2013年校管科研课题申请书

项目编号：项目所属学科：自然科学（√）人文社科（）福建中医药大学校管科研课题申请书课题名称：DTI对脑卒中后继发Wallerian变性患者预后及治疗效果的评估课题负责人：所在单位：联系电话：起止年限：2014.1.1—2015.12.31申请日期：2013.11.1福建中医药大学科研处制1一、主要研究内容（研究目的、意义、技术经济价值）1、研究目的：对脑卒中患者从亚急性期随访至慢性期，运用磁共振DTI技术，了解远隔部位的继发性Wallerian变性（WD）对患者神经运动功能恢复的影响，从而对患者运动功能恢复预后及治疗效果做出评估，指导临床康复治疗。2、研究意义：脑卒中严重威胁人类的健康，发病率逐年上升，且致死率与致残率较高，随着对康复治疗认识的提高，患者及家属越来越重视对脑卒中后患者预后的准确判断问题。Wallerian变性（WD）也叫顺行性变性，在各类神经传导通路中均可出现，锥体束Wallerian变性变性最常见。解剖学锥体束定义是指主要由大脑中央前回和中央旁小叶前部的大锥体细胞和其他锥体细胞发出的纤维束，其中也复合有额叶其他部分和顶叶某些区域发出的纤维，向下走行路径包括内囊的膝部和后支局部、中脑大脑脚基底部的中３／５区域、脑桥的基底部、延髓腹侧锥体，然后又分为皮质脑核束和皮质脊髓束。脑损伤导致神经元胞体死亡塌缩崩解，其远侧神经轴索及髓鞘随之发生崩解，引发雪旺氏细胞增生，清除崩解的轴索和髓鞘碎屑，从而导致锥体Wallerian变性。脑损害后继发锥体束Wallerian变性的严重程度，对神经功能的恢复预后有巨大影响，脑损害后继发远段的神经纤维变性可影响患者神经功能的恢复。患侧神经系统检查均呈阳性锥体束征，对侧肢体表现为不同程度的肌力减低，康复治疗后肌力可有部分程度恢复，临床表现与原发脑损害不易区分，如果没有影像学检查支持，易误认为原发性损害表现，将肌力下降的责任归为新发梗死灶而导致误诊。常规MRI2虽可显示WD改变，但对早期WD的敏感性较低且难以量化WD的严重程度。因此,有必要寻找一种具有较高敏感度和特异度且能定量监测WD的成像手段。DTI技术对脑白质纤维束有很强的特异性,不仅可反映活体组织的微观结构,而且可以定量分析白质纤维束的Wallerian变性的病理状态下的特点,对常规MRI检查是一项重要的补充手段。根据DTI指标早期发现WD变性并定量评估其对神经功能的影响，对防止运动功能损伤和促进功能恢复均有重要意义。3、研究技术经济价值：磁共振DTI技术是一项无创性检查，是目前能够对WD做出定性及定量的唯一检查，能对患者运动功能恢复预后及治疗效果做出评估，从而指导临床康复治疗。3二、国内外现状、水平及发展趋势1、脑卒中严重威胁人类的健康，发病率逐年上升，且致死率与致残率较高，随着对康复治疗认识的提高，患者及家属越来越重视对脑卒中后患者预后的准确判断问题。Wallerian变性（WD）也叫顺行性变性，在各类神经传导通路中均可出现，锥体束Wallerian变性变性最常见。解剖学锥体束定义是指主要由大脑中央前回和中央旁小叶前部的大锥体细胞和其他锥体细胞发出的纤维束，其中也复合有额叶其他部分和顶叶某些区域发出的纤维，向下走行路径包括内囊的膝部和后支局部、中脑大脑脚基底部的中３／５区域、脑桥的基底部、延髓腹侧锥体，然后又分为皮质脑核束和皮质脊髓束。脑损伤导致神经元胞体死亡塌缩崩解，其远侧神经轴索及髓鞘随之发生崩解，引发雪旺氏细胞增生，清除崩解的轴索和髓鞘碎屑，从而导致锥体Wallerian变性。脑损害后继发锥体束Wallerian变性的严重程度，对神经功能的恢复预后有巨大影响，脑损害后继发远段的神经纤维变性可影响患者神经功能的恢复。患侧神经系统检查均呈阳性锥体束征，对侧肢体表现为不同程度的肌力减低，康复治疗后肌力可有部分程度恢复，临床表现与原发脑损害不易区分，如果没有影像学检查支持，易误认为原发性损害表现，将肌力下降的责任归为新发梗死灶而导致误诊。Ｓ．Ｈ．