多模态磁共振成像：神经精神疾病的影像学研究

在古代，解剖头颅来研究或治疗头痛、癫痫及精神疾病

背景

随着放射学的发展，越来越多的设备用来探究脑

急性脑出血男，55岁左上肢偏瘫高血压病史背景

脑膜瘤

女，49岁

头痛，记忆退化2个月

精神分裂症患者，男，19岁，出现幻觉、行为异常4+年

CT （?）

背景

MRI （?）

方法

Parker et al. Magn Reson Med 2002

Basser et al. Magn Reson Med 2000

fMRI

✓高空间分辨率✓高时间分辨率

✓无创✓人体内

磁共振波谱✓神经递质✓研究脑区大Bustillo JR et al. Schizophr Bull 2013

✓无创✓人体内磁共振灌注成像

✓代谢

✓神经活动

✓无创✓人体内功能连接分析

•基于种子点分析

•对偶回归

FMRI data i

voxels

time

time courses i

#components

time

spatial maps i

voxels

time

=

X Biswal et al. Magn Reson Med 1995

9

•独立组件分析

Data Generation

Post-Processing

Brain

MR Scanner (a)Processing,Normanization (b)Data Reduction (c)ICA (d)Group Maps &Time Courses

Subject 1 s (v )

Subject M s (v )

Beckmann et al. OHBM 2009

Calhoun et al. Hum Brain Mapp 2001

小世界网络

网络分析

测量：度分布，聚类系数，路径长度阈值选择(阈值范围10˂S ˂.34)

图论分析

fMRI:图论分析

Cp: 平均网络聚类系数Lp: 平均网络最短路径长度

小世界参数："Cp"; "Lp" ; ''γ"; "λ";

"σ")

γ = Creal/Crandom>> 1λ =Lreal/Lrandom ~ 1σ =γ/λ

σ>1

10

怎样使用这些方法？这样融合不同的信息？

多模态磁共振技术

临床应用问题：以应用和物化为主要目的

基础问题：解决未知领域的理论问题为目的精神分裂症特征性脑结构缺陷的

如何在临床工作中总结出科学问题？

---基础机制问题研究

机制问题研究

具体而非空泛：

精神分裂症脑结构缺陷的MRI 分析

精神分裂症脑结构缺陷与幻听的关系

突出创新点

有特色：

如何评价你的科研问题：

突出创新点：问题新技术新方法新

避免用不确定的方法研究新问题

有学科前沿研究内容的潜在内涵：

☐治疗前首发精神分裂症患者是否存在脑异常以及脑异常部位？以精神分裂症研究为例临床问题：

☐脑结构？☐脑功能？

☐关系（结构&功能）？

Clinical diagnose 前期研究

24

积极

冲动型攻击

活跃

思维混乱

偏执

Lui et al. American Journal of Psychiatry 2009

Ren et al. American Journal of Psychiatry 2013结构改变

结果表明首发、未经药物治疗的精神分裂症患者结构缺陷部分影响前额‐下丘脑（边缘叶）‐小脑（感觉运动）环路。

Guo W et al. Schizophr Bull 2015

生理学基础

报道称精神分裂症患者存在大脑解剖结构和功能异常

Lui&Gong et al. American Journal of Psychiatry 2016, invited review Nature508,S2–S3(03 April 2014)doi:10.1038/508S2a

预设模式网络多模态meta分析

听觉网络

主要结果表明灰质容积减少伴随预设模式网络活动减少及听觉网络活动增加，暗示精神分裂患者不同的神经网络存在不同的生理病理改变

准备中脑半球连接改变

Anticevic, Lui&Gong, 2015, J. Neurosci.

病理分型Sun&Lui et al. JAMA Psychiatry 2015; May 20 online 弥散特征提取

聚类分析

Subtype 1Subtype 2

结构和病程

Zhang et al. American Journal of Psychiatry 2015

Xiao et al. Schizophrenia Bulletin 2015☐首发精神分裂症患者经抗精神病药物治疗后大脑发生了何种改变？☐脑结构？临床问题

脑结构☐脑功能？

☐关系（结构&功能）？

治疗后结构改变

经治疗后，精神分裂患者较对照组大脑灰质容积明显减少并且额叶中

脑脊液明显增加。

Arango C et al. Arch Gen Psychiatry 2012

长期治疗后（1.5年）Asami T et al. Neuroimage 2012

经1.5年随访，首发精神分裂患者与正常对照相比，灰质容积进行性减少更明显。

结构和病程

Zhang et al. American Journal of Psychiatry 2015

Xiao et al. Schizophrenia Bulletin 2015