早產(chǎn)兒靜息態(tài)功能磁共振ALFF隨訪分析*

廣東省深圳市兒童醫(yī)院放射科(廣東 深圳 518038)

王宏偉 向 葵 干蕓根

早產(chǎn)兒靜息態(tài)功能磁共振ALFF隨訪分析*

廣東省深圳市兒童醫(yī)院放射科(廣東 深圳 518038)

王宏偉 向 葵 干蕓根

目的探討靜息態(tài)功能磁共振ALFF分析在早產(chǎn)兒腦發(fā)育的應(yīng)用價(jià)值。方法對(duì)25例早產(chǎn)兒在生后6個(gè)月時(shí)行MR檢查，并按年齡匹配原則招募21例正常嬰兒進(jìn)行MR檢查以建立MR數(shù)據(jù)正常對(duì)照組，MR檢查包括fMRI，3D-T1WI。采用低頻振幅(ALFF)算法觀察和比較早產(chǎn)兒在生后6個(gè)月不同大腦區(qū)域 ALFF的變化。結(jié)果和正常對(duì)照組相比，在小腦后葉、額葉和上輔助運(yùn)動(dòng)腦區(qū)功ALFF減弱，早產(chǎn)兒6個(gè)月隨訪組在顳上回和前扣帶回腦區(qū)ALFF增強(qiáng)。結(jié)論早產(chǎn)兒生后的腦發(fā)育過(guò)程與正常足月兒的發(fā)育過(guò)程不同，影響這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的成熟，在顳上回和前扣帶回腦區(qū)ALFF活動(dòng)增強(qiáng)提示早產(chǎn)兒腦內(nèi)可能存在調(diào)整效應(yīng)。

早產(chǎn)；靜息態(tài)功能性磁共振成像；低頻振幅

早產(chǎn)是當(dāng)今公共健康的一個(gè)主要問(wèn)題，多達(dá)1/3的早產(chǎn)兒于幼兒期即出現(xiàn)認(rèn)知障礙[1]，早產(chǎn)也影響大腦皮層的發(fā)育過(guò)程[2]。研究表明很多早產(chǎn)兒在青少年時(shí)的大腦功能是正常的，表明在早產(chǎn)兒的腦功能發(fā)育過(guò)程中存在著調(diào)整過(guò)程，但到目前為止腦發(fā)育調(diào)整的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制仍未明確[3]。Raichle等發(fā)現(xiàn)人腦的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，在腦靜息狀態(tài)下依然存在，并認(rèn)為其與廣泛神經(jīng)類疾病相關(guān)，然而多數(shù)研究對(duì)象是已表現(xiàn)出病癥的學(xué)齡期兒童或成人[4]。靜息態(tài)功能磁共振成像(restingstate function magnetic resonance imaging，RS.fMRI)是無(wú)創(chuàng)性檢查技術(shù)，可以探測(cè)靜息時(shí)腦的自發(fā)活動(dòng)狀態(tài)。低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF)算法可以檢測(cè)靜息狀態(tài)下腦神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)的強(qiáng)度。本研究以25例早產(chǎn)兒為研究對(duì)象，在生后6個(gè)月進(jìn)行RS.fMRI隨訪掃描，采用ALFF算法，探測(cè)靜息狀態(tài)下腦神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)的強(qiáng)度變化，并與正常對(duì)照組比較分析腦神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)的差異及意義。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象收集25例2013年1月至2014年6月來(lái)我院進(jìn)行MR檢查6個(gè)月大的早產(chǎn)兒作為隨訪組(P組)，這些早產(chǎn)兒胎齡＜37周，無(wú)宮內(nèi)發(fā)育遲緩，無(wú)先天性畸形，無(wú)產(chǎn)時(shí)窒息、顱內(nèi)出血等嚴(yán)重并發(fā)癥，生命體征平穩(wěn)。按年齡匹配原則招募21例正常嬰兒進(jìn)行MR檢查作為正常對(duì)照組(N組)。對(duì)照組納入標(biāo)準(zhǔn)為神經(jīng)發(fā)育學(xué)正常且出生時(shí)為足月兒，無(wú)產(chǎn)時(shí)、產(chǎn)后并發(fā)癥及影響發(fā)育的相關(guān)疾病。