Ｈａｙｅｓ等根据不同阶段的组织、化学和新陈代谢特征，将Wallerian变性分为４期：Ⅰ期是在疾病发生后４周内，仅有轴突微结构的改变和轻微的髓鞘生化改变；Ⅱ期是在疾病发生４周后，主要病理改变是髓鞘蛋白变性，此期组织疏水；Ⅲ期是在疾病发生１０周以后，髓鞘脂烃变性，胶质细胞增生，组织亲水；Ⅳ期为发病几年后的改变，主要病理改变与Ⅲ期相同。4锥体束信号及形态的改变是Wallerian变性的特征性改变。根据Ｓ．Ｈ．Ｈａｙｅｓ等的病理分期，Ⅱ期为疏水性，Ｔ２ＷＩ上即可见低信号；Ⅲ期以后为亲水性，可见长Ｔ１、长Ｔ２信号；以后由于神经元细胞坏死、皱缩，胶质细胞明显增生，锥体束体积缩小，主要表现为患侧大脑脚或脑桥基底部较对侧体积变小，也就是出现皮质脊髓束萎缩的征象。因为变性脱失后的轴突和髓鞘留下的空隙仅部分被胶质细胞反应增生所填充，于是缩小了皮质脊髓束的体积。常规MRI虽可显示WD改变，但对早期WD的敏感性较低且难以量化WD的严重程度。因此有必要寻找一种具有较高敏感度和特异度，且能定量监测WD的成像手段。DTI技术对脑白质纤维束有很强的特异性,不仅可反映活体组织的微观结构,而且可以定量分析白质纤维束的Wallerian变性的病理状态下的特点,对常规MRI检查是一项重要的补充手段。2、DTI的原理：1950年，科学家Hahn首先发现水分子的扩散对于核磁共振的信号有影响，并且因此而发现了肌肉中的扩散各向异性。随后，人们发现在老鼠的脑灰质和人脑的轴突中也存在扩散的各向异性。随着20世纪80年代美国科学家把扩散成像技术应用到临床诊断疾病中，扩散成像技术已经被使用了二十余年。特别是EPI等技术的使用，使得扩散成像成为了临床上非常常用的常规序列之一。DTI的基础是扩散加权成像，它的原理主要是通过对至少6个方向上的体内的水分子位移的情况进行一个详细的测量，与扩散加权相比，DTI能够更加准确地反映出体内水分子扩散的情况，并且能够清楚地显示出神经纤维束在体内的走行方向。扩散是指的物质的分子进行的自由运动，在物理学上被称为布朗运动，这个词5汇一般是用来描述粒子从较高浓度的区域向较低浓度的区域的一种微观运动。对于DTI而言，其实际上即是测量水在细胞之间的运动。而张量则是指的发生在固体内部的3位排列的张力。DTI的主要参数有以下几个:弥散系数值、各向异系数值、扩散张量3个本征值，即为（λ1，λ2，λ3)。DTI的资料获取对于普通的扩散性核磁共振，可以采用单个的参数对其进行描述，即被称为扩散系数D。核磁共振的信号扩散主要是依赖于D因子和b因子，而这2个因子则可以用来描述梯度脉冲。因为各向异性的原因，扩散并不能只用一个参数来描述，而是需要一个张量D来描述。该张量可以充分地描述各个方向的分子运动，并且可以描述在这些方向上分子运动的相关性。但是扩散梯度的脉冲波是沿着同一个方向进行衰减的，所以在决定扩散张量时，应收集几个在不同方向上的DWI，并且使用对于扩散较为敏感的核磁共振脉冲序列。因为扩散的张量为对称的，在测量时可以只测定6个方向。DTI的资料分析扩散资料一般可以采用3种方法进行分析其微观组织结构以及每个体素的构建。平均扩散度是用于全面地表达分子的移位、扩散障碍各向异性度。各向异性度描绘了分子的移位程度是与其定位结构有关的扩散主方向。扩散主方向一般和空间的结构定位有密切的联系。以上的3种方法分析所得参数均是在0～1变化。任何能改变神经元大小、细胞外间隙和组织完整性的病理过程均可引起组织的扩散变化。根据DTI数据可计算出以下扩散指标:最大本征值(λ1):反映水分子沿神经纤维走行方向上的扩散系数;横向本征值(λ23):是中间和最小本征值的平均反映水分子垂直于神经纤维方向上的扩散系数;平均扩散率(meandiffusivity,MD):反映组织内水分子扩散的平均幅度;分数各向异性6fractionalani2sotropy,FA):反映组织内水分子扩散的方向性。上述研究表明,DTI技术不仅在显示WD方面具有较高敏感度和特异度,而且能定量监测活体WD的演变过程。