杜兴型肌营养不良症双侧感觉运动区的静息态功能磁共振变化

论文摘要

目的:杜兴型肌营养不良症( Duchenne muscular dystrophy,DMD)是一组X染色体连锁隐性遗传病,患病率为活产男婴的1/3500,是人类第二常见隐性遗传病。此疾病主要表现为儿童期起病的进行性肌无力、肌萎缩,常伴有认知障碍等中枢神经系统合并症。DMD是抗肌萎缩基因(dystrophin gene)突变的结果,导致其表达的抗肌萎缩蛋白异常,抗肌萎缩蛋白在许多组织中有表达,主要位于骨骼肌肌纤维膜内表面,在中枢神经系统大脑皮层的锥状神经元、海马及小脑的Purkinje细胞有表达。而关于mdx模型(缺乏dystrophin或dystrophin处于非功能状态的小鼠模型)的皮质脊髓系统的组织结构研究显示感觉运动皮层神经元数量和密度少于对照组。迄今为止,很少关于DMD患者的大脑的影像学研究,先前的DMD患者及mdx模型的头颅MRI研究肉眼未见明显大脑结构异常。关于10例DMD患儿及17例成人对照组的PET研究显示右侧感觉运动皮层葡萄糖代谢减低。经颅磁刺激研究显示,DMD患者左侧运动皮层的兴奋性减低。与PET相比,功能磁共振(fMRI)对身体无放射性更适用于儿童研究。静息态fMRI的低频振荡信号能够反映大脑的自发活动。静息态fMRI不需要任何认知任务在儿童研究中很容易实现。很多研究发现低频振荡信号在双侧感觉运动区间存在很高的功能连接,且感觉运动区内部的信号活动保持很高的同步一致性。本研究主要应用静息fMRI技术局部一致性分析方法分析DMD患者双侧感觉运动皮层内部的低频振荡信号及区域之间的功能连接特点。方法:采用德国西门子1.5T MRI扫描机采集了9例DMD患儿(7.6~14岁)及13例相应年龄正常对照组(7.9~13.5岁)头颅静息fMRI的BOLD数据,扫描参数为TR/TE 2000/40 ms ,共20层,轴面,层厚5.0mm,层间距1.0mm, FOV 220mm×220mm,翻转角90o ,矩阵64×64,扫描时间390 s(195个时间点)。然后用SPM2(Statistical Parametric Mapping,http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)软件进行数据预处理,包括层面时间校正,头动校正,空间标准化(最小体素大小为3×3×3 mm~3)。选择头动参数平动小于2mm,旋动小于1度的研究对象继续分析。用静息态fMRI软件包进行去线型趋势和低通滤波后,对预处理后数据计算全脑ReHo值,每个个体体素ReHo值除以个体大脑脑内均值得到ReHo图,然后进行高斯核(Gaussian kernel)的全宽半高(FWHM)为8mm的空间平滑以减低空间噪声。提取AAL模板的双侧感觉运动皮层和辅助运动区作为感兴趣区,做双样本t检验比较两组在此感兴趣区内ReHo的差异。然后提取双侧感觉运动皮层ReHo减低的区域作为感兴趣区做时间序列上的功能连接分析。结果:结果显示8例DMD患者(9.4±1.5岁)与正常对照组(9.7±1.3岁)相比,两样本t检验结果显示,在p<0.05, |t|>2.093,最小体积大于810mm~3校正后显示双侧感觉运动皮层内部的低频振荡信号的局部一致性活动减低。功能连接分析结果显示DMD患儿ReHo值降低的双侧感觉运动皮层之间的功能连接性减低(P=0.035)。结论:本研究首次将fMRI应用于DMD研究,分析静息状态下DMD患儿双侧感觉运动区内部及区域间的自发低频振荡信号特点。DMD组双侧感觉运动区内ReHo值较正常对照组减低,而且双侧感觉运动区ReHo值减低区域之间的功能连接减低,此结果提示DMD患者双侧感觉运动皮层内及两区域间的大脑自发的低频振荡信号的同步一致性减低,也就是说DMD患者双侧感觉运动皮层静息状态下的兴奋性减低。这与先前研究DMD患者右侧感觉运动区葡萄糖代谢减低及左侧感觉运动皮层兴奋性减低的结果相似。这可能是与DMD感觉运动皮层结构和功能变化有关。先前关于mdx模型的感觉运动皮层组织结构研究显示所标记的神经元数量和密度较少。DMD患者双侧感觉运动皮层内及皮层间大脑自发的低频振荡信号的同步一致性减低,可能提示DMD患者中枢神经系统自发活动的减低与四肢进行性肌无力肌萎缩有一定的相关关系。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 研究论文 杜兴型肌营养不良症的双侧感觉运动区的静息态功能磁共振变化
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 附图
• 附表
• 讨论
• 参考文献
• 综述 杜兴型肌营养不良症中枢神经系统的结构功能变化
• 致谢
• 个人简历