基于动脉自旋标记成像分析帕金森病神经代谢网络拓扑属性的改变

作     者：王扬 苏辉 王宁 孙存可 赵相胜 张瑞平 蔡舟波 WANG Yang;SU Hui;WANG Ning

作者机构：高邮市人民医院放射科江苏225600 江门市五邑中医院影像科广东529020 

出 版 物：《放射学实践》 (Radiologic Practice)

年 卷 期：2023年第38卷第4期

页      面：382-388页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 10[医学] 

主　　题：帕金森病 图论 神经代谢网络 脑血流 动脉自旋标记 磁共振灌注成像 

摘      要：目的:应用动脉自旋标记(ASL)灌注成像(PWI)从代谢视角探讨神经网络的无创性构建,并分析其拓扑属性改变在帕金森病(PD)神经损伤中的作用机制。方法:基于磁共振ASL-PWI获取52例PD患者及相匹配的55例健康志愿者(HC组)的脑血流信息,构建组水平的神经代谢网络,采用图论分析网络的全局和节点拓扑属性(稀疏度为10%~50%,步长为1%)并进行组间比较。全局拓扑属性包括小世界属性(γ、λ、σ)、最短路径长度(Lp)、聚类系数(Cp)、全局效率(Eglob)和局部效率(Eloc),节点拓扑属性包括节点介数(BC)、节点度(DC)和节点效率(NE)。结果:两组受试者年龄、性别分布、受教育程度及认知功能(MMSE)评分的差异均无统计学意义(P0.05)。PD组运动功能(UPDRS-Ⅲ)评分为24.60±14.00、疾病H-Y分期为1.39±0.49。在全局拓扑属性方面,PD组和HC组的神经代谢网络均显示出小世界属性(γ1、λ≈1且σ1);PD组的Eglob值显著高于HC组(0.25 vs.0.23),而λ(0.42 vs.0.46)、Lp(0.67 vs.0.76)、Cp(0.26 vs.0.30)和Eloc值(0.32 vs.0.34)均显著低于HC组(P均0.05)。在节点拓扑属性方面(三种节点属性中任一异常),相较于HC组,PD组在双侧楔前叶的BC(左:436.56 vs.60.71;右:529.37 vs.92.12)、双侧中央后回的NE(左:0.26 vs.0.31;右:0.24 vs.0.30)和DC(右:10.92 vs.18.95)、左侧岛叶BC(14.23 vs.81.00)、左侧舌回BC(59.55 vs.3.84)、左侧梭状回BC(75.32 vs.5.83)、左侧颞中回BC(37.19 vs.221.12)、DC(15.04 vs.22.59)和NE(0.26 vs.0.32)、左侧额下回BC(127.39 vs.4.02)和双侧额上回BC(左:4.02 vs.127.39;右:3.47 vs.71.77)均存在显著改变(P均0.05,FDR校正)。结论:基于ASL-PWI显示的脑血流信息无创性构建神经代谢网络具备可行性,且PD患者的信息处理能力在全局及节点水平均存在代谢性病理异常。因此,本研究结果有助于加深对PD神经网络退行性损伤的机制阐述。