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NEUROLOGY经典:儿童多发性硬化(MS)患者认知下降与后侧脑损伤的关联
发布者:admin 发布时间:2019/6/9

来自意大利佛罗伦萨大学的Filippi等研究者在Neurology杂志发文,通过联合结构和功能影像数据探讨了儿童多发性硬化(MS)患者认知功能损伤的机制。

方法:

     纳入35儿童MS16性别、年龄相匹配的健康对照,扫描序列:包括双回波序列、DTI、3D-T1Rs-fmri序列。儿童MS患者存在2个(或以上)神经心理学异常得分则被认为存在认知功能损伤。

结果:

     16名儿童MS45%)被纳入为认知损伤组(CI。与认知功能完好组(CP)相比,CI组灰、白质的T2病灶发生率更高,脑灰、白质萎缩和DTI参数异常更为明显,且大部分位于颞叶近中线的后脑区域(楔前叶、后扣带回和胼胝体)。与健康对照组(HC)比较,CI组的楔前叶功能连接(FC)下降,而CP组的前扣带回FC升高。多变量模型显示出扣带回和胼胝体异常的DTI参数,以及楔前叶异常的FC与认知损伤表现出很强的相关(C-index =0.99)。

 

结论:

    儿童MS的认知下降与默认网络(DMN)后核心脑区的结构和功能异常有关联。

      高达10%的多发性硬化(MS)患者在儿童时期首次发作。与成人MS相比,儿童MS由首发过渡到继发进展型以及永久性残疾的过程更为平缓,所需的时间更长。既往研究表明:导致儿童MS发病的因素包括脑灰质(GM)结构和功能完整性的损伤。大部分儿童MS患者存在认知下降的表现,除了记忆力,注意力和执行功能外,还包括语言能力的下降。然而,导致该群体认知功能障碍的相关因素仍有待探讨。既往研究表明,与CP组儿童MS患者相比,CI组的丘脑和胼胝体萎缩程度更为明显。执行力的下降程度与丘脑和额叶的萎缩程度相关,而认知速度和数学执行能力的下降与胼胝体损伤有关。

    为了提高对儿童MS患者认知功能障碍以及其严重程度相关机制的理解,研究人员基于体素水平对结构MRI进行分析,并根据患者的认知表现,确定灰、白质脑区的损伤模式。之前静息态功能研究表明:成年MS患者的认知下降与默认模式网络(DMN)的损伤有关。因此本研究拟进一步探讨儿童MS患者DMN内功能连接的异常。

 

方法

被试:

    纳入35名复发-缓解型儿童MS患者(RRMS)和16名性别、年龄相匹配的右利手健康对照(HC)。纳入的被试需至少3个月内无复发及类固醇治疗史。排除标准还包括:有抗抑郁药服用史,精神药物治疗史,或有重大医学疾病、神经系统疾病或精神疾病史。

 

临床和神经心理学评估:

    所有患者进行神经系统检查,包括扩展残疾状况评估量表(EDSS),以及使用儿童神经心理学评估量表(BNBC。 BNBC包括以下内容:

1)认知功能相关IQ测试

2)语言学习和延迟回忆测试(SRT,SRT-Delayed

3)视觉空间学习和延迟回忆测试(SPART,SPART-Delayed

4)符号数字测试和追踪测试(TMT-ATMT-B

5)改良版卡片挑拣测试

6)语义表达、语言流畅度测试;

7)词组理解测试。被试存在2个(或以上)量表得分异常表现被归类为认损伤组。

 

MRI采集

    使用3.0T MRI扫描仪,收集以下序列:T2*加权回波平面成像;RS-fMRI;双回波涡轮自旋回波; 3D-T1加权回波;DTI序列(含35个梯度方向)。总持续时间约为35分钟。

MRI后处理和统计分析:

1) 使用Jim软件测量T2T1病灶体积。

2) 制作病灶概率分布图LPM),并进行CPCI组间比较(双样本t检验)。

3使用SPM8软件中的VBM分析GMWM组间差异,并将年龄,性别和颅内容积(ICV)作为协变量分析。使用线性回归方法将差异脑区与神经心理学评分和其他MRI变量(T2T1病灶体积)进行相关性分析。

4) 使用TBSS分析脑白质扩散张量的组间差异,包括各向异性分数(FA),平均扩散系数(MD),轴向扩散系数(AD)和径向扩散系数(RD。通过FSL提供的“randomize”进行非参数检验。使用非参数统计分析DTI参数与临床参数、神经心理学量表之间的相关性。

5) 使用SPM8完成fMRI数据的预处理。使用GIFT软件进行独立成分分析。通过GIFT中提供的DMN模板,提取被试的默认网络成分。将单样本t检验统计后的结果作为mask进行组间比较。使用线性回归模型评估DMN中异常的FC与临床参数、神经心理学量表和其他MRI变量之间的相关性。

6) 为了共同分析结构和静息态功能MRI的结果,研究人员建立多参数模型来确定哪些方法的显著性结果可用于预测患者的认知障碍情况。作者采用随机森林(RF)方法,根据MRI变量的重要性(预测结果的能力)对MRI变量进行排名。

 

结果:

1) 临床,神经心理学和常规MRI评估:

    儿童HCMS患者在年龄、性别无统计学上差异。16名儿童MS患者(45%)被纳入CI组。CICP组在年龄,疾病持续时间,EDSS评分,T2 病灶体积,T1 病灶体积和ICV无统计学上差异。CP组神经心理学测试的中位数为0(范围=0-1,其中0反映无认知损伤)。CI组的神经心理学测试的中位数为3(范围=2-9)。儿科MS患者的检查。10名(31%)名儿童MS患者显示较低的IQ评分(70-90),包括5名(28%)患者和5名(36%)CI患者。认知损伤最常累及的是空间和言语记忆能力(占所有患者17.6%,占CP患者1%,占CI患者37.8%,语言能力(占所有患者11.5%,占CP患者6.6%,占CI患者17.8%)和注意力(占所有患者8%,占CP患者1%,占CI患者15.3%)。
2
LPMp<0.001,uncorrected

CP组相比,CI组右侧丘脑,胼胝体干、压部和双侧顶-枕叶白质区发生T2病灶的概率升高。(图1

3)灰质萎缩(p<0.001,uncorrected

CP组相比,CI组右侧楔前叶、左侧颞中回体积减少。

HC、CP组比较,CI组右侧楔前叶体积减少。(图1

4)白质萎缩(p<0.001,uncorrected

HC组相比,MS患者右侧上纵束(SLF)和左侧下纵束(ILF)白质体积减少。

HC组相比,CI组胼胝体压部,右侧SLF、左侧楔前叶旁白质和左侧ILF体积减少。

HC组相比,CP组无白质体积差异。

CP组相比,CI组胼胝体压部,后扣带回,左侧海马旁,双侧楔前叶旁白质和双侧SLF存在白质体积减少。

联合分析显示,HC、CP组相比,CI组胼胝体压部,后扣带回和左侧楔前叶旁白质体积减少(图1)。

 1 CP组比较,CI组存在更高的发生病变的概率,表现为灰质(GM)(青色色标)(顶行)和白质(WM)(黄色色标度)(中间行)萎缩和T2病变(粉红色)(底行),叠加至高分辨率T1加权模板(p<0.001, uncorrected,团块>5个体素)。

 

5) TBSS

HC相比,儿童MS患者脑白质多个脑区FA值降低,以及胼胝体压部、顶-枕叶白质的RD值升高。MD值及AD值无统计学差异。

HC组比较,CPDTI参数无统计学差异,CIFA值和RD有统计学差异,累及胼胝体,扣带回,穹窿和顶-枕叶白质区。

CP组比较,CI组胼胝体压部和扣带回的FA值减低、RD值升高,以及双侧顶-枕叶白质区的FA值减低。(图2

团块以红-黄色显示FA值的减低和RD值的升高(p<0.01,FWE校正)。

 

6) 默认网络FC分析

    提取所有被试与DMN模板相关性最高的成分(R2=0.34)。

HC相比,儿童MSDMN后侧脑区的FC减低,(右侧楔前叶MNI坐标位置: 24, 269,33t= 3.76, k =16;右侧角回,MNI: 42, 258, 42;t=4.76, k=24)。

HC组相比,CP组的右侧角回的FC减低,(MNI: 42, 258, 38; t=4.7, k=11)。

HC组、CP组比较,CI组的右侧楔前叶的FC减低,(MNI: 24, 267, 38; t=3,k =13)。

HC组、CI组比较,CP组的右侧前扣带回的FC升高,(MNI:3, 11, 46; t=3.3, k=5)。(图3

3  A图显示ICA提取与默认模式网络(DMN)最高的空间相关性的独立成分。

        B图显示研究中DMN的静息态功能连接(FC)的组间差异:

    1)与HC组相比,CP组的右侧角回的FC减低;

    2)与HC组、CP组比较,CI组的右侧楔前叶的FC减低;

    3)与HC组、CI组比较,CP组的右侧前扣带回的FC升高。

 

7) 相关分析

左侧丘脑、右侧楔前叶、左侧楔前叶旁白质以及胼胝体压部萎缩程度与T2 病灶体积,T1病灶体积和神经心理学量表分数呈显著相关。右侧楔前叶及右侧角回静息功能连接与神经心理学量表分数呈显著相关。(1)

 1 儿童MS局部结构和功能差异脑区与神经心理学量表和T2、T1病灶体积的相关性(p <0.001,未校正)

8) 多模态分析

多变量模型显示扣带回FA、胼胝体MDRD、右侧楔前叶的FC值可预测MS患者认知的下降,C-index0.99(高度准确)。

 

一句话总结:

    作者通过联合结构和功能影像数据,发现了儿童MS患者灰质、白质结构及默认网络脑区FC均存在异常,且异常结果与其认知下降相关。(简单的方法,有针对性的分组,同样也能达到发好文章的效果)。

 

原文:

Posterior brain damage and cognitive impairment in pediatricmultiple sclerosis

MA Rocca, M Absinta, MP Amato, L Moiola, A Ghezzi - Neurology

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