发神经活动改变,且不同指标间相关程度降低,可为分析T2DM患者认知损伤发生前的早期脑功能改变提供参考。

基于V1区种子点应用静息态功能磁共振的功能连接技术分析正常眼压性青光眼患者脑部功能连接的变化

目的基于V1区种子点(ROI)应用静息态功能磁共振的功能连接技术研究正常眼压性青光眼(NTG)患者和健康志愿者的脑部功能连接变化,旨在探究NTG患者的发病机制及早期诊断方法。方法收集符合纳入标准的NTG患者14例(NTG组)及健康对照者14例(HCs组),收集受试者的临床数据信息后对两组受试者行静息态功能性磁共振成像扫描。通过软件对磁共振数据进行预处理,以双侧V1区作为ROI,分别计算其与全脑体素时间序列的相关性并比较组间静息态功能连接的差异得到V1区ROI和全脑的功能连接值。采用Pearson相关分析探讨NTG组患者与V1区功能连接显著差异脑区功能连接值与临床变量之间的相关性。结果与HCs组受试者相比,NTG组患者年龄、性别、体重、杯盘比、24 h平均眼压差异均无统计学意义(均为P>0.05),两组患者间左、右眼最佳矫正视力(BCVA)及视盘周围视网膜神经纤维层厚度(RNFLT)差异均有统计学意义(均为P<0.05)。Pearson相关性分析结果显示,NTG组患者与V1区异常功能连接脑区功能连接值均与RNFLT具有相关性(P<0.05)。ROI1-左侧额上回、ROI1-右侧额上回、ROI2-左侧扣带回和ROI2-右侧额中回与RNFLT均呈显著正相关(均为P<0.05)。与HCs组受试者相比,NTG组患者与右侧ROI功能连接减低的脑区为左侧额上回及右侧额上回;与左侧ROI功能连接减低的脑区为左侧扣带回和右侧额中回。结论相较于健康人,NTG患者某些特定大脑区域与V1区的功能连接有显著改变,包括双侧额上回、左侧扣带回、右侧额中回。大脑功能活动的变化区域可能由NTG引起的视觉功能障碍导致视觉和认知情绪处理脑区的功能损伤,这可能是NTG患者潜在神经病理机制之一。

原发性失眠静息态功能磁共振成像脑功能连接分析方法的研究进展

目前,原发性失眠(PI)的发病机制尚不清楚,静息态磁共振功能成像技术(rs-fMRI)可能有助于阐明PI的神经生理机制。研究发现,PI与大脑静息态网络的功能连接受损之间存在关联,但由于分析方法存在异质性以及研究方案、统计学方面的局限性,很难总结出PI神经影像学的一般结论。目前PI的rs-fMRI脑功能连接分析方法包括基于种子点的功能连接、图论分析、独立成分分析、体素镜像同伦连接分析以及动态功能连接。

伴和不伴快速眼动睡眠行为障碍帕金森病患者自发脑活动的静息态功能磁共振成像研究

目的快速眼动睡眠行为障碍(rapid eye movement sleep behavior disorder,RBD)是帕金森病(Parkinson's disease,PD)常见的非运动症状且是重要预后因素。本研究通过静息态功能磁共振成像,利用度中心度(degreecentrality,DC)和低频振幅(amplitudes of low-frequency fluctuation,ALFF)分析PD伴RBD和不伴有RBD患者组以及健康对照组三组间DC值和ALFF值,探索PD伴RBD患者脑功能活动特征及RBD特异性脑区,探究RBD发生的病理机制。材料与方法招募20例伴有RBD的PD患者(PD-RBD组)、40例无RBD的PD患者(PD-nonRBD组)和44例年龄性别匹配的健康对照(健康对照组),三组被试均接受磁共振扫描。利用静息态数据计算DC值和ALFF值,探测脑功能特征。结果方差分析结果显示三组间DC值主效应脑区为右侧中央前回、颞上回、小脑、额中回(P<0.05,FDR校正);ALFF值主效应脑区为左侧海马旁回、楔叶、舌回(P<0.05,FDR校正)。进一步分析发现相比于PD-nonRBD组,PD-RBD患者表现为右侧额中回DC值升高(t=4.02;P=0.007,FDR校正);左侧楔前叶DC值降低(t=5.30;P=0.009,FDR校正)。相比于健康对照组,PD-RBD患者表现为左侧额上回、小脑、右侧颞上回、左侧颞中回、额中回的DC值升高(P<0.05,FDR校正);左侧中央前回、颞上回和颞中回的DC值降低(P<0.05,FDR校正);右侧楔叶ALFF值降低(P<0.05,FDR校正)。结论PD-RBD在DC和ALFF上有独特的影像学特征,特别是右侧额中回、左侧楔前叶的功能异常可能与PD患者RBD的发生密切相关。

