基于静息态BOLD-fMRI卒中后运动性失语患者脑功能可塑性的研究

摘要

本文对基于静息态BOLD-fMRI卒中后运动性失语患者脑功能可塑性进行了研究。本研究分为两个部分：
　　第一部分：基于ReHo的静息态BOLD-fMRI在卒中后运动性失语患者的研究。
　　目的：采用ReHo的方法研究卒中后运动性失语患者（发病7天内和康复1月后）和无失语患者在静息状态下局部脑区活动的差异，探讨脑卒中后运动性失语患者康复前后的脑功能区变化情况。
　　方法：失语组根据纳入标准选取12例卒中后运动性失语症患者，男性6例，女性6例，平均年龄57.75±7.71岁，其中6例患者1月后行第二次fMRI检查，男性4例，女性2例，平均年龄61.5±8.34岁；对照组10例，男性5例，女性5例，平均年龄59.2±7.08岁。静息态数据均采用西门子3.0T磁共振扫描仪进行扫描获得，应用SPM8和DPARSF软件对数据预处理，去除每一位被试的前10个时间点以保证数据的稳定性。数据处理包括时间校正、头动校正、空间标准化、消除线性趋势、消除低频漂移及高频噪声。ReHo计算是采用肯德尔系数（Kendall‘s coefficient of concordance，KCC））对团块（采用27个体素）进行时间序列变化一致性进行度量，得到每个被试的 KCC脑，然后通过对每个体素的KCC划分，把KCC脑进行ReHo图标准化，最后进行空间平滑。ReHo统计分析在REST软件里完成，对失语组和对照组患者分别行配对和两样本t检验，采用Slice Viewer生成激活图进行查看（P＜0.05，Alphasim校正，体素大小＞58 voxels）相关的脑区激活图。
　　结果：本实验经过预处理，排除2例头动过大的患者，最终得到失语组患者10例；排除3例中途退出和1例头动过大的患者，康复1月后6例失语组患者行第二次fMRI检查；对照组10例。失语组患者（发病7天内）ReHO高于对照组的脑区有左侧小脑、左侧枕叶和右侧颞中回，ReHO低于对照组的脑区有左侧前额叶内侧回、左侧额上回、左侧额中回、左侧角回、左侧顶叶、右侧枕叶、右侧角回、右侧缘上回、双侧顶上小叶和顶下小叶；失语组（康复1月后）ReHO高于对照组的脑区有左侧额下回岛盖部、左侧楔前叶、左侧中央前回、左侧顶上小叶、左侧额中回、右侧海马旁回和右侧角回，低于对照组的脑区有左侧小脑、左侧额上回、左侧内囊前肢、右侧额中回、右侧顶叶和双侧顶下小叶；失语组患者康复前后对比的ReHO结果显示，相对失语组（发病7天内）患者，激活增高的脑区为左侧中央前回和左侧顶上小叶。
　　结论：⑴左侧前额叶内侧回、左侧额上回、左侧额中回、左侧角回、左侧顶叶、右侧角回、右侧缘上回、右侧枕叶、双侧顶上小叶和顶下小叶的ReHo信号在失语组（发病7天内）减低，提示这些脑区出现了功能改变，可能与大脑局部病灶影响神经元的活动有关。⑵左侧额下回岛盖部、左侧楔前叶、左侧中央前回、左侧顶上小叶、左侧额中回、右侧海马旁回和右侧角回的ReHo信号在失语组康复1月后增高，在失语恢复期这些功能脑区神经元活性增高，可能对语言的恢复起一定的代偿作用。⑶对于卒中后运动性失语症患者，急性期出现右侧大脑半球的功能脑区激活增多，而在恢复期患者则出现左侧大脑半球病灶周围未受损脑区的激活增多，同时右侧大脑半球的激活减少，这种变化考虑失语后脑功能恢复机制是急性期以右侧大脑半球的代偿为主，恢复期以左侧大脑半球病灶周围未损伤脑区的功能重组为主，是两侧大脑半球共同作用的结果。
　　第二部分：基于FC的静息态BOLD-fMRI在卒中后运动性失语患者脑功能可塑性的研究。
　　目的：采用种子点功能连接方法分析卒中后运动性失语患者脑功能区的功能连接变化，探讨运动性失语患者脑功能区的可塑性变化机制。
　　方法：采用预处理后的数据，然后去除协变量，主要为去除头动、全脑信号、白质信号和脑脊液对低频同步振荡信号的影响。根据第一部分的结果选择左侧额中回（LMFG）后部作为感兴趣区（ROI），ROI种子点的坐标为MNI(-40，10，55)，用REST中的slice viewer生成一个覆盖58体素的Mask，然后以ROI中各体素时间信号的平均值作为ROI的时间信号，通过分析ROI与全脑各体素的时间序列得到Pearson相关图。在REST中分别采用单样本、两样本或配对t检验进行组内或组间分析，得到统计参数图叠加到REST软件中的Slice Viewer的MNI标准模板脑，生成功能连接图，查看相关强度的大小。
　　结果：静息状态下，失语组（发病7天内）与LMFG-ROI正相关的脑区有右侧额中回、右侧额下回，失语组（发病7天内）与 LMFG-ROI负相关的脑区有左侧小脑、左侧扣带回后部、左侧外囊、左侧岛叶、左侧枕叶、左侧顶上小叶；失语组（康复1月后）与LMFG-ROI正相关的脑区有左侧额中回、额下回、左侧额上回、左侧岛叶皮质、左侧内囊，失语组（康复1月后）与 LMFG-ROI负相关的脑区有左侧小脑、右侧颞叶、右侧岛叶、右侧中央后回、双侧扣带回、双侧枕叶；与对照组相比，失语组（发病7天内）与 LMFG-ROI功能连接增强的脑区有右侧岛叶、右侧额顶叶岛盖部、右侧额下回（三角部、眶部）、右侧颞上回和颞中回、右侧缘上回、右侧角回，功能连接减少的脑区有左侧扣带回后部、左侧楔前叶；与对照组相比，失语组（康复1月后）与 LMFG-ROI功能连接增强的脑区有左侧尾状核头部、左侧额中回和额下回、左侧苍白球、左侧中央前回和中央后回、左侧岛叶，功能连接减少的脑区有左侧扣带回后部、左侧小脑、右侧海马、右侧舌回、右侧枕叶、右侧楔前叶；与失语组（发病7天内）患者相比，失语组（康复1月后）功能连接增强的脑区有左侧额中回、左侧额顶叶岛盖、左侧中央前回和中央后回，功能连接减低的脑区有右侧颞上回、右侧颞中回、右侧岛叶、右侧缘上回。
　　结论：⑴对于卒中后运动性失语症患者，急性期与LMFG-ROI功能连接正相关明显的脑区在右侧大脑半球，提示这可能是大脑损伤后机体出现的代偿反应。⑵失语患者康复1月后与与LMFG正相关明显的脑区主要在病灶周围未受损脑区，提示功能脑区的代偿机制出现了转移，与ROI功能连接增强的脑区从右侧大脑半球转移到左侧大脑半球，考虑左侧半球损伤后失语的恢复机制包括急性期右侧半球功能脑区的代偿激活和恢复期左侧大脑半球病灶周围未受损脑区的激活，这也可能是大脑功能恢复的主要机制。⑶无论是失语急性期还是恢复期，均出现了左侧扣带回后部的激活减低，考虑这是卒中后运动性失语发生的关键脑区。

