基于弥散张量成像的原发性闭角型青光眼患者大脑结构网络拓扑属性分析

基于弥散张量成像的原发性闭角型青光眼患者大脑结构网络拓
扑属性分析
目的:本研究应用弥散张量成像技术构建原发性闭角型青光眼(primary angle-closure glaucoma,PACG)患者大脑结构网络并研究其拓扑属性的改变,旨在探讨PACG对患者白质网络的影响,为进一步理解PACG的神经病理机制提供新思路。

方法:招募经临床确诊的成年PACG术前患者及年龄、性别均相匹配的健康对照组(healthy control,HCs)各19例接受3D高清T1序列及DTI序列扫描,之后构建各自个体大脑结构网络。

应用解剖学自动标记模板将全脑划分为90个区域,采用纤维分配连续跟踪算法重建各脑区间的纤维连接,并以脑区间纤维束的数量为加权边进一步构建全脑白质加权网络并运用图论方法进行结构网络拓扑属性分析。

采用t检验比较PACG组与HCs组对应的网络特性参数,并提取有统计学意义的差异脑区的网络特性参数与临床判定青光眼严重程度的诊断指标如视力(visual acuity,VA)、视网膜纤维层厚度及垂直杯盘比(vertical cup to disc ratio,vCDR)进行相关性分析,此外计算并对比分析两组结构网络的核心节点。

结果:1、PACG组与HCs组脑白质结构网络在全局属性水平保持一致,两者均具有“小世界”属性。

2、相较于HCs组,PACG组节点效率显著减低的脑区包括左侧楔叶、左侧杏仁核、右侧背外侧额上回、右侧眶部额下回及左侧内侧和旁扣带回。

3、PACG组左侧楔叶、左侧舌回、右侧眶部额下回、左侧杏仁核及左侧眶部额上回的节点度值相较HCs组减低。

4、相较HCs组,PACG组减少两个核心节点,即左侧顶下缘角回及右侧颞中回。

5、PACG组左侧舌回节点度值与VA呈正相关,与vCDR呈负相关;左侧杏仁核节点度值与VA呈负相关。

结论:1、PACG组脑网络整体构建尚均匀,保留HCs组全局高效传递信息的效率。

2、PACG组脑结构网络局部属性节点度及节点效率减少的脑区主要位于视觉、情感及认知系统,表明青光眼除视觉外,亦可影响其他大脑功能,是一种影响全脑多个神经功能的大脑综合症。

3、PACG患者负责视觉及情感的脑区的核心节点地位丢失,表明青光眼患者脑结构网络部分功能模块发生一定程度的重构。

4、PACG患者脑结构网络部分脑区的局部属性与临床诊断指标存在相关性,表明构建大脑结构网络分析其拓扑属性的方法可作为一种辅助手段为临床诊断提供指导。