截肢后腦可塑性的磁共振成像研究.pdf

1、目的：
　　越來越多的證據已經證實一側肢體的截肢或傳入神經阻滯能夠誘發(fā)軀體感覺及運動皮層發(fā)生結構和功能性改變。先前已經有研究發(fā)現當機體受到嚴重損傷時（例如肢體缺失），可以導致神經系統(tǒng)發(fā)生功能及結構的重組。以往的fMRI及DTI研究表明截肢患者在肢體缺失后大腦的初級感覺及初級運動皮層功能激活增強，同時聯(lián)系雙側感覺運動區(qū)的白質纖維完整性下降，據此可推測截肢患者功能改變和結構改變之間存在一定的聯(lián)系。然而之前的研究主要針對上肢截肢患者，并

2、且未區(qū)分截肢早、晚期的大腦可塑性差異。因此，在無幻肢痛的長期下肢截肢患者中，大腦結構的重組程度目前尚不清楚。我們假設下肢截肢后能夠引起特定腦區(qū)的結構及功能重組，其中包括因截肢后患者運動行為改變所引起的視覺運動腦區(qū)的改變?；诖思僬f，本研究擬采用基于表面形態(tài)學及感興趣區(qū)分析的方法，在前人研究基礎上將大腦皮質和皮層下白質(White Matter，WM)結合起來，進一步探究下肢截肢后大腦發(fā)生可塑性的具體腦區(qū)以及可塑性程度，為肢體損傷后的大腦

3、重組提供一些新的證據。
　　方法：
　?。ㄒ唬┫轮刂蟠竽X灰、白質的可塑性研究
　　1.受試者一般資料共納入17名成年右下肢截肢患者（截肢組）和18名健康志愿者（正常對照組），兩組受試者間的年齡、性別及受教育程度無明顯差異，分別采集臨床基本資料。
　　2.MRI數據采集和處理通過3.0T MR采集常規(guī)T2WI圖像以排除明顯腦部器質性病變，并采集3D-T1WI高分辨率結構像以及彌散張量成像(Diffusion T

4、ensor Imaging，DTI)數據。各區(qū)域大腦可塑性的代表特征用皮質厚度和白質纖維束的部分各向異性(Fractional Anisotropy，FA)來表示。
　　3.統(tǒng)計分析采用SPSS18.0軟件對兩組受試者年齡、受教育程度進行雙樣本雙樣本t檢驗，對性別進行x2檢驗。使用FSL中的“randomize”軟件來比較截肢患者及正常對照組間的FA值差異，對結果進行錯誤發(fā)現率(False Discovery Rate，FDR)多

5、重比較校正(P＜0.05，集群閾值t＞3)。使用FreeSurfer進行皮質厚度分析，來構建大腦解剖表面模型，并測量各感興趣區(qū)平均皮質厚度，對兩組間進行雙樣本≠檢驗（P＜0.005，未校正）。最后使用偏相關分析探索WM和灰質(Grey Matter，GM)改變之間的關系。
　?。ǘ┫轮刂颊咭曈X運動區(qū)的大腦皮質漸進性變薄
　　1.受試者一般資料共納入48名單側下肢截肢的成年患者（截肢組）和48名正常志愿者（正常對照組）參

6、與本項研究。兩組受試者在年齡、性別及受教育程度上相匹配。
　　2.MRI數據采集和處理通過3.0T MR采集常規(guī)T2WI以排除明顯器質性改變，并采集3D-T1WI高分辨率結構像。皮質厚度的計算是由白質表面軟膜的表面上的最近點，到從這一點回到白色物質表面上的最近點的平均距離表示。對于每個視覺區(qū)域，我們分別計算單側大腦的皮質厚度，用平均值作為大腦的指標變化。
　　3.統(tǒng)計分析采用SPSS18.0(version18.0，Chic

7、ago，USA)軟件對兩組受試者年齡、受教育程度進行雙樣本雙樣本t檢驗，對性別進行x2檢驗。將兩側大腦半球的同源區(qū)域合在一起，共同計算各視覺亞區(qū)的平均皮質厚度。將年齡和性別作為協(xié)變量使用多變量協(xié)方差分析(Multiple Analyses of Covariance，MANCOVAs)檢測截肢組與正常對照組之間皮質厚度差異。使用多元方差分析(Mixed-model MultivariateAnalysis of Variance，MAN

8、OVA)將截肢側（左側vs.右側）和截肢部位（經股骨vs.經脛骨）作為組間因素，年齡和性別作為協(xié)變量，對不同情況下的皮質厚度進行測量比較，以此探索混雜變量對截肢患者成像數據的影響。
　　結果：
　?。ㄒ唬┫轮刂蟠竽X灰、白質的可塑性研究
　　1.一般資料兩組受試者年齡、性別、受教育程度無顯著性差異;
　　2.相比于正常對照組，截肢患者在不同區(qū)域均表現出皮質變薄的趨勢(P＜0.005，未校正)，其中最明顯的區(qū)域在

9、左側前運動皮層(Premotor Cortex，PMC)。其他區(qū)域，如雙側枕葉、右側枕顳葉交界處、中央前回、楔前葉、左側頂下小葉以及眶額葉皮層也發(fā)現有皮質厚度減低區(qū);
　　3.截肢組與正常對照組相比，在右側上輻射冠和右側顳葉、左側前運動皮層下的白質區(qū)域發(fā)現有FA值的減低。同時，這些區(qū)域的白質纖維束成像發(fā)現連接雙側前運動皮層的連合纖維存在顯微結構的變化;
　　4.在截肢患者中，感興趣區(qū)的皮質厚度與通過概率性擴散纖維示蹤成像(P

10、robabilistic Diffusion Tractography，PDT)生成得到的DTI參數之間并沒有發(fā)現顯著性關聯(lián)。然而偏相關分析顯示，下額枕束(Inferior Frontooccipital Fasciculus，IFOF)的FA值與截肢時長呈顯著的負相關（ρ=-0.55，P=0.03）。
　?。ǘ┫轮刂颊咭曈X運動區(qū)的大腦皮質漸進性變薄
　　1.一般資料兩組受試者在年齡、性別及受教育程度上無明顯差異;

11、r>　　2.與正常對照組相比，截肢患者在V5/MT+區(qū)表現出明顯的皮質厚度減低(P=0.03)，并且在V3d區(qū)也有皮質厚度減低的趨勢（P=0.055）。而在其他視覺亞區(qū)，兩組之間并沒有明顯差異;
　　3.在截肢患者中，不同的截肢水平之間也沒有發(fā)現皮質厚度的差異，但是V5/MT+區(qū)的皮質厚度與截肢時間長度呈明顯的負相關（ρ=-0.37，P=0.01）。
　　結論：
　　1.本項研究結合了高分辨率大腦結構MRI和DTI技術