运动中枢皮层区域肿瘤血氧水平依赖的功能磁共振成像研究

摘要

血氧水平依赖性功能磁共振成像(BloodOxygenationLevel-DependentfunctionalMagneticResonanceImaging，BOLD-fMRI)是一种神经影像新技术，使影像学从单一形态观察扩展到了对脑生理功能的研究，在神经外科、心理、认知等领域得到了广泛的应用。其原理是指脑皮质在激发状态时血氧代谢水平的不匹配而致使活动区局部含顺磁性铁的脱氧血红蛋白相对减少，造成T2*信号增加，并可被快速的MR扫描序列检出。BOLD-fMRI具有时间及空间分辨率高的特点，可无创、直观地对脑的神经功能活动成像，适合对运动皮层区占位性病变患者的相关生理及病理生理机制进行研究。 因运动区占位性病变的性质及皮层受累的程度不一，患者的临床症状亦不相同：①当病灶较小或中央前回受累较轻时，患者多无或仅有轻度功能障碍，fMRI不仅能对患侧脑功能区定位，还能通过分析激活脑区的体素(Volume)及反应强度T值(TValue)对相应皮层的功能重组的病生机制进行探讨。②对于肿瘤致对侧肢体偏瘫的患者，患侧肢体完成任务困难，这给患侧皮层功能定位带来了困难。目前，采用BOLD-fMRI技术对运动区病变患者皮层功能重组的病生机制的探讨以及肿瘤致对侧肢体偏瘫患者患侧皮层定位的报道相对较少。本文采用这种技术，对上述两种情况进行研究，现分两部分阐述如下： 第一部分运动皮层区域占位性病变患者功能区重组的研究[目的]：采用BOLD-fMRI技术，对脑运动皮层区占位性病变患者手功能区的重组状况进行研究，探讨皮层功能重组存在的方式，并分析其相应的病生变化。[方法]：选择12例运动皮层区占位性病变且临床症状较轻的住院患者，其中9例肿瘤，3例脑脓肿。受试者入选条件：临床无或仅有轻度运动感觉症状，患侧上肢肌力最低不小于Ⅳ级。在GE-signa1.5T磁共振成像仪下采集数据，研究采用组块设计的方法，双侧手分别行静止-对指任务，分两次采集，每次扫描含有12个组块，每个组块时间为20s，第一个组块为控制状态。所得数据经SPM99专业分析软件进行后处理，采用单样本分析(Onesampleanalysis)，结果评定采用t检验，高阈值门控(Highthreshold，P=0.05)。 [结果]：每位患者对应的健、患侧脑皮层区均有激活。选择运动皮层激活较强的脑区M1、SMA加以观察，与健侧相比，所有病例患侧脑激活区存在一种或多种差异，表现在： ①患侧激活脑区移位但无主运动区(M1)激活减弱(10例)。包括患侧M1区移位4例，患侧M1区和辅助运动区(SMA)均移位4例，仅SMA区移位2例。②患侧手指(病变对侧)动作任务时SMA区激活较健侧任务时增强(4例)或减弱(2例)。在激活减弱的2例中，有1例患者两种任务下SMA区的激活体素大部分位于患侧，另1例为病变侵犯SMA区。③患侧M1区激活减弱(1例)，该病例患侧任务下SMA区明显激活。 [结论]：本组患者运动皮层的功能重组有两种表现形式：患侧脑区的移位且有代偿、患侧主运动区-辅助运动区间代偿。fMRI可直观地观察功能区的分布，并能探讨相关病理生理机制，对指导神经外科手术具有重要的临床意义。 第二部分脑肿瘤致偏瘫患者患侧M1区定位的fMRI研究[目的]：采用BOLD-fMRI技术，对脑内肿瘤致对侧肢体偏瘫患者的运动皮层进行研究，并探讨以激活的患侧运动前区作为标推断患侧主运动位置的可行性。[方法]：选择7例运动皮层区肿瘤患者。受试者入选条件：患侧中央前回受累程度较重，对侧上肢肌力在Ⅳ级以下。在GE-signa1.5T磁共振成像仪下采集数据，研究采用组块设计的方法，分别行患侧(病变对侧)、健侧、双手同时的三种对指任务共计3次采集，每次扫描含有12个组块，每个组块时间为20s，第一个组块为控制状态。所得数据经SPM99专业分析软件进行后处理，采用单样本分析，结果评定采用t检验，低阈值门控(Lowthreshold，P＜0.05)。 [结果]：因肿瘤导致患侧肢体活动障碍，多数患者只能完成健侧手的动作任务，而患侧手、双手同时的两种动作任务未能完成。对患侧M1、PM激活区进行观察并加以分析，结果显示： 1.在含有息侧手(单侧患手、双手同时)的两种动作任务中，仅有1例患者完成了这两种任务，2例患者完成了双手同时的动作任务，3例患者患侧M1区均有激活，占总病例数的42.9％。 2.所有患者均较好的完成了健侧手的动作任务，其中有6例患者患侧PM区有激活(85.7％)。以激活的PM区作为标记，6例患者均推断患侧M1区的位置。 有2例患者(病例2，3)可分别通过以健侧手任务下激活患侧PM区作为标记及含有患侧手任务激活M1区的方法对患侧中央前回定位，两种方法有着较好的一致性。 [结论]：两种方法可对患侧M1区定位：①患者完成患手和(或)双手任务，fMRI显示患侧M1区激活，但此种方法患者多不能完成任务。 ②采取以健侧手复杂对指激活的患侧PM区为标记推断患侧M1区的位置。尤其是第二种方法，有效的弥补了患肢完不成任务而致患侧M1区不能定位的不足，有望参与并指导神经外科手术。 总结本文采用手动作的组块设计方法，较好地通过BOLD-fMRI完成了对上述两种不同临床表现的患者皮层功能区的研究。对于临床症状轻的患者，研究发现皮层存在功能重组，并通过对相应病生变化的分析发现重组与皮层脑区的适应及代偿有关；而对于脑肿瘤致偏瘫的患者，采用健侧手动作任务的方法可激活双侧PM区，以激活的患侧PM区作为标记对患侧中央前回定位是可行的，较满意地达到了研究的目的，同时说明fMRI作为一种工具可参与并指导外科手术方案的制定。作为一种新兴的技术，fMRI具有时间及空间分辨率高等优点，同时亦存在许多不足之处。就其技术本身来讲，在数据分析过程中，基于通用线性模型(Generallinearmodel)的分析方法，判别激活与否的阈值选择比较棘手，故fMRI信号不能满意的作为一种客观参数，因此对脑区激活的反应水平尚不能作出定量统计分析。相信随着人们对该区域病变病生机制的进一步研究以及fMRI技术的日益成熟，以上不足必将会得到改善，fMRI在对运动皮层区病变的基础及应用研究中也将会发挥出更大的作用。

目录

文摘

英文文摘

第一部分运动区占位性病变患者皮层功能重组的fMRI研究

引言

材料和方法

结果

讨论

参考文献

第二部分脑肿瘤致偏瘫患者患侧M1区定位的fMRI研究

引言

资料和方法

结果

讨论

参考文献

综述一：运动皮层区域病变的功能磁共振成像

综述二：功能磁共振成像的基本原理及应用

本人在攻读硕士研究生阶段完成的论文

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