基于靜息態(tài)功能mri功能連接分析技術(shù)的全面強(qiáng)直陣攣癲癇患者的病理生理機(jī)制研究

基于靜息態(tài)功能mri功能連接分析技術(shù)的全面強(qiáng)直陣攣癲癇患者的病理生理機(jī)制研究

強(qiáng)直性痙攣（gtcs）是癲癇最常見(jiàn)的亞型。臨床癥狀表現(xiàn)為意識(shí)喪失和全身肌肉痙攣。頭皮腦電表現(xiàn)為2.5~5.0Hz的全面性棘慢波。近年來(lái)的神經(jīng)影像學(xué)研究表明,GTCS的潛在機(jī)制可能與丘腦皮層網(wǎng)絡(luò)有關(guān),而患者發(fā)作時(shí)出現(xiàn)的意識(shí)喪失可能與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(defaultmodenetwork,DMN)的功能異常有關(guān)。血氧水平依賴(lài)功能MRI(bloodoxygenationlevel-dependentfunctionalmagneticresonanceimaging,BOLD-fMRI)對(duì)癲癇患者的腦功能評(píng)價(jià)具有無(wú)創(chuàng)和高空間分辨率的優(yōu)勢(shì)。而近年來(lái)出現(xiàn)的靜息態(tài)fMRI及其網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù),為從網(wǎng)絡(luò)角度探討癲癇的病理生理機(jī)制提供了有力手段。本研究中,筆者采用基于種子點(diǎn)的功能連接來(lái)探討DMN及丘腦網(wǎng)絡(luò)在GTCS患者中的功能。1材料和方法1.1病例選擇選擇一般資料自2009年6月至2011年10月,于南京軍區(qū)總醫(yī)院共招募52例全面強(qiáng)直陣攣癲癇患者參與了本研究,男32例,女20例,年齡(24.9±7.1)歲;平均病程(7.8±7.5)年。入選標(biāo)準(zhǔn):(1)臨床診斷根據(jù)1989年國(guó)際抗癲癇聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)。(2影像學(xué)診斷MRI顯示腦結(jié)構(gòu)無(wú)明顯異常。(3)腦電圖(EEG)上表現(xiàn)為典型的正常背景下雙側(cè)全面棘慢波發(fā)放。正常對(duì)照組采用57名正常志愿者,均無(wú)神經(jīng)及精神疾患;其中男37名,女20名,年齡(24.8±6.4)歲。本研究數(shù)據(jù)采集時(shí)得到患者或患兒監(jiān)護(hù)人知情同意,并得到南京軍區(qū)南京總醫(yī)院的醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。1.2保持靜,不作任何動(dòng)作和意向性思維MRI數(shù)據(jù)采集在Siemens3.0T高場(chǎng)強(qiáng)超導(dǎo)MR儀上進(jìn)行。受試著閉目平躺于掃描儀內(nèi),囑其保持安靜,盡可能不作任何動(dòng)作和意向性思維。采用T2*WI的單次激發(fā)平面回波序列采集BOLD-fMRI數(shù)據(jù):TR2000ms,TE40ms,FA80°,矩陣64×64,視野24cm×24cm,層厚4.0mm,層間距0.4mm。每次采集250個(gè)時(shí)間點(diǎn),共500s。每例患者均經(jīng)安慰及訓(xùn)練后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。1.3數(shù)據(jù)處理分析1.3.1處理數(shù)據(jù)1.3.2全腦各體素時(shí)間序列的預(yù)處理選取解剖自動(dòng)標(biāo)記模板中雙側(cè)丘腦及后扣帶回皮層分別作為種子點(diǎn)。功能連接按照以下步驟進(jìn)行:(1)平均種子區(qū)域內(nèi)所有體素的時(shí)間序列;(2)計(jì)算平均時(shí)間序列和全腦每個(gè)體素時(shí)間序列的時(shí)間相關(guān),得到每個(gè)體素和種子點(diǎn)間的時(shí)間相關(guān)系數(shù);(3)通過(guò)Fisher變換將時(shí)間相關(guān)系數(shù)轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布的Z值。