首页 > 文献资料
-
脑梗死后运动功能恢复机制的弥散磁共振成像研究进展
脑梗死是导致成人瘫痪的主要原因之一，而运动功能障碍则是脑梗死引起的常见后遗症［1］。运动功能恢复的程度密切影响患者及其家人的生活质量，故对脑梗死后运动功能恢复机制的研究至关重要。目前常用的研究方法是经颅磁力刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）和功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）［2?3］。而弥散MRI相对前两者的优越性在于其能准确地识别和评估脑梗死对皮层下白质纤维束的影响［4］。弥散是人体重要的生理活动和体内物质转运的重要形式。水分子在脑组织中的弥散主要受半透膜、细胞内外和血管间隙微结构定向性存在的影响，导致水分子更多沿平行于障碍物的方向运动，这种弥散的方向性就是各向异性。脑组织中的水分子多是沿平行于白质纤维束的方向弥散，故白质有很高的各向异性，而当白质受损时会导致各项异性降低。目前已知的弥散MRI技术主要包括采用高斯弥散模型的弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）［5］和弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）［1］、采用非高斯弥散模型的弥散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）［6?7］和q?空间成像（q?space imaging，QSI）［8］。DWI是早期诊断脑梗死的重要方法，且能准确定位梗死病灶的范围。DTI能获得较DWI更为精确的白质纤维束微结构信息，且基于DTI信息的弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）能直观显示纤维束的三维形态，特别是梗死区与皮质脊髓束（corticospinal tract，CST）的关系，对判断预后起到重要作用。此外，更先进的DKI和QSI技术则充分考虑生物体不同组织弥散环境的异质性，认为脑组织中水弥散存在非高斯概率分布，可以提供更多的组织微结构信息。本文对各种弥散MRI技术在脑梗死运动功能恢复机制研究中的应用和进展进行综述，探讨脑梗死后运动功能恢复的可能生物学机制。
-
基于功能磁共振成像的大脑运动皮层网络连通性研究
研究的目的在于了解大脑皮层各区域间的信息传递模式,尤其是运动的时空模式.利用被试者手指运动时获得的功能磁共振图像,通过统计分析获得与运动相关的激活区域,计算各区域fMRI时间序列间的相关系数作为区域间的连接强度,建立运动皮层网络;按照距离规则建立若干个同样大小的非运动皮层网络,分别计算运动和非运动皮层网络的图测度和动力学测度.结果显示二者有显著性差异,运动皮层网络连接更加紧密,具有更高的统计独立性和整合度,可在某种程度上反映运动皮层网络的连通性.
-
基于相关分析的fMRI时间序列图像处理
脑与认知科学研究中,对功能磁共振图像的分析,不仅要求脑功能激活区的准确定位,而且要得到脑激活区的动态变化.提出了通过对激活区体元时间序列的分解,构造序列参考波形,用相关分析法检测识别每个时间周期的激活类型,得到脑功能激活区的动态变化图像、生理信号变化时间及信号强度曲线.经视觉试验实测数据建模并检验,该方法可有效检测fMRI数据中与试验密切相关的脑激活区及其周期性变化.
-
基于小波包变换的特征提取方法分析fMRI数据
多尺度特征提取(MFE)利用时频特性各异的小波变换尺度分割fMRI数据的频谱,藉此准确提取激活信号和去除干扰.但在多尺度分析中,小波包变换较小波变换分割频带更精细,因此更适合MFE分析fMRI数据.为此,基于小波包变换构建新的MFE,并设计小波包的矩阵算法代替逐体素的迭代算法快速提取激活信号,后用相关分析进行检测.分析听觉fMRI试验数据的结果表明,新MFE检测的激活区位置与原有MFE和国际权威方法统计参数图(SPM8)检测的位置相同,但检测的激活体素个数较原有MFE多13.2％,较SPM8多30.8％.而且新MFE采用矩阵算法分析听觉数据仅消耗31s,采用逐体素迭代算法耗时48.5 min,SPM8耗时77 s.因此,小波包变换和矩阵算法赋予MFE更好的性能分析fMRI数据.
