非神经精神性狼疮患者脑静息下多模态磁共振成像研究

摘要

本文主要从以下几个部分进行论述：
　　第一部分非神经精神性红斑狼疮患者脑实质微观结构的扩散峰度成像研究
　　目的:利用扩散峰度成像(DKI)技术探讨非神经精神性系统性红斑狼疮(non-NPSLE)患者脑白质及灰质微细结构的改变情况，同时评估患者的病程、疾病活动指数(SLEDAI)及糖皮质激素用量与脑白质微细结构改变之间的相关关系，以期找到早期诊断神经精神性狼疮的线索以及进一步理解患者脑实质损伤的机制。
　　材料与方法:1.研究对象
　　入选病例为2014年3月至2015年1月在南方医科大学南方医院住院确诊的31例系统性红斑狼疮患者，纳入标准如下:年龄大于18岁，小于50岁的女性患者;根据1997年ACR SLE分类标准确诊的SLE患者;根据1999年ACR神经精神性红斑狼疮分类标准[1]确诊的非神经精神性红斑狼疮患者;右利手;汉族;能配合磁共振检查的患者;常规磁共振扫描序列如T2WI及水抑制序列FLAIR上脑实质内未见异常者;使用焦虑自评量表(SAS)和抑郁自评量表(SDS)证实无焦虑及抑郁症状的患者。排除标准如下:有精神病及神经病病史的患者;有高血压，糖尿病，甲状腺疾病，中风，癫痫，帕金森病，阿尔兹海默病，抑郁症，心血管系统疾病的患者;有肿瘤病史的患者;有头部外伤史的患者;有药物滥用的患者;有酗酒史的患者;有中枢神经系统感染病史的患者。选取与病例组在性别、年龄、受教育程度相匹配的31例女性志愿者作为健康对照。所有受试者试验前均被告之本研究项目的相关内容，并签署知情同意书。记录所有被试的一般人口学资料，如年龄、种族、性别、受教育程度等。记录病例组患者的病程、糖皮质激素用量、目前症状、体征，以及一周内的血常规、肝肾功能、尿常规、自身抗体、补体C3、C4、CH50等化验结果，计算系统性红斑狼疮疾病活动性指数(SLEDAI)评分。
　　2.磁共振DKI及结构像数据的采集
　　磁共振数据采集使用飞利浦3.0 T磁共振成像扫描仪(Philips Achiva3.0T)进行扫描，8通道头颅相位阵列线圈进行信号的接收。DKI数据采集之前均进行全脑轴位T2WI及FLAIR扫描，以排除脑部疾患。DKI数据采用单次激发自旋平面回波序列(SE-EPI)进行横断位扫描，扫描基线平行于大脑前-后联合水平。重复时间TR=2000ms，回波时间TE=69ms，视野FOV=224mm×224mm×132mm，矩阵Matrix=88×87，翻转角FA=90°，体素大小voxel size=2.5mm×2.5mm×3mm，层厚thickness=3.0mm，层数slice=44，层间距slice gap=0，信号采集重复次数NSA=2，扩散敏感梯度方向为32个，扩散敏感系数b=0、b=1000s/mm2及b=2000s/mm2，扫描时间为19分38秒。结构像3D-T1WI采用梯度回波(gradient echo，FFE)序列:重复时间TR=9.0ms，回波时间TE=4.0ms，视野FOV=256mm×256mm×176mm，矩阵Matrix=256×256，翻转角FA=8°，体素大小voxel size=1mm×1mm×1mm，层数=176层，信号采集重复次数NSA=1，行覆盖全脑的矢状位扫描，扫描时间为8分11秒。
　　3.DKI数据后处理
　　(1)使用MRIcron软件将DKI原始DICOM格式图像转化成为NIfTI文件格式;(2)使用FSL软件对DKI数据进行涡流和头动校正;(3)使用BET工具将DKI图像中的非大脑区域去除;(4)使用DKE软件对DKI数据进行后处理得到MD、FA及MK这3个参数图;(5)使用FSL软件去除3DT1WI结构像中的非大脑区域;(6)使用SPM8软件将3DT1WI结构像配准到b=0的DKI图像上，并将配准后的3DT1WI图像进行分割，最后利用分割得到的去往标准空间的矩阵对生成的3个DKI参数图进行标准化;(7)分别使用FSL提供的JHU ICBM-DTI-81 white-matterlabels atlas白质图谱和Harvard-Oxford cortical structural atlas皮质结构图谱将大脑的白质及灰质分别分割成了48个脑区;使用FSL软件的FIRST工具将大脑的12个皮层下灰质结构分割出来;(8)使用飞利浦公司编写的基于MATLAB2013a分析软件平台的DKI感兴趣区提取软件分别将白质、灰质48个脑区以及12个皮层下灰质结构的DKI参数值提取出来用于统计分析。
　　结果:1.与正常对照组相比，非神经精神性红斑狼疮患者胼胝体体部以及穹窿的MK值显著低于正常对照组(P＜0.05);胼胝体体部、压部、穹窿、双侧丘脑后辐射、右侧下纵束及下额枕束的MD值显著高于正常对照组(P＜0.05);双侧皮质脊髓束及右侧后放射冠的FA值显著低于正常对照组(P＜0.05)。