基于静息态功能磁共振成像探讨卒中后疲劳的中枢机制

目的应用静息态功能磁共振成像探讨卒中后疲劳(post-stroke fatigue,PSF)的中枢机制。方法随机选取2019年4月至2021年9月就诊于河北医科大学第二医院的急性脑梗死患者,分别在脑梗死急性期(发病14天内)和慢性期(发病3个月后)对被试者进行疲劳严重程度量表评估及功能磁共振成像检查,根据疲劳程度分组,应用MATLAB R2013b软件对数据进行处理,分析两组间小世界属性特征值γ、λ、σ、Cp、Lp和全脑静态功能网络连接(static functional network connectivity,sFNC)的差异,并将差异脑区与临床资料进行相关性分析。结果脑梗死急性期和慢性期两组性别、年龄差异均无统计学意义(P>0.05);两组脑网络均具有小世界属性(σ>1,γ>1,λ≈1),其中慢性期PSF组λ和Cp的曲线下面积较NPSF组减小,差异均有统计学意义(P<0.05),其余特征性参数曲线下面积差异均无统计学意义(P>0.05);梗死急性期PSF组与NPSF组相比,左侧额顶网络与视觉网络(visual network,VN)等多个网络的sFNC减低(P<0.05),双侧额顶网络分别与默认模式网络及感觉运动网络间的sFNC增高(P<0.05)。慢性期,与NPSF组相比,PSF组右侧额顶网络VN的sFNC减低(P<0.05),认知网络如默认模式网络与其他多个网络间sFNC增高(P<0.05)。结论脑梗死急性期PSF的发生可能与认知功能异常相关;脑梗死慢性期PSF患者部分脑网络间sFNC增强可能导致认知功能障碍,推测RFPN-VN的sFNC减低是高级执行网络功能过强而产生的抑制性代偿作用。

静息态功能磁共振技术在针灸研究中的应用进展

探讨静息态功能磁共振技术(fMRI)在针灸治疗各种临床疾病的机理。由于其广泛的可用性、无创性,相对较低的成本以及良好的空间分辨率使其应用越来越广泛,但基于静息态fMRI的应用进展的综述较少。本文就其在针灸治疗脑血管相关疾病、针灸镇痛、针灸治疗药物成瘾作用及治疗其他脑相关性疾病做一综述,以便更好地研究并阐明相关机理。

睡眠剥夺的静息态功能磁共振成像分析方法研究进展

睡眠剥夺(SD)目前已成为部分工作者的常态化工作模式,受其影响所导致的一系列问题已发展为现代社会不容忽视的公共卫生问题。静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)可对活体脑功能产生的变化进行可视化分析,是研究睡眠剥夺作用机制的重要手段。基于rs-fMRI的各种分析方法在近年来得到不断发展,其数据分析处理方法主要包括低频振幅分析法、局部一致性分析法、功能连接分析法等。本文拟从目前睡眠剥夺的静息态功能磁共振成像技术的分析方法进行综述,以期加深对睡眠剥夺发病机制的了解,并对其诊断及治疗的不断完善提供理论帮助。

超高海拔移居者脑网络度中心性静息态功能磁共振成像研究

目的探讨超高海拔环境对移居人群大脑网络度中心性(degree centrality,DC)的影响。材料与方法在超高海拔区(拉萨)与高海拔区(兰州)招募健康人群。收集生理学指标(动脉氧饱和度、心率以及吸气后屏气时间)与影像学数据(静息态功能磁共振与3D T1WI)。对静息态功能磁共振数据进行DC分析,采用两样本t检验比较组间的生理学指标与DC值。控制组间人口学显著性差异因素,分析组间DC值差异的脑区与生理学因素的偏相关性。结果与高海拔地区相比,超高海拔地区移居人群吸气后屏气时间与动脉血氧饱和度降低,心率增加(P<0.001);视觉相关脑区的双侧距状回、枕中回与楔叶,右侧中央后回的DC值增加(FDR校正,P<0.05),且与动脉血氧饱和度呈负相关性(r=−0.360,P=0.006;r=−0.481,P<0.001);双侧岛叶及壳核,右侧中扣带及辅助运动区和左侧小脑的DC值降低(FDR校正,P<0.05),且右侧岛叶及壳核、左侧岛叶及壳核和左侧小脑与动脉血氧饱和度呈正相关性(r=0.518,P<0.001;r=0.416,P=0.001;r=0.414,P=0.001)。结论超高海拔环境可能改变人的吸气后屏气时间与心率,视觉区功能代偿增强,壳核、岛叶及小脑在功能脑网络中的DC弱。这些特征可能作为超高海拔环境对移居人群大脑功能网络DC改变的潜在影像学指标。

基于静息态功能磁共振成像的慢性意识障碍脑功能网络研究进展

综述基于静息态功能磁共振成像的慢性意识障碍脑功能网络连接变化,旨在为临床诊断和预后评估提供参考价值。慢性意识障碍是由各类脑损伤导致意识丧失超过28 d的病理状态,其诊断、预后预测对临床决策有重要意义。基于静息态功能磁共振成像的脑功能网络连接分析有助于更准确地判断病人意识水平和预后结局。

