基于多模态MRI感音神经性耳聋患者脑功能及脑结构的改变

作     者：祁荣淼 

作者单位：安徽医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑穗生

授予年度：2019年

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）] 100213[医学-耳鼻咽喉科学] 10[医学] 

主      题：基于体素形态学测量 基于纤维束追踪的空间统计 弥散张量成像 局部一致性 低频振荡幅度 

摘      要：背景感音神经性耳聋(Sensorineural hearing loss,SNHL)在婴幼儿中是较为常见的疾病之一,临床上表现为听觉障碍或听力减退,声音传导的各个阶段发生病变均可以导致该疾病的发生,比如耳蜗毛细胞的损伤、听觉相关神经或各级听觉神经中枢神经元受损,包括先天性和后天性。由于感觉输入在人类大脑发育中起着至关重要的作用,早期听力剥夺会影响语言、记忆形成、认知发展和学习。近年来,随着磁共振技术的不断发展,结构磁共振成像(Structural Magnetic Resonance,s MRI)、扩散磁共振成像(Diffusion Magnetic Resonance,d MRI)和功能磁共振成像(Functional Magnetic Resonance,f MRI)已成为评价中枢神经系统灰质及白质病变的重要手段。SNHL患者大脑结构和功能变化的研究也越来越多的使用这种方法来揭示。目前,基于体素的形态学测量方法(Voxel-based Morphometry,VBM)和扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)是脑灰质(Grey Matter,GM)和脑白质(White Matter,WM)结构研究中应用最广泛的技术。由于静息态功能磁共振(Resting-state f MRI,rs-f MRI)是无创的扫描技术,数据采集简单,而且多次重复采集的数据变化不大,其实验设计方面也较为简单易行,所以rs-f MRI已逐渐越来越广泛的应用于脑功能研究。多模态磁共振成像(Multimodal MRI,m MRI)是联合运用s MRI、f MRI及d MRI三种成像方法,结合这三种成像的优点,消除传统的统一模板定位方式忽视个体差异的弊端,并可以对三种成像技术所得到结论进行统一的进一步分析。目前已有部分研究应用这些方法来揭示SNHL患者脑结构及功能改变,但这些研究结果并不一致,且目前的研究多采用这三种成像技术中的一种或两种,很少有研究采用m MRI技术综合研究SNHL患者脑结构及功能改变。本研究联合应用s MRI、f MRI及d MRI三种成像技术,采用VBM、基于纤维束追踪的空间统计(Tract-based Spatial Statistics,TBSS)分析方法及低频振幅(Amplitude of Low Frequency Fluctuations,ALFF)和局部一致性(Regional Homogeneity,Re Ho)等脑功能指标来探索SNHL患者脑结构及脑功能改变。目的应用VBM方法探究感音神经性耳聋患者脑灰质体积的改变;应用TBSS方法探究感音神经性耳聋患者脑白质结构的改变;应用rs-f MRI探究感音神经性耳聋患者局部脑神经活动的程度及活动一致性的改变。方法纳入35例SNHL患者(平均年龄39.72±1.81岁)及年龄、性别等相匹配的23例健康志愿者(平均年龄39.83±1.96岁)行常规头颅MRI平扫及耳蜗水成像扫描,首先请两名影像医生对脑实质及内耳结构扫描所得的影像进行判别,如果受试者脑实质和(或)内耳结构有异常者,则不归入纳入标准。采集脑结构及脑功能图像(包括T1薄层扫描、DTI及f MRI序列),然后应用SPM8软件对所得图像进行分析整理,从而得到所需的相关数值:脑白质结构系列参数、局部改变的灰质体积以及功能参数Re Ho和ALFF。将所得的相关脑区应用VBM工具箱定位于蒙特利尔神经科学研究所(MNI)脑图谱中的坐标值,按坐标定位相应解剖并确定相关脑区;采用TBSS方法分析所有受试者脑白质DTI的各项相关参数指标的改变,包括径向扩散系数、平均弥散系数及平行扩散系数等。结果与正常对照组相比,通过VBM方法分析显示,受试组右侧颞中回及枕下回脑灰质体积减少。通过TBSS方法分析显示,受试组脑白质纤维束完整性发生破坏,表现为在诸多白质区FA及RD值的降低和RD值的增加。f MRI显示,ALFF受试组大于正常对照组的脑区有:右侧颞下回、左侧颞下回、左侧额叶直回、左侧颞叶海马及右侧颞上回;ALFF正常对照组大于受试组大于的脑区有:右侧额下回、右侧中央前回及右侧额叶内侧回;Re Ho正常对照组大于受试组的脑区有:左侧前扣带回、右侧中央前回及右侧额内回;Re Ho受试组大于正常对照组的脑区有:左侧颞上回及左侧额上回。结论SNH患者脑灰质体积在右侧颞中回及枕下回发生萎缩,脑白质纤维存在广泛改变,以髓鞘脱失和白质纤维束完整性降低为主,且SNHL患者局部脑神经活动的程度及活动一致性发生改变。