　　2.与正常对照组相比，非神经精神性红斑狼疮患者左侧丘脑及双侧尾状核的MD值显著高于正常对照组(P＜0.05);额叶皮层（额极、额中回、额下回、内侧额叶、额眶皮层）、颞叶皮层（脑岛皮层、颞上回、颞中回）、枕叶皮层（舌回、梭状回、枕极、枕叶皮层外侧）、顶叶皮层（顶上小叶、缘上回、角回、旁扣带回、扣带回后部、楔前叶）的多个脑区的MK值及MD值均显著高于正常对照组(P＜0.05)。其中中央前回、颞极、中央后回、距状皮层、胼胝体下皮层、海马旁回前部及后部的皮层灰质仅有MD值在两组之间的差异有统计学意义;颞下回前部的皮层灰质仅有MK值在两组之间的差异有统计学意义;额上回、辅助运动皮层、扣带回前部、楔叶皮层的皮层灰质的MD值及MK值在两组之间均无统计学差异。
　　结论:1.系统性红斑狼疮患者在未出现精神神经症状、常规磁共振检查呈阴性时就已经发生了大脑白质、灰质微观结构的异常，因此有必要对系统性红斑狼疮患者进行早期评估、早期干预。
　　2.DKI能够比DTI更早、更敏感地探查到系统性红斑狼疮患者大脑白质微观结构的异常改变，并且白质的损伤程度随病程而加重;此外DKI还可应用于灰质微观结构损伤的研究。
　　3.系统性红斑狼疮患者白质、灰质损伤的机制有所不同:白质损伤主要与脱髓鞘和轴索损伤、丢失有关;灰质损伤主要与神经元细胞丢失、神经胶质细胞增生有关。
　　第二部分基于静息态BOLD-fMRI的非神经精神性红斑狼疮患者脑功能网络的研究
　　目的:利用静息态功能磁共振成像技术及图论的分析方法，探究非神经精神性系统性红斑狼疮(non-NPSLE)患者全脑水平的功能连接及脑功能网络拓扑属性的异常改变，为系统性红斑狼疮患者脑功能改变的研究提供新的思路，为进一步探明神经精神性红斑狼疮的发病机制提供新的线索。
　　材料与方法:1.研究对象
　　入选病例为2014年3月至2015年1月在南方医科大学南方医院住院确诊的50例系统性红斑狼疮患者，纳入标准及排除标准同第一部分。选取与病例组在性别、年龄、受教育程度相匹配的36例女性志愿者作为健康对照。所有受试者试验前均被告之本研究项目的相关内容，并签署知情同意书。记录所有被试的一般人口学资料，如年龄、种族、性别、受教育程度等。入选的50例non-NPSLE患者中有8例因为出现不同程度的头动而被剔除，最后纳入研究的病例数为42例;正常对照组中也有3例因头动的问题而被剔除，最后纳入研究的例数为33例。
　　2.静息态fMRI数据的采集
　　磁共振仪器设备同前。嘱被试者检查过程中保持清醒，闭眼，平静呼吸，尽可能地不做任何动作以及意向性思维活动。静息态fMRI数据采集之前均进行全脑轴位T2WI及FLAIR扫描，以排除脑部疾患。静息态fMRI数据采用单次激发梯度回波-平面回波序列(GRE-EPI)采集，进行横断位扫描，扫描基线平行于大脑前-后联合水平。具体参数如下:重复时间TR=2000ms;回波时间TE=35ms;视野FOV=230mm×230mm×141mm，矩阵Matrix=64×64，翻转角FA=90°，体素大小voxel size=3.59mm×3.59mm×3.6mm，层厚thickness=3.6mm，层数slice=33，层间距slice gap=0.7mm，信号采集重复次数NSA=1，共采集240个时间点，扫描时间为8分6秒。
　　结果:与正常对照组相比，非神经精神性红斑狼疮患者有多个脑区之间的功能连接显著降低(p＜0.001):右侧海马与右侧后扣带回，右侧顶上回与右侧额中回眶部，右侧顶下回与右侧额中回眶部，左侧楔前叶与左侧额上回背外侧部，左侧楔前叶与左侧额中回，右侧楔前叶与右侧额上回背外侧部，右侧豆状核壳核与右侧海马旁回，左侧豆状核苍白球与左侧额上回背外侧部，右侧豆状核苍白球与右侧海马旁回，左侧丘脑与右侧嗅觉皮层，左侧丘脑与左侧海马，右侧颞横回与右侧嗅觉皮层，左侧颞下回与右侧尾状核，右侧颞下回与右侧中扣带回。在任何两个脑区之间均没有发现非神经精神性红斑狼疮患者组比正常对照组的功能连接有显著增强。
　　结论:非神经精神性红斑狼疮患者多个脑区之间的功能连接出现显著减弱，主要涉及默认网络和皮质-基底节-丘脑-皮质环路。非神经精神性红斑狼疮患者脑功能网络的拓扑结构受到破坏，局部和全脑的信息传输能力降低，信息交换与整合发生紊乱。以上发现为进一步研究神经精神性红斑狼疮的发病机制提供了早期影像学证据。

目录

摘要

前言

第一部分 非神经精神性红斑狼疮患者脑实质微观结构的扩散峰度成像研究

材料和方法

结果

讨论

结论

第二部分 基于静息态BOLD-fMRI的非神经精神性红斑狼疮患者脑功能网络的研究

材料和方法

结果

讨论

结论

参考文献

攻读学位期间发表论文

附录

致谢

声明

统计学审稿证明