-
基于多尺度特征提取的t检验方法分析fMRI数据
采用基于多尺度特征提取的相关分析方法来分析fMRI数据性能优良,但需要已知实验响应信号的精确波形,因此适用范围受到限制.研究基于多尺度特征提取的t检验新方法分析fMRI数据,以利用前者去噪彻底和后者不需要已知实验响应信号的特性,并用视觉fMRI组块型和事件相关型试验进行性能验证,且与基于多尺度特征提取的相关分析和目前权威的SPM8方法进行对比.分析结果显示,3种方法检测的激活区位置相同,但激活体素个数分别是2945、3811和1454.结果表明,由于综合了多尺度特征提取与t检验各自的优点,新方法的适用范围较基于多尺度特征提取的相关分析更广,分析性能较SPM8更好.
-
基于快速平稳小波变换的特征提取方法分析fMRI数据
多尺度特征提取方法( MFE)利用离散小波变换,通过只重构有用信号所在小波尺度的方式,有效去除了fMRI数据里的干扰成分.但部分尺度重构会导致混频发生,而离散小波变换的结果对小波选取比较敏感.为此,本研究把有用信号低频率所对应的小波尺度选为舍弃尺度,利用平稳小波变换矩阵算法代替常规的逐体素算法,用sym2、syml0和sym20等3个小波分析了视觉组块型和事件相关型fMRI试验数据.结果显示,所选舍弃尺度的方法避免了混频现象,3个小波给出了相同的且比SPM8更好的分析结果.在时间消耗上,3个小波基于矩阵算法分析一个被试的组块型数据只耗时61 s,sym2基于逐体素算法耗时42 min,SPM8耗时63 s.因此,所提出的方法是一种实用性更强的MFE方法.
-
基于混频去除和矩阵算法的多尺度特征提取方法分析fMRI数据
由于采用单尺度重构和迭代重复算法,小波特征提取方法在分析海量性质的fMRI数据时存在着致命的混频干扰及耗时过长的缺陷.把混频去除方法引入小波变换,并设计矩阵算法代替迭代重复算法来提高小波运算速度,由此构造一种全新的小波特征提取方法.利用该方法分析了一个被试的听觉fMRI数据,并同基于迭代重复算法的小波特征提取方法和国际上权威的SPM8方法进行比较.结果表明,所提出方法的运算速度快,检测性能与基于迭代重复算法的相同而远优于SPM8,是一种实用性更强的分析fMRI数据的特征提取方法.而且,用小波变换分析其他种类的信号时也可采用所给出的矩阵算法,以提高其运算速度.
-
语言文字加工神经机制的fMRI研究进展
应用血氧合水平依赖功能磁共振成像技术(BOLD-fMRI)进行语言文字加工研究发现,大脑左侧梭状回中部皮质对语言文字视觉加工的任务具有稳定和明显的反应,但是在语言文字加工中该区域的激活是由何种因素引起尚存在不一致的看法.一些研究认为该区域的激活主要由于文字的构词规则、语音和语义的加工等因素所致;但是另外一些研究则认为该区域是通过对语言文字的广泛经验和专业知识构建了专门处理文字视觉加工的皮层模块.作者对近的相关研究进展进行了综述和分析,同时对今后可能的研究方向进行了探讨.
-
人脑对食物视觉刺激反应的功能磁共振成像的任务模式研究
虽然正电子发射断层成像(positron emission tomography,PET)实验研究证明,杏仁核、眶额皮质与人脑在饥饿状态下对食物视觉刺激反应相关,但它对人体有微创、时间分辨率低、成本高的缺陷限制了人们在这方面的进一步研究.功能磁共振成像克服了这些缺陷,并且它的数据可以单例处理.但它的实验设计比PET的复杂,目前也没有较多任务模式设计经验可以借鉴.因此,要进行这方面的预实验.5名健康志愿受试者随机分3组,选择组块、事件相关和快速事件相关任务模式中的一种,禁食12h后扫描.成像过程中,受试者接受随机播放的食物图片、非食物图片和空白模糊图片的视觉刺激.再采用SPM2软件处理功能像数据.对感兴趣的食品图片与中性物品图片的对比、食品图片与空白对照组图片对比的相关功能区域进行了t检验后发现,事件相关任务模式所得到的相关功能区,比其他两类任务模式的相应区域较多地包含了杏仁核、眶额皮质区,与既往PET的实验结果相符程度大.可见事件相关任务模式是一种相对稳定的功能成像模式.