1.3.3患者雙樣本t模型的構(gòu)建組內(nèi)單樣本t檢驗(yàn)得到患者組和正常對(duì)照組的丘腦功能連接網(wǎng)絡(luò)及后扣帶回皮質(zhì)功能連接網(wǎng)絡(luò)模式。構(gòu)建每組的顯著功能連接模式二值化模板,并取兩組二值化模板并集。組間雙樣本t檢驗(yàn)在并集模板下進(jìn)行,得到患者組與對(duì)照組間丘腦網(wǎng)絡(luò)及后扣帶回皮質(zhì)功能連接的差異腦區(qū)。組內(nèi)和組間的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果均進(jìn)行Alphsim多重比較校正。2丘腦、雙側(cè)頂入節(jié)帶功能連接的變化以后扣帶皮層(posteriorcingulatecortex,PCC)為種子點(diǎn)的功能連接在患者和對(duì)照組均得到了較好的DMN模式。GTCS患者DMN內(nèi)小腦、左側(cè)丘腦、左側(cè)中扣帶皮層(BA31/23)、雙側(cè)頂枕區(qū)(BA19/39)、左側(cè)額上回(BA8)與PCC的功能連接降低;而雙側(cè)顳極(BA21/38)、雙側(cè)額上回(BA11/10),雙側(cè)緣上回(BA40/22)與PCC的功能連接升高(表1,圖1)。干、右側(cè)小腦、雙側(cè)丘腦、雙側(cè)尾狀核、雙側(cè)殼核、雙側(cè)內(nèi)側(cè)前額葉(BA32)、雙側(cè)后扣帶皮層(BA31)與丘腦的功能連接較對(duì)照組顯著下降;右側(cè)島葉(BA13)、雙側(cè)中央前回(BA6)、右側(cè)頂下小葉(BA40)與丘腦的功能連接較對(duì)照組顯著升高(表2,圖2)。3功能連接模式與臨床靜息態(tài)fMRI的發(fā)展為神經(jīng)、精神疾病的病理生理機(jī)制研究提供了有力工具。通過(guò)對(duì)疾病狀態(tài)下大腦內(nèi)在、自發(fā)活動(dòng)的分析,給出患者腦功能損傷的定量評(píng)價(jià),也為疾病的癥狀及行為學(xué)表現(xiàn)提供解釋依據(jù)。功能連接表現(xiàn)為大腦皮層中不同神經(jīng)元(集群)完成認(rèn)知任務(wù)或在靜息狀態(tài)下的協(xié)調(diào)反應(yīng)機(jī)制。Friston等將功能連接定義為空間上的遠(yuǎn)距離神經(jīng)生理事件之間的時(shí)間相關(guān)性。靜息態(tài)功能連接的生理假設(shè)為,在功能上協(xié)調(diào)運(yùn)作的皮層區(qū)域活動(dòng)是相互關(guān)聯(lián)的,會(huì)表現(xiàn)出顯著的時(shí)間相關(guān)性。因此,通?？疾觳煌X區(qū)間自發(fā)活動(dòng)的時(shí)間同步性,可以衡量腦區(qū)間的功能協(xié)作情況。癲癇是大腦神經(jīng)元集群異常放電導(dǎo)致的一種神經(jīng)疾病。強(qiáng)直陣攣癲癇作為特發(fā)性全面性癲癇的一種,無(wú)明顯腦結(jié)構(gòu)改變,其發(fā)作機(jī)制與丘腦和大腦皮層的共同作用有關(guān)。采用傳統(tǒng)廣義線(xiàn)性模型,EEG-fMRI研究結(jié)果認(rèn)為丘腦和DMN腦區(qū)與癲癇波的發(fā)放關(guān)系密切。基于此,本研究主要研究在GTCS中這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的功能連接模式在患者中的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)丘腦和運(yùn)動(dòng)皮層的功能連接升高,這一發(fā)現(xiàn)和在發(fā)作期丘腦-皮層網(wǎng)絡(luò)具有高同步活動(dòng)一致。目前,功能連接和結(jié)構(gòu)連接研究,均認(rèn)為后扣帶皮層是DMN的核心節(jié)點(diǎn)。同步EEG-fMRI研究表明,DMN在全面性癲癇患者中有所改變;間期放電能抑制、掛起默認(rèn)網(wǎng)絡(luò),也體現(xiàn)了癲癇患者意識(shí)損害的病理生理機(jī)制。最近,利用靜息態(tài)功能連接方法也發(fā)現(xiàn)GTCS患者DMN功能連接異常。但是,這些少量研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)果并不盡一致。這也許和研究所用病例同質(zhì)性,功能連接方法選擇有關(guān)。綜上所述,筆者首次利用種子點(diǎn)功能連接方法