特发性全身性癫痫静息态fMRI功能连接研究

摘要

目的:运用优化的基于体素的形态学测量(OVBM)方法分析特发性全身性癫痫(IGE)和正常人全脑灰质密度的差异,并对静息态功能磁共振成像(fMRI)数据采用种子点功能连接方法(Fc)研究IGE患者与正常人各灰质密度异常脑区之间和脑默认网络(DMN)各节点之间功能连接状态的差异。
　　 材料与方法:选择IGE患者28例,正常对照25例,采用GE3.0T HDX超导型磁共振扫描仪对所有被试进行全脑高分辨力解剖像和静息态fMRI扫描。应甩Matlab、AFNI软件进行数据预处理和统计分析。全脑高分辨力解剖像预处理包括空间标准化、灰白质分割和平滑处理,采用双样本t检验,比较IGE组与正常对照组两组间全脑灰质结构的差异。将P<0.005,像素簇(cluster)大小超过200个体素的脑区作为有统计学差异的脑区,得到统计差异图。静息态fMRI数据预处理包括时间校正、头动校正、空间标准化、空间平滑、去线性漂移和低通滤波,依据OVBM组分析的结果提取种子点,计算各种子点之间的功能连接系数,分别采用单样本和双样本t检验进行组内和组间分析,显示IGE组和正常对照之间灰质密度异常脑区之间功能连接的差异。DMN种子点选取13个脑区,用Matlab软件分别计算两组内各种子点之间的功能连接系数,分别采用单样本和双样本,检验进行组内和组间分析。
　　 结果:与正常对照相比,IGE患者显示双侧大脑半球广泛脑区的灰质密度减少,包括:双侧扣带回、双侧额中回、右侧额上回、右侧额叶直回、右楔叶、左侧尾状核头。与正常对照相比IGE患者灰质密度增加的区域包括左侧颞上回、左侧屏状核、右侧豆状核。
　　 与正常对照相比,IGE患者左侧颞上回与右侧扣带回、右侧豆状核与左侧尾状核头之间的正相关功能连接增强,左侧额中回与左侧尾状核头、左侧额中回与右侧额上回(c)、右侧额中回与左侧尾状核头、右侧额中回与右侧额上回(c)之间的正相关功能连接减弱。
　　 与正常对照相比,IGE患者右侧额上回(a)与右侧额叶直回、右侧额上回(b)与右侧额中回、右楔叶与左侧扣带回、右楔叶与右侧豆状核、右侧额中回与左侧屏状核、右侧额中回与右侧豆状核之间的负相关功能连接增强,右楔叶与右侧扣带回、右侧扣带回与左侧尾状核头、左侧扣带回与左侧尾状核头之间的负相关功能连接减弱。
　　 正常对照组DMN各节点之间连接系数为正,以后扣带回皮层(PCC)和腹侧前额叶内侧皮层(vMPFC)之间连接系数最大(0.19926)；IGE组DMN各节点之间连接系数有正有负,其中右侧额上回(R.Sup.F)和左侧海马旁回(L.PHC)、vMPFC和左侧顶叶皮层(L.LatP)之间连接系数为负,其余各节点之间连接系数为正；与正常对照相比,IGE患者正相关连接脑区之间连接系数减小。
　　 结论:
　　 1、IGE患者出现全脑广泛脑区灰质密度减少,包括双侧扣带回、双侧额中回、右侧额上回、右侧额叶直回、右楔叶、左侧尾状核头；IGE患者亦存在灰质密度增加的脑区,包括左侧颞上回、左侧屏状核和右侧豆状核,说明长期的痫样放电可导致脑灰质结构的改变。
　　 2、多个ROI的Fc方法分析显示与正常对照组相比IGE患者上述各脑区之间出现功能连接状态的改变,提示这些脑区可能与IGE的发生和发展有关。
　　 3、静息状态下正常人DMN各脑区之间为正性功能连接,说明DMN是一个有组织的网络,网络内各脑区协同作用共同维持人脑静息状态下对内外环境的监测及自我意识。
　　 4、IGE患者DMN存在异常,网络内各脑区之间连接程度减低,说明痫样放电造成了DMN的损害,可能是癫痫患者存在认知功能障碍的因为之一。