-
睡眠剥夺影响执行控制的功能磁共振成像研究
目的: 探讨完全睡眠剥夺(total sleep deprivation,TSD)对大脑执行控制功能的影响.方法: 采用自身前后对照设计.以13名健康男性大学生作为被试,进行两次Go/No-go测验,同时进行功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)扫描,第一次在正常睡眠后12小时完成,第2次间隔3周在睡眠剥夺36小时后完成.结果: 与睡眠后的Co/No-go测试成绩相比,睡眠剥夺后被试的正确击中率下降[(0.99±0.01)vs.(0.97±0.04),P＜0.05)],错误反应率增高[(0.04±0.04)vs.(0.10±0.08),P＜0.05].fMRI结果显示前扣带回皮质活动降低[(-0.391±0.003)vs.0;P＜0.05],前额叶皮质活动明显增强[(0.653±0.003)vs.0;P＜0.05].结论: 睡眠剥夺36小时导致执行抑制功能的显著下降,前额叶皮质出现功能代偿是维持认知作业的重要特征.
-
精神分裂症幻听的静息态脑网络研究
目的:使用独立成分分析法(ICA)研究精神分裂症幻听相关的脑网络特征性表现.方法:选取符合精神障碍诊断与统计手册第四修订版(DSM-IV-TR)精神分裂症的诊断标准患者,30例伴频繁幻听(AVH),24例不伴幻听(non-AVH),以及年龄、性别匹配的60例正常对照(HC)纳入统计分析.采用Hoffman幻听量表评估幻听的严重程度.采集所有受试者静息态的脑功能磁共振成像数据,利用ICA方法提取听觉网络、语言网络、突显网络、右额顶网络及默认网络,采用协方差分析比较三组受试者脑区活动在上述各网络内部的差异及网络间连接强度的差异,进一步评估AVH与non-AVH组间差异与幻听严重程度的关系.结果:与non-AVH组相比,AVH组听觉网络中的左侧颞上回和左侧中央后回的活动增强(P＜0.05,FDR校正),左侧颞上回脑区活动强度与幻听严重程度呈正相关(r=0.43,P＜0.05);AVH组突显网络中的右侧前扣带回的活动减弱(P＜0.05,FDR校正),且与幻听严重程度呈负相关(r=-0.48,P＜0.01).网络间连接强度分析显示,与non-AVH组相比,AVH组语言网络-听觉网络连接强度减弱[(-0.29 ±0.21)vS.(-0.16 ±0.17),P＜0.05,未校正],突显网络-语言网络连接强度减弱[(-0.09±0.22) vs.(-0.06 ±0.18),P＜0.05,未校正],突显网络-听觉网络连接强度增强[(0.30±0.18) vs.(0.15 ±0.24),P＜0.05,未校正].结论:本研究显示伴频繁幻听的精神分裂症患者听觉网络、语言网络及突显网络存在异常,提示精神分裂症患者幻听的产生可能和语言的产生、语音的感知及自我识别有关.
