基于图论的胶质瘤患者脑结构网络分析

摘要

背景胶质瘤是颅内十分常见的恶性肿瘤,具有很强的侵袭性,既往研究表明胶质瘤的存在不仅会对病变周围造成损害,还会对肿瘤范围以外的其他远隔部位造成功能损害。对大脑网络的研究,可帮助临床医师对胶质瘤患者的手术预期及预后作出更精准的判断。目的研究不同部位胶质瘤患者脑网络拓扑属性的改变,探讨由肿瘤病变引起与大脑功能变化相关的结构网络重塑。方法纳入解放军总医院第一医学中心神经外科2018年1月-2020年12月收治的113例胶质瘤患者,采集所有受试者核磁共振扫描的弥散张量成像后,采用Mrtrix3软件对数据进行处理并构建大脑结构网络,通过GRETNA软件基于图论方法计算网络拓扑属性,观察不同位置肿瘤对脑结构网络的影响。结果额叶、颞叶、顶叶胶质瘤三组间的全局最短路径长度(the shortest path length,Lp)、聚类系数(clustering coefficient,Cp)、全局网络效率(network efficiency,Eg)、局部效率(local efficiency,Eloc)表现出现统计学差异,与额叶、颞叶胶质瘤组相比,顶叶胶质瘤组的全局拓扑属性表现为升高(P<0.05),与其他脑区节点网络属性指标相比,肿瘤所在脑区的节点介数中心性(betweenness centrality,NBc)、度中心性(degree centrality,NDc)、全局效率(nodular global efficiency,NEg)升高,节点最短路径长度(nodular shortest path length,NLp)下降,差异有统计学意义(P<0.05)。结论不同脑叶位置胶质瘤的网络拓扑属性发生了变化,全局属性和局部节点属性均表现出脑结构网络连接性改变。