1.2 MR檢查包括3D-T1加權(quán)成像和 RS.fMRI。3D-T1加權(quán)成像參數(shù)：TR1900ms，TE2.92ms，翻轉(zhuǎn)角7度。掃描視野 192mm×220mm，矩陣448×512，層數(shù)96。Rest-fMRI掃描參數(shù)：TR2000ms，TE30ms，翻轉(zhuǎn)角90度，視野220mm×220mm，矩陣64×64，層厚3mm。RS.fMRI采集時(shí)間為240s。早產(chǎn)兒及對(duì)照組均采用水合氯醛鎮(zhèn)靜后使用德國(guó)西門子3.OT skara磁共振成像系統(tǒng)進(jìn)行掃描。

1.3 MR數(shù)據(jù)分析在Matlab操作平臺(tái)下應(yīng)用SPM軟件進(jìn)行MR數(shù)據(jù)預(yù)處理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，使用RS.fMRI分析軟件計(jì)算全腦體素的ALFF值。組水平統(tǒng)計(jì)運(yùn)用SPM的隨機(jī)效應(yīng)模型。比較P組、N組之間的全腦ALFF活動(dòng)差異，簇體塊＞228個(gè)體素，顯著性水平P ＜0.05。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)為雙尾檢驗(yàn)。將ALFF有顯著差異的腦區(qū)疊加在新生兒標(biāo)準(zhǔn)腦模板上顯示并描述。

2 結(jié) 果

ALFF分析結(jié)果：早產(chǎn)兒組(P 組)與正常對(duì)照組(N組)全腦ALFF值差異比較綜合圖，見(jiàn)圖1。

圖1 ALFF分析結(jié)果 早產(chǎn)兒組(P組)與正常對(duì)照組(N組)全腦ALFF值差異比較綜合圖，暖色代表P組比N組腦活動(dòng)高，冷色代表P組比 N組腦活動(dòng)低。P＜0.05。簇體塊體積＞228體素。

P組顳上回和前扣帶回比N組高，P組小腦后葉、額葉和上輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)比N組低，均有顯著地統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見(jiàn)表1。

3 討 論

RS.fMRI是指對(duì)處于清醒、相對(duì)安靜以及無(wú)任何任務(wù)狀態(tài)的大腦進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集。Biswal 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在靜息狀態(tài)下人腦中左右半球的運(yùn)動(dòng)功能腦區(qū)之間存在著BOLD信號(hào)的低頻震蕩，并且功能連接存在于整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之中并保持相關(guān)與同步。由于大腦中所反映的不同低頻信號(hào)具有時(shí)間和空間上的同步性，以及波形比較類似等特點(diǎn)，可以此來(lái)分析各個(gè)腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)的同步情況。ALFF算法分析已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用于RS.fMRI研究，其基本原理是假設(shè)靜息態(tài)腦BOLD信號(hào)在低頻范圍內(nèi)具有生理意義，同時(shí)自主神經(jīng)活動(dòng)水平的程度能夠被顯著的反映[6]。當(dāng)腦區(qū)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，ALFF值相應(yīng)增高；腦區(qū)活動(dòng)減弱時(shí)，ALFF值相應(yīng)降低。通過(guò)分析計(jì)算ALFF值并進(jìn)行解剖學(xué)定位，人腦自發(fā)活動(dòng)的腦區(qū)就能夠被準(zhǔn)確的標(biāo)記出來(lái)。因此ALFF分析即能反映出腦區(qū)的自發(fā)活動(dòng)強(qiáng)度，又能定位存在異常自發(fā)活動(dòng)的腦區(qū)[7]。

本研究研究對(duì)象年齡小，在MR檢查前使用了水合氯醛鎮(zhèn)靜劑。鎮(zhèn)靜劑的使用可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但有研究報(bào)告在鎮(zhèn)靜與非鎮(zhèn)靜的新生兒之間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異[8]。