-
首发精神分裂症患者杏仁核静息态功能连接与情绪调节的相关性
目的:探讨首发精神分裂症患者静息状态下杏仁核的功能连接特点,及其与情绪调节的关系.方法:纳入符合ICD-10精神分裂症诊断标准的38例首发患者及年龄、性别、受教育程度匹配的45例正常对照.采用中文版精神分裂症认知功能成套测验(MCCB)中的情绪管理分测验评估被试的社会认知功能.被试均进行静息态功能磁共振成像扫描,以杏仁核为种子点进行功能连接分析,比较患者组和正常对照组之间的差异,并分析功能连接强度与情绪管理的相关性.结果:与正常对照组相比,患者组左侧杏仁核与左侧前扣带回的正性功能连接降低,与左侧枕中回和右侧颞中回正性功能连接增强,与右内侧额上回负性功能连接增强(均P＜0.005,AlphaSim校正,体素值＞25);右侧杏仁核与右侧楔前叶负性功能连接减弱(P ＜0.005,Al-phaSim校正,体素值＞25).偏相关分析结果显示,患者组右侧杏仁核与右侧楔前叶的功能连接与情绪管理分测验呈负相关(r=-0.56,P＜0.01).结论:本研究显示静息态下首发精神分裂症患者杏仁核功能连接网络模式存在异常,其中右侧杏仁核与右侧楔前叶的负连接减弱可能与患者的情绪调节功能异常有关.
-
精神分裂症患者杏仁核的结构及功能磁共振成像研究(综述)
杏仁核作为边缘系统中参与情绪处理的重要脑区,其功能的异常与精神分裂症的情绪认知及加工功能缺损相关.本文回顾了精神分裂症患者杏仁核结构与功能磁共振成像的研究,分析了二者的变化与精神分裂症患者临床症状的关联性,并进一步探讨了杏仁核相关脑网络的功能异常与精神分裂症患者情绪认知异常的关系.未来的研究可以基于统一的实验范式,分析精神分裂症患者治疗前后杏仁核结构及功能磁共振成像的动态变化,将有助于寻找与疾病诊断和疗效评价、预测有关的影像学指标.
-
健康青少年睡眠剥夺状态下低频振幅变化的功能磁共振成像研究
目的:探讨健康青少年在24 h睡眠剥夺(SD)状态下大脑局部脑区自发活动水平的变化特征.方法:通过网络及海报宣传在社区及校园招募睡眠质量良好的16名健康青少年(男性8例,女性8例;13-20岁)均分别在正常静息觉醒(RW)状态及24 h SD状态下接受注意网络测试(ANT)及静息态功能磁共振成像扫描.利用静息态低频振幅(ALFF)方法分析脑功能活动的特点.对ALFF值差异脑区进行ROC曲线分析,同时分析其与ANT中的准确率、反应时间及漏做率之间的相关性.结果:与RW状态相比,SD状态下ANT结果的准确率较低[(83±12)％vs.(97±4)％,P＜0.05],漏做率较高[(15±11)％vs.(2±7)％,P＜0.05],反应时间较长[(832±134) msvs.(715 ±97) ms,P＜0.05].相对于RW状态,SD状态显示ALFF增加脑区主要位于右侧楔叶(BA 17,BA 18),ALFF减低脑区主要位于右侧豆状核、右侧屏状体、左侧背外侧前额叶(BA 46)及左侧顶下小叶(BA 39).在SD状态,右侧屏状核与正确率呈正相关(r =0.69,P＜0.05),与漏做率呈负相关(r=-0.71,P＜0.05);左侧背外侧前额叶与反应时间呈正相关(r =0.68,P＜0.05).ALFF差异脑区右侧楔叶、右侧豆状核、右侧屏状体、左侧背外侧前额叶及左侧顶下小叶的峰下面积(AUC)分别为0.9、0.8、0.9、0.8、0.9,相应的敏感度及特异度均较高.结论:24h睡眠剥夺引起青少年的功能性神经网络-默认网络、任务正激活网络及高级认知功能相关脑区的功能异常,以及视觉网络的功能代偿.
-
强迫症认知行为治疗的神经影像学研究(综述)
本文回顾了强迫症患者认知行为治疗前后脑变化的神经影像学研究,分别从强迫症患者认知行为治疗前后脑功能、脑代谢及脑结构三方面进行了阐述,认知行为治疗可能是通过减弱眶额回、前扣带回的功能,增加N-乙酰天门冬氨酸的浓度及减少眶额回灰质体积的生物学机制来改善强迫症状,为其临床治疗提供依据.
