基于弥散张量成像的皮质下缺血性血管病患者大脑结构网络的研究

摘要

背景与目的：近年来，神经影像学得到了飞速的发展，人脑的连接图谱对于了解我们的大脑如何工作至关重要。2005年，Salvador等第一次用图论的方法，构建了人脑功能网络,并发现其具“小世界”属性；2007年，Hagmann等第一次构建出了脑结构网络。随后脑网络与拓扑特性被广泛运用于抑郁症、阿尔茨海默症（Alzheimer's Disease，AD）、癫痫、精神分裂症等的研究。而对于SIVD（subcortical ischemic vascular disease，皮质下缺血性血管病）患者的全脑结构连接及结构网络属性目前尚未见报道。本研究旨在应用弥散张量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)技术研究SIVD患者脑结构网络与拓扑特性与正常人的差异。
　　材料与方法：连续入选本院神经内科2014年6月-2015年3月住院或门诊的SIVD患者22例，及性别和年龄相匹配的正常对照组26例。所有受试者均进行3.0T磁共振扫描，应用Matlab、PANDA和GRETNA软件包对数据进行处理，用解剖学自动标计模板（AAL）进行节点定义，提取每个区域内所有体素，通过既往研究设定的矩阵稀疏度（sparsity，Sthr）确定阈值 T，计算聚集系数(Cp)、路径长度(Lp)等参数，确定 SIVD患者和正常被试脑结构网络是否具有“小世界”网络属性。同时观测两组受试者全脑及局部网络拓扑参数，如模态、效率、度等之间的差异。
　　结果：在选取的阈值范围内,正常对照组和SIVD患者的脑结构网络均具有“小世界”属性。然而与正常对照组相比，SIVD患者全脑和局部的拓扑结构特性均有明显改变,主要位于静息态fMRI的默认网络部位（如内侧前额叶、楔叶和后扣带回/楔前叶）。
　　结论：SIVD患者的脑结构网络具有“小世界”属性。与正常人群相比，SIVD患者的网络节点参数存在明显改变，主要位于静息态fMRI的默认网络部位，为既往基于静息态fMRI的SIVD患者功能网络改变的研究提供了结构基础的依据。作为一种新的基于体素水平描述脑网络属性的分析方法，基于图论的脑结构网络研究可为探索SIVD的病理机制及观察其脑网络属性的改变提供一个新方向。

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1 前言

2 材料与方法

2.1 一般资料

2.2 病史收集

2.3影像采集及DTI图像预处理

2.4 DTI脑结构网络构建

2.5 网络属性参数

2.6 统计学分析

3 结果

3.1 受试者一般临床资料

3.2 全脑的拓扑结构功能

3.3 SIVD患者的网络属性特征

3.4 SIVD患者节点拓扑特性

4 讨论

4.1 SIVD 患者的结构网络拓扑属性

4.2 SIVD 患者的网络节点参数改变

4.3 研究的局限性及未来工作展望

5 结论

参考文献

综述： 基于神经影像技术的人脑连接组学研究进展

致谢