终末期肾病透析患者大脑结构和功能MR成像及其随访研究

摘要

本文主要从以下几个部分展开论述。
　　第一部分 基于VBM终末期肾病透析患者大脑灰质体积分析
　　目的:探讨终末期肾病(ESRD)透析患者大脑灰质体积是否发生改变，并观察它们在随访过程中的演变。
　　方法:本研究通过了当地伦理委员会批准，所有被试者均签署了书面知情同意书。从本院血液净化中心招募了45名ESRD透析患者（男26名，女19名，从27-71岁，平均51.7±8.4岁）作为ESRD组;32名年龄、性别、受教育程度相匹配健康人群（男16名，女16名，从25到66岁，平均48.9±10.9岁）作为HC(health control)组，所有被试者均进行了MRI、认知量表测试和血液学检查。其中，18名ESRD透析患者（男11名，女7名，平均48.9±8.3岁）经过15.4±8.2个月随访后，再次进行了全部所有检查，作为follow-up组。总共有9个认知量表被使用来评估被试者认知功能状态，包括简易精神状态检查(MMSE)，数字广度测试(DST)，语义相似性检查(SST)，数字符号转换测试(DSST)，言语流畅性测试(VFT)，连线测试-A和B（TMT-A和TMT-B），听觉词语学习测验(AVLT)，画钟测试(CDT)以及汉密尔顿抑郁量表(HAMD)。组间比较使用t检验，提取了ESRD组与HC组之间有差异脑区灰质体积，并与临床资料、认知量表得分等进行皮尔森相关性分析，以P＜0.05认为具有统计学差异。
　　结果:ESRD组与HC相比，双侧边缘系统（海马旁回、杏仁核、尾状核、壳核、豆状核、海马）区域和枕叶（双侧楔叶、左侧舌回、左侧距状沟、左侧枕上回、中回、下回）灰质体积明显减少（AlphaSim校正，P＜0.01）;在量表DST（11.2±2.6 vs13.5±3.0，P=0.003)，SST(12.7±5.5 vs17.3±4.0，P=0.001)，DSST(31.0±12.8 vs45.6±13.8，P＜0.001)，以及CDT（2.61±0.79 vs3.48±0.60，P＜0.001）中得分也明显减少，而在TMT-A(72.4±36.0 vs49.6±13.5，P=0.001)，TMT-B(170.2±66.5 vs116.5±36.3，P＜0.001)耗时明显增加;在ESRD组，左边缘系统灰质体积大小与DSST得分(r=0.331，P=0.045)呈正相关，而与TMT-B得分(r=-0.471，P=0.003)呈负相关;右边缘系统灰质体积大小与TMT-B得分（r=-0.465，P=0.003）呈负相关;楔叶灰质体积大小与低密度脂蛋白(LDL)（r=-0.349，P=0.023）呈负相关。左侧颞上回、左侧岛叶、左侧中央沟、左侧颞横回大脑灰质体积较随访前明显减少，而双侧边缘系统（豆状核、尾状核、壳核、苍白球）灰质体积却增加了（AlphaSim校正，P＜0.01），但是认知量表得分和肌酐、尿素氮、血红蛋白、LDL等均未发现明显统计学差异。
　　结论:基于体素的形态学分析(VBM)研究表明ESRD透析患者的大脑灰质体积较正常人明显减少，且与认知功能损害有关，而血清LDL水平升高是大脑灰质体积减少的一个危险因素;在随访过程中，ESRD透析患者大脑灰质正在发生重塑，但其认知功能和血液学指标无明显改变。
　　第二部分 终末期肾病透析患者局部一致性和自发大脑活动异常改变及其与认知功能相关性研究
　　目的:确定ESRD透析患者局部一致性(ReHo)和自发大脑活动(ALFF)是否发生改变，以及观察它们在随访过程中的变化。
　　方法:本研究得到了当地伦理委员会同意，所有被试者均签署了书面知情同意书。招募了43名ESRD透析患者（男24名，女19名，从27-71岁，平均51.3±8.5岁）作为ESRD组;37名年龄、性别、受教育程度相匹配健康人群（男16名，女21名，从27到70岁，平均51.4±12.0岁）作为HC(health control)组。其中，16名ESRD透析患者（男10名，女6名，平均49.1±8.6岁）经过平均16.1±8.4个月随访后，再次进行了全部所有检查，作为follow-up组。所有被试均完成了MR成像和一系列神经心理学认知量表检查。使用DPARSF处理完fMRI数据后，以REST软件提取了ESRD组与HC组之间有差异脑区ALFF值和ReHo值，并与临床资料、认知量表得分等进行皮尔森相关性分析，两组间资料比较采用独立样本t检验或配对t检验，统计学显著性设定为P值小于0.05。
　　结果: ESRD组与HC组相比，ALFF结果示:双侧楔前叶ALFF值明显减低(FDR校正，P＜0.01);ReHo结果示:左侧内侧前额叶、左侧直回、右侧额中回、双侧楔前叶ReHo值明显减低（FDR校正，P＜0.01，）;认知量表测试示:DST（11.2±2.7 vs13.4±3.0，P=0.003），SST（12.8±5.6 vs17.4±3.6，P＜0.001），DSST（31.1±12.7 vs44.3±13.6，P＜0.001），以及CDT（2.6±0.8 vs3.5±0.6，P＜0.001）中得分明显减少，而在TMT-A（73.4±36.8 vs50.9±13.3，P=0.001）和TMT-B（169.4±66.3 vs115.4±34.2，P＜0.001）中耗时增加;提取两组间ALFF和ReHo有差异脑区值与临床资料及认知量表得分做相关性分析示:楔前叶ALFF值与血红蛋白(HB)浓度（r=0.307，P=0.045）呈正相关;左侧楔前叶ReHo值也与HB浓度（r=0.330，P=0.049）呈正相关;右侧额中回ReHo值与AVLT得分（r=0.307，P=0.045）呈正相关，而右侧楔前叶ReHo值与AVLT-20得分（r=0.399，P=0.016）呈正相关。16名ESRD透析患者随访前后两组间ALFF和ReHo无明显改变，认知量表得分和血液学检测结果也无显著统计学改变。
　　结论:ESRD透析患者多个脑区存在明显的局部一致性和自发大脑活动异常，这种异常与血液HB含量存在相关性，也与认知功能量表得分存在相关性;ESRD透析患者在随访中，大脑ALFF和ReHo保持稳定，与认知量表得分和血液学检查结果相一致。在未来，ALFF和ReHo或许可作为一个临床标志来评估此类患者大脑认知功能状态。
　　第三部分 终末期肾病透析患者执行控制网络功能连接异常:静息态功能磁共振随访研究
　　目的:确定是否可以运用独立成分分析(ICA)来分离、检测和监测ESRD透析患者执行控制网络(ECN)功能连接的异常改变。
　　材料和方法:本研究通过了当地伦理委员会的批准，所有受试者都签署了书面知情同意书。总共招募了43名ESRD透析患者，按照认知量表得分细分为21名53.0±9.1岁执行控制功能障碍组(Executive Function Decrease，EFD)和22名50.3±8.0岁无EFD组(non-EFD)，以及25名（53.0±10.5岁）年龄、性别和受教育年限相匹配的健康对照组(Healthy Control，HC)。所有受试者均无神经或者精神类既往疾病史，并进行了神经心理学量表测试和静息态功能磁共振成像。ESRD患者中，有20名（48.8±8.3岁）在平均14.2±7.9个月随访后进行了完全相同的检查。用组群ICA分析来分离ECN。为了比较各组间ECN功能连接强度，ECN空间图上的信号强度被转换成了z值，使用方差分析(ANOVA)以及t检验比较各组数据，以及皮尔森相关进行相关性分析。
　　结果:与HC相比，ESRD透析患者ECN功能连接明显减弱，主要在中扣带回(MCC)、双侧顶下小叶(IPL)和颞上回（P＜0.05 AiphaSim校正）。EFD组相较non-EFD组，ECN功能连接在MCC和右侧IPL进一步减弱。除此之外，在ESRD透析患者中，MCC功能连接强度与DST(r=0.449，P=0.003)和DSST(r=0.417，P=0.007)得分呈正相关，与TMT-B(r=-0.510，P=0.001)得分呈负相关，左侧IPL功能连接强度与TMT-A（r=-0.428，P=0.005）得分呈负相关，表明ECN内功能连接强度减弱与认知量表得分降低有关。20个ESRD随访患者中，随访后没有发现明显的ECN功能连接强度减弱和认知功能进一步损害。
　　结论:ESRD透析患者的ECN功能连接减弱，且与认知量表得分降低相关。ECN功能连接可作为一个参数用来评估和监测ESRD透析患者的执行控制功能。

目录

声明

摘要

英文缩略语名词对照表

前言

文献综述一 终末期肾病患者病理生理改变及其发生认知功能障碍危险因素和现状

文献综述二 认知功能障碍磁共振成像研究及其在终末期肾病患者中的应用

第一部分 基于VBM终末期肾病透析患者大脑灰质体积分析

材料和方法

受试者

神经心理学认知量表测试

MR成像

MR数据处理

统计学分析

结果

ESRD组与HC组间灰质体积比较

认知量表得分比较

相关性分析

随访组前后比较

讨论

第二部分 终末期肾病透析患者局部一致性和自发大脑活动异常改变及其与认知功能相关性研究

材料和方法

受试者

神经心理学认知量表测试

MRI数据采集

Rs-fMRI数据处理

统计学分析

结果

ESRD与HC组间ALFF值和ReHo值比较

认知量表得分比较

相关性分析

Follow up前后比较

讨论

第三部分 终末期肾病透析患者执行控制网络功能连接异常：静息态功能磁共振随访研究

材料和方法

受试者

神经心理学量表测试

MRI成像

图像预处理

ICA分析

统计分析

结果

讨论

全文总结

参考文献

作者简介

致谢