早产儿静息态功能磁共振ALFF随访分析*

广东省深圳市儿童医院放射科(广东 深圳 518038)

王宏伟 向 葵 干芸根

早产儿静息态功能磁共振ALFF随访分析*

广东省深圳市儿童医院放射科(广东 深圳 518038)

王宏伟 向 葵 干芸根

目的探讨静息态功能磁共振ALFF分析在早产儿脑发育的应用价值。方法对25例早产儿在生后6个月时行MR检查，并按年龄匹配原则招募21例正常婴儿进行MR检查以建立MR数据正常对照组，MR检查包括fMRI，3D-T1WI。采用低频振幅(ALFF)算法观察和比较早产儿在生后6个月不同大脑区域 ALFF的变化。结果和正常对照组相比，在小脑后叶、额叶和上辅助运动脑区功ALFF减弱，早产儿6个月随访组在颞上回和前扣带回脑区ALFF增强。结论早产儿生后的脑发育过程与正常足月儿的发育过程不同，影响这些神经网络的成熟，在颞上回和前扣带回脑区ALFF活动增强提示早产儿脑内可能存在调整效应。

早产；静息态功能性磁共振成像；低频振幅

早产是当今公共健康的一个主要问题，多达1/3的早产儿于幼儿期即出现认知障碍[1]，早产也影响大脑皮层的发育过程[2]。研究表明很多早产儿在青少年时的大脑功能是正常的，表明在早产儿的脑功能发育过程中存在着调整过程，但到目前为止脑发育调整的神经生物学机制仍未明确[3]。Raichle等发现人脑的默认网络活动，在脑静息状态下依然存在，并认为其与广泛神经类疾病相关，然而多数研究对象是已表现出病症的学龄期儿童或成人[4]。静息态功能磁共振成像(restingstate function magnetic resonance imaging，RS.fMRI)是无创性检查技术，可以探测静息时脑的自发活动状态。低频振幅(amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF)算法可以检测静息状态下脑神经元自发活动的强度。本研究以25例早产儿为研究对象，在生后6个月进行RS.fMRI随访扫描，采用ALFF算法，探测静息状态下脑神经元自发活动的强度变化，并与正常对照组比较分析脑神经元自发活动的差异及意义。

1 资料和方法

1.1 研究对象收集25例2013年1月至2014年6月来我院进行MR检查6个月大的早产儿作为随访组(P组)，这些早产儿胎龄＜37周，无宫内发育迟缓，无先天性畸形，无产时窒息、颅内出血等严重并发症，生命体征平稳。按年龄匹配原则招募21例正常婴儿进行MR检查作为正常对照组(N组)。对照组纳入标准为神经发育学正常且出生时为足月儿，无产时、产后并发症及影响发育的相关疾病。

1.2 MR检查包括3D-T1加权成像和 RS.fMRI。3D-T1加权成像参数：TR1900ms，TE2.92ms，翻转角7度。扫描视野 192mm×220mm，矩阵448×512，层数96。Rest-fMRI扫描参数：TR2000ms，TE30ms，翻转角90度，视野220mm×220mm，矩阵64×64，层厚3mm。RS.fMRI采集时间为240s。早产儿及对照组均采用水合氯醛镇静后使用德国西门子3.OT skara磁共振成像系统进行扫描。

1.3 MR数据分析在Matlab操作平台下应用SPM软件进行MR数据预处理和统计学分析，使用RS.fMRI分析软件计算全脑体素的ALFF值。组水平统计运用SPM的随机效应模型。比较P组、N组之间的全脑ALFF活动差异，簇体块＞228个体素，显著性水平P ＜0.05。统计检验为双尾检验。将ALFF有显著差异的脑区