DTI活体研究WD的演变规律具有以下重要意义:①可用于抗轴突变性药物疗效监测;②代替组织学选择性溃变纤维银染法研究神经元纤维投射。后者通过选择性毁损某一皮层区使该区神经元轴突发生WD,再经组织切片镀银染色才可显示变性神经纤维,属于有创方法且仅凭经验估计处死动物时间点其实验精度和成功率均不高。脑卒中后锥体束WD变性与患者严重运动功能损害有关。因此根据DTI指标早期发现WD变性并定量评估其对神经功能的影响，对防止运动功能损伤和促进功能恢复均有重要意义。发展趋势：虽然DTI具有活体监测WD的能力,但仍存在一些问题有待于解决:①DTI与病理检查提示变性进程的一致性。在损伤发生后DTI可通过观察神经纤维束通路上DTI指标的变化判断WD的进展，但其与病理检查结果是否一致尚不清楚。对这一问题的澄清有助于明确DTI技术监测WD进程的敏感性。②在活体上WD的进展情况。目前尚不清楚在不同时间段WD是否以相同的速率进展。若不同,其进展规律又如何?[参考文献]雷松菁、申云霞.磁共振新技术在脑梗死后沃勒变性中的研究进展.中国医学影像技术，2011,27（3）：103-106.李静，李澄，王苇.纤维束示踪成像技术定量评价急性期脑出血锥体束损伤.中国医学影像技术，2009,25（7）：1163-1166.ThomallaG,GlaucheV,KochMA,etal.Diffusiontensorimagingdetectsearly7Walleriandegenerationofthepyramidaltractafterischemicstroke.Neuroimage,2004,22(4);1767-1774.KuhnMJ,MikulisDJ,AyoubDM,etal.Walleriandegenerationterischemicstroke.Neuroimage,2004,22(4):176721774.陈海,贾建平,王默力,等.脑梗死后锥体束Wallerian变性的影像学研究进展.中国脑血管病杂志,2007,4(6):2802282.邱明国,李七渝,张绍祥.人脑皮质脊髓束三维概率图及其可重复性研究.中国医学影像技术,2009,25:19221.StinearCM,BarberPA,SmalePR,etal.Functionalpotentialinchronicstrokepatientsdependsoncorticospinaltractintegrity.Brain,2007,130(Pt1):1702180.PendleburyST,BlamireAM,LeeMA,etal.Axonalinjuryinthein2ternalcapsulecorrelateswithmotorimpairmentafterstroke.Stroke,1999,30:956SimoninY,FerrerAM,FerriA,etal.TheneuroprotectiveeffectsoftheWldSgenearecorrelatedwithproteasomeexpressionratherthanapoptosis.EurJNeurosci,2007,25:2269.ArbabAS,BashawLA,MillerBR,etal.Intracytoplasmictaggingofcellswithferumoxidesandtransfectionagentforcellularmagneticresonanceimagingaftercelltransplantation:methodsandtech2niques.Transplantation,2003,76:1123.LiangZ,ZengJ,ZhangC,etal.Longitudinalinvestigationsontheanterogradeandretrogradedegenerationinthepyramidaltractfol