-
精神分裂症患者面孔知觉的功能磁共振成像
目的:探讨未服药的精神分裂症患者和健康对照者面孔知觉的脑区激活的差异.方法:本研究对10名未服药的精神分裂症患者(患者组)和10名年龄、教育程度和性别匹配的健康人(对照组)进行面孔知觉测试,应用功能磁共振成像(fMRI)技术,比较两组脑区激活区域的差异.结果:两组的面孔知觉任务平均反应时差异无显著性(1.32±0.29/1.28±0.18),但患者组的正确率低于对照组(47.9±24.4/71.3±14.9,t=2.62,P＜0.05).与对照组相比,患者组在面孔知觉时双侧梭状回、左丘脑部位激活降低.结论:精神分裂症患者双侧梭状回、左丘脑功能低下,是其面孔知觉功能受损的影像学证据.
-
精神分裂症患者工作记忆的功能磁共振成像
目的:探讨精神分裂症患者工作记忆受损的中枢机制. 方法:采用组块设计,让10名正常对照和20名精神分裂症患者进行数字再认(识记2或5个数字并判断是否出现过)和箭头方向判断(左或右),并同时进行血氧水平依赖对比功能磁共振(BOLD-fMRI)成像.结果:与对照组相比在高、低认知负荷下,精神分裂症患者基底节区(尾状核)激活均增高(P＜0.001),左背外侧前额皮层(DLPFC)激活区域有增大趋势.结论:基底节和背外侧前额皮层(DLPFC)功能异常可能是精神分裂症患者工作记忆受损的中枢基础.
-
脑血氧水平依赖性MR功能成像原理及其在神经外科中手术的应用研究
1 研究背景磁共振成像是继CT后利用形态学诊断疾病的一项新技术,从20世纪70 年代末应用于临床医学诊断以来发展异常迅速,进入20世纪 90年代后,脑功能磁共振成像 (fMRI)开始出现:1900年美国贝尔实验室学者Ogawa发现血液中的脱氧血红蛋白可改变血管周围水分子的质子信号,该信号可以通过梯度回波序列检测出来,从而产生血氧水平依赖 (blood oxygenation level- depe ndent,BOLD)增强效应,对大鼠吸入气体及注射胰岛素后体内的生理变化进行观察并对BOLD 现象作了详细观察,研究表明O2绝对含量增加,信号强度增加,外源性刺激通过特定手段可显示短暂血氧含量变化的信息[1].
-
工作记忆训练对脑卒中患者大脑功能激活的影响
目的：研究计算机化工作记忆训练对脑卒中患者工作记忆及大脑功能激活的影响。方法3例脑卒中患者作为训练组，10名健康成年被试作为正常对照组。训练组接受4周工作记忆训练，对照组不接受任何训练。训练前及训练后各被试均接受认知心理行为测验和神经影像学测验(任务态fMRI)。结果工作记忆训练可有效提升脑卒中患者工作记忆、流体智力及注意力水平(P<0.001)；工作记忆训练可改善异常功能激活模式并使功能激活网络发生重组。结论工作记忆训练可作为有效的康复干预措施用于脑卒中患者的认知功能康复。
-
脑白质疏松患者静息态脑网络磁共振成像的研究
目的：观察脑白质疏松(LA)患者与健康人静息态脑网络的差异。方法分别对根据临床诊断的31例LA患者及27名年龄匹配的健康对照者进行静息态功能磁共振扫描，采用独立成分分析法分离静息状态专属性功能脑网络。结果患者组及对照组中均发现与以往文献报道相同的静息网络。两者的脑激活区域基本一致，但患者组网络成分的激活程度均较对照组低，包括楔前叶、扣带回后部、颞上回、顶上回、中央前回、中央后回、岛叶、前额叶皮质等。结论 LA患者与健康人在脑静息网络激活程度上存在显著差异。
