阿尔茨海默氏患者脑结构网络研究

作     者：匡翠立 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭圣文;谢传淼

授予年度：2014年

学科分类：1002[医学-临床医学] 07[理学] 070104[理学-应用数学] 100203[医学-老年医学] 0701[理学-数学] 10[医学] 

主      题：阿尔茨海默氏病 VBM 脑结构网络 小世界属性 核心节点 

摘      要：阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease,AD)是一种常发于老年人的神经退行性病变，而轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)具有发展为AD的高风险性。但目前尚无有效的治疗方法，因此，MCI/AD早期预防、诊断，以及延缓其病程的进展至关重要。然而，目前对MCI/AD的致病机理与过程仍然处于探索阶段，尚缺乏一种客观有效的生物学指标对AD进行早期预测与诊断。本研究利用神经影像学技术，分析AD、MCI与正常老年人(normal control,NC)的脑结构差异，寻求MCI/AD的影像学敏感性特征，为MCI、AD的早期检测和诊断提供重要依据。 首先，应用基于体素形态学(voxel-based morphometry,VBM)分析法，比较NC、MCI与AD三组人群两两之间的脑区灰质差异，然后，利用图论构建脑网络，研究脑区之间的连接状况，包括模块与核心节点，并采用脑网络量化参数，如小世界属性、信息传输效率、最短路径长度等，明晰三组人群脑结构网络的差异性特征。 研究结果表明，和NC组相比较，MCI组在海马、海马旁回、嗅皮质、杏仁核等脑区发生显著萎缩;而AD组，除了上述脑区，在默认网络相关脑区、额叶和枕叶等全脑大范围出现萎缩。从NC到MCI，再发展为AD，患者记忆联想系统与视觉、听觉、运动系统以及默认网络等的连接逐步减弱，且所累及脑区范围逐步扩大，然而，枕叶相关脑区与其他脑区之间的连接逐步增强。其网络量化参数如网络特征路径长度、网络集群系数和小世界属性等，NC组最优、MCI组次之，AD组最差。 此外，论文还对MCI患者转化为AD前后的脑结构改变状况进行了初步研究，从MCI到MCI2AD(首次发现转化为AD)再到MCI2ADatest(最近一次获取的MR影像)，脑区灰质萎缩呈现程度加深和范围扩大的变化趋势，三者网络的全局效率与小世界属性逐渐降低，但局部效率有所改善;且三者核心节点右侧内侧和旁扣带脑回表现出从有到无的变化趋势，患者默认网络呈现从完整到逐步被破坏的变化规律。MCI2ADatest与MCI相比较，新增了右侧枕中回，右侧梭状回和右侧楔叶等属于枕叶的核心节点，结合横向分析中节点属性分析结果，进一步证明了AD相比NC，MCI，枕叶相关脑区的节点度中介性有所增强。