本研究結(jié)果顯示早產(chǎn)兒生后的腦發(fā)育過(guò)程與正常足月兒的發(fā)育過(guò)程不同。(1)P組的靜息態(tài)腦活動(dòng)強(qiáng)度在小腦后葉、額葉和上輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)區(qū)域比N組顯著性降低。額葉與認(rèn)知、情緒、語(yǔ)言記憶等功能密切相關(guān)，上輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)與協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)功能密切相關(guān)，這些區(qū)域多位于與人類語(yǔ)言處理、認(rèn)識(shí)功能和運(yùn)動(dòng)功能區(qū)密切相關(guān)的腦區(qū)。該結(jié)果提示早產(chǎn)會(huì)影響、減緩這些腦區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育成熟，從而導(dǎo)致語(yǔ)言、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育遲緩，患兒可能會(huì)出現(xiàn)閱讀理解能力降低、認(rèn)知障礙、運(yùn)動(dòng)能力落后等。Constable 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在小腦后葉存在語(yǔ)言整合網(wǎng)絡(luò)通路，早產(chǎn)會(huì)對(duì)該通路造成損傷從而影響早產(chǎn)兒語(yǔ)言功能，與本研究結(jié)果相符。(2)P組的靜息態(tài)腦活動(dòng)強(qiáng)度在顳上回和前扣帶回區(qū)域比N組高?？蹘Щ厍安亢秃蟛渴沁吘壪到y(tǒng)功能不同的兩個(gè)區(qū)域，扣帶回前部參與許多復(fù)雜的軀體和內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)功能和痛反應(yīng)，后部是監(jiān)控感覺(jué)和立體定位及記憶作用的組織[10]。顳上回為聽覺(jué)性語(yǔ)言中樞所在區(qū)域。

表1 早產(chǎn)兒組（P組）全腦ALFF值與正常對(duì)照組（N組）全腦ALFF值比較結(jié)果

本研究發(fā)現(xiàn)P組的靜息態(tài)腦活動(dòng)強(qiáng)度在顳上回和前扣帶回區(qū)域比N組高，提示P組的靜息態(tài)腦活動(dòng)強(qiáng)度在顳上回和前扣帶回區(qū)域的顯著性增強(qiáng)，這對(duì)于早產(chǎn)兒腦發(fā)育是一個(gè)好的現(xiàn)象，這些區(qū)域的功能活動(dòng)增強(qiáng)可能是對(duì)早產(chǎn)兒腦發(fā)育的一種調(diào)整，暗示著腦內(nèi)可能存在發(fā)育調(diào)整過(guò)程效應(yīng)。

本研究的不足是納入樣本量較小，可能存在偏倚，期寄后續(xù)增加樣本量深入研究，進(jìn)一步探索早產(chǎn)對(duì)大腦發(fā)育影響的相關(guān)機(jī)制。

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(本文編輯:王海麗)

A Study of Brain in Premature Infants at 6 Month After Birth Using Functional Magnetic Resonance Imaging*

WANG Hong-wei, XIANG Kui, GAN Yun-gen． Department of Radiology, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen 518038, Guangdong Province, China

ObjectiveTo study the differences and its significance of ALFF values of the brain using resting-state fMRI(RS．fMRI) in premature and full-term infants at 6 months after birth．Methods25 premature infants and 21 normal full-term infants were recruited from Shenzhen children Hospital, and screened using RS．fMRI at 6-month after birth．Amplitude of low frequency fluctuation(ALFF) of different brain regions was compared between premature and ful-term infants．ResultsThe RS．fMRI showed that the premature infants had significant decrease of ALFF in cerebellum posterior lobe, frontal Lobe, supp motor Area, while they had significant increase in superior temporal gyrus and anterior cingulate．ConclusionIn resting-state, the preterm infants at 6-month after birth have decreased brain activity in many brain regions including cerebellum posterior lobe, frontal Lobe, supp motor Area, however, increased activity in superior temporal gyrus and anterior cingulate might be a kind of adaptation development in the premature brain．

Premature; RS．fMRI; ALFF

R722

A

深圳市科創(chuàng)委基金(編號(hào)JCYJ20140416141331480)

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.01.006

2016-12-12

向 葵