青少年非自杀性自伤脑区的静息态功能磁共振成像研究:基于fMRI研究的元分析

目的:青少年非自杀性自伤行为是自杀预测的危险因素,探究非自杀性自伤行为可能存在的神经基础。方法:本文共纳入11篇文献,采用激活似然估计法对青少年NSSI患者相对于非NSSI人群静息态脑功能成像的脑区进行整合分析。结果:青少年NSSI患者右侧岛叶脑区激活增强。结论:本文通过ALE元分析,对青少年非自杀性自伤的fMRI研究进行系统的定量分析发现青少年NSSI患者右侧岛叶脑区激活增强,这有助于进一步理解青少年NSSI的神经机制。

轻微型肝性脑病的静息态功能磁共振成像研究进展

轻微型肝性脑病(MHE)作为肝性脑病的初级阶段,由于缺乏典型的临床症状及血液生化指标异常,通常只能通过各种神经电生理和神经电心理测试才能发现,在未经治疗的情况下,会逐渐发展为显性肝性脑病(OHE)。早期诊断与干预对阻止MHE向OHE发展及改善患者预后具有重要的临床意义。静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)是一项基于静息态功能网络研究的磁共振成像技术,主要反映自发神经活动,在研究MHE病理生理机制上发挥着重要作用。本文对rs-fMRI用于MHE的研究进展作一综述。

基于静息态功能磁共振成像探讨益肾消癥颗粒治疗肾虚血瘀型子宫内膜异位症痛经的机制

目的基于静息态功能磁共振成像技术,从脑功能层面探讨益肾消癥颗粒治疗肾虚血瘀型子宫内膜异位症(EM)痛经的中枢作用机制。方法将2020年9月—2022年9月北京中医药大学东方医院妇科门诊招募的15例肾虚血瘀型EM痛经患者作为痛经组,同期招募的年龄相匹配的健康受试者15例作为健康组。痛经组给予益肾消癥颗粒治疗1个月经周期,健康组不给予任何干预。观察痛经组患者治疗前后痛经持续时间、单次月经最痛时NRS评分、经期疼痛NRS评分、COX痛经症状评分量表(CMSS)评分(包括症状持续时间评分和症状严重程度评分);采集健康组受试者和痛经组患者治疗前后静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据,结合低频振幅(ALFF)和全脑功能连接(FC)分析方法比较治疗前痛经组患者与健康组受试者差异脑区、痛经组患者治疗前后差异脑区,同时分析痛经组患者治疗前后FC差值与NRS评分差值的相关性。结果治疗后痛经组患者痛经持续时间较治疗前明显缩短(P<0.05),单次月经最痛时NRS评分、经期疼痛NRS评分、症状持续时间评分、症状严重程度评分均较治疗前明显降低(P均<0.05)。rs-fMRI分析显示,治疗前痛经组患者左侧梭状回、海马旁回,左侧小脑8区,左侧颞中回、颞下回,左侧中央沟盖,左侧三角部额下回、岛盖部额下回,左侧中央前回,左侧额中回的ALFF值均明显升高(P均<0.05),右侧颞下回,右侧枕中回,左侧距状裂及其周围皮质,右侧颞中回,右侧枕上回和右侧楔叶,右侧中央前回、中央后回、额中回,右侧楔前叶,左侧中央后回的ALFF值均明显降低(P均<0.05),右侧小脑6区、右侧梭状回、右侧小脑脚1区、右侧舌回、左侧枕上回、枕中回、右侧颞上回的FC值均明显升高(P均<0.05)。与治疗前相比,治疗后痛经组患者左侧中央后回、左侧距状裂及其周围皮质、右侧楔前叶的ALFF值均明显升高(P均<0.05),左侧梭状回的ALFF值明显降低(P<0.05),右侧缘上回和左侧顶上回的FC值均明显升高(P均<0.05)。痛经组患者治疗前后NRS评分差值与右侧缘上回的FC差值呈负相关(r=-0.104,P<0.05),与左侧顶上回的FC差值呈负相关(r=-0.179,P<0.05)。结论EM痛经患者存在颞叶、枕叶、顶叶、小脑相关脑区异常功能活动,益肾消癥颗粒可能通过调节疼痛相关脑区异常神经元活动起效。

儿童、青少年抑郁症的静息态功能磁共振成像研究进展

儿童、青少年抑郁症是一种严重的心理健康问题,它会影响儿童、青少年的思维、感觉和行为,并可能导致情绪、功能和身体等方面的问题。抑郁症病因及病理生理机制不明,目前,MRI技术是研究其病因与病理生理机制的主要方法之一。功能MRI(functional MRI,fMRI)能够实时反映脑功能变化,可用于探索儿童、青少年抑郁症患者相关脑区的功能活动。静息态fMRI(resting-state fMRI,rs-fMRI)是目前研究神经影像学的一项热门研究技术,为探讨儿童、青少年抑郁症异常脑区的功能改变提供了影像学支持。本文简要总结近年来青少年抑郁症rs-fMRI研究结果及潜在不足,旨在为今后的研究提供方向。