基于ALFF与图论分析法的静息态功能磁共振成像在无灶性癫痫患者中的应用研究

摘要

研究目的：采用静息态功能磁共振（ resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI）低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）和图论复杂网络分析法（graph theory analysis，GTA），对无灶性癫痫（non-lesional epilepsy， NLE）患者在静息态下大脑神经元异常自发活动和大脑网络空间拓扑学属性的异常改变进行研究，以提高对NLE患者病理生理学机制的理解。
　　研究方法：对42例无灶性癫痫患者（NLE组）和42例年龄、性别相匹配的健康志愿者（HC组）进行静息态功能磁共振扫描。数据处理包括：（1）采用软件静息态功能数据处理助手（data processing assistant for resting-state fMRI，DPARSF）对数据进行预处理后，利用REST软件计算0.01~0.08Hz频段下的ALFF及fALFF值，以及slow-4（0.027~0.073Hz）和slow-5（0.01~0.027Hz）频段下的ALFF值，利用SPM8对ALFF、fALFF进行双样本t检验，比较NLE组与HC组之间大脑自发活动的差异；利用SPM8的混合设计方差分析（ANOVA）比较NLE组和HC组大脑低频振荡信号的频段效应、组间效应以及两者的交互效应，并分别比较slow-4频段和slow-5频段的NLE组与HC组ALFF值的差异。（2）应用脑网络分析与可视化软件包Gretna与Brain Net Viewer，以自动化解剖标记脑区（automated anatomical landmarks，AAL）为模板，构建出功能连接网络，计算不同网络稀疏度下的拓扑学参数指标，并对各指标进行组间双样本t检验（P<0.05）。
　　研究结果：（1）NLE组ALFF值在左侧颞中回较HC组增高；左侧前扣带回、左侧眶部额下回、右侧小脑后叶、右侧岛叶和右侧顶上回较HC组减低；fALFF值在双侧颞中回、左侧角回较HC组增高；右侧楔前叶、右侧顶下小叶较HC组减低（P<0.05， AlphaSim校正）。分频段ALFF组间主效应结果与经典频段ALFF结果基本一致。频段间效应显示slow-4频段与slow-5频段相比，双侧脑干、右侧小脑下叶、右侧小脑后叶、左侧颞上回、左侧颞下回ALFF值增高；右侧额叶直回、右侧眶部及三角部额下回、右侧枕叶舌回、右侧枕下回、左侧额上回、左侧颞中回、左侧颞上回、左侧楔叶、双侧楔前叶ALFF值减低（P<0.05，AlphaSim校正）。
　　（2）图论网络分析显示NLE组和HC组的功能连接网络均具有“小世界”属性，γ和λ均随着稀疏度的增加而逐渐减低，γ明显大于1而λ接近于1，但两组间的γ和λ值并无统计学差异。在阈值范围内，NLE组仅有聚类系数（clustering coefficient，Cp）明显低于HC组，有统计学差异。此外，两组路径长度（path length，Lp）、全局效率（global efficiency，Eglob）、局部效率（local efficiency，Eloc）等全局指标的曲线下面积均无统计学差异。节点水平分析结果显示双侧背外侧额上回、双侧内侧额上回、双侧顶下小叶、左侧额中回的节点效率减低，左侧角回的节点效率增加。双侧背外侧额上回、双侧内侧额上回、左侧额中回节点的度属性减低，左侧角回、左侧颞极的度属性增加（P<0.05）。
　　研究结论：（1）NLE患者ALFF、fALFF值增加的区域主要位于颞叶，与癫痫放电的起源、传播密切相关，ALFF、fALFF值减低的脑区大部分位于DMN相关脑区，提示其正常功能受到一定程度的抑制或破坏；fALFF与ALFF相比能够较好的抑制脑室、脑池旁的噪声，发现异常大脑活动的准确性更高。分频段ALFF结果表明大脑内部神经元的自发活动存在广发异常改变，部分脑区的自发活动与频率改变有关， slow-4、slow-5频段能够互相补充的发现异常活动的脑区。
　　（2）NLE患者大脑拓扑学改变仍符合小世界网络属性，但其内部特性有所改变，聚类系数明显降低，路径长度轻度增加，γ值轻度减低，λ轻度增加。这些指标的异常提示癫痫患者小世界网络功能紊乱，局部处理信息的能力下降。节点水平多个脑区节点效率及节点度属性发生异常改变，可能与癫痫患者的临床症状有一定关联。

目录

前言

第一部分静息态低频振幅（ALFF）、低频振幅分数（fALFF）及分频段低频振幅在无灶性癫痫患者中的初步研究

1引 言

2 对象与方法

2.1研究对象

2.2研究方法

3结 果

3.1一般资料比较结果

3.2 NLE组和HC组ALFF、fALFF双样本t检验结果

3.3两因素水平重复方差分析分频段ALFF结果

4讨 论

4.1ALFF、fALFF结果分析

4.2分频段ALFF结果分析

第二部分无灶性癫痫患者脑功能网络拓扑学属性的初步研究

1引 言

2 对象与方法

2.1研究对象

2.2研究方法

3 结果

3.1一般资料比较结果

3.2全脑水平拓扑学指标改变

3.3节点水平拓扑学指标改变

4 讨 论

总结

参考文献

综 述 BOLD-fMRI在癫痫中的研究进展

附录：缩略词表

攻读学位期间发表的学术论文

致谢