目录

声明

缩写词中英文对照表

前言

第一部分 基于ReHo的静息态BOLD-fMRI在卒中后运动性失语患者的研究

材料与方法

1 研究对象

2 研究方法

3 实验过程和数据采集

4 数据处理和统计分析

结果

1 完成实验患者资料

2 失语组康复前后NIHSS评分和失语指数的对比

3 失语组（发病7天内）与对照组比较的ReHO差异

4 失语组（康复1月后）与对照组比较的ReHO差异

5 失语组康复前后对比的ReHO差异

讨论

1 静息态功能磁共振ReHo的意义

2 失语组（发病7天内）较对照组的ReHo改变及意义

3 失语组（康复1月后）较对照组的ReHo改变及意义

4 失语组康复前后的对比

第二部分 基于FC的静息态BOLD-fMRI在卒中后运动性失语患者脑功能可塑性的研究

材料与方法

1 研究资料、实验设计、实验过程、成像参数和fMRI数据预处理

2 感兴趣区的选择(Region of Interest，ROI)

3 功能连接分析

4 统计分析

结果

1 失语组（发病7天内）与LMFG-ROI的功能连接

2 失语组（康复1月后）LMFG-ROI的功能连接

3 失语组（发病7天内）LMFG-ROI功能连接与对照组比较的差异

4 失语组（康复1月后）LMFG-ROI功能连接与对照组比较的差异

5 失语组康复前后LMFG-ROI功能连接对比的差异

讨论

1 静息态功能磁共振FC的意义

2 失语组发病7天内和康复1月后与LMFG-ROI功能连接改变的意义

3 失语组（发病7天内）LMFG-ROI功能连接与对照组比较改变的意义

4 失语组（康复1月后）LMFG-ROI功能连接与对照组比较改变的意义

5 失语组康复前后LMFG-ROI功能连接改变的意义

结论

研究不足和进一步研究

参考文献

文献综述(Review):失语症脑功能可塑性的研究技术进展

附录语言-认知障碍评定系列表

致谢

作者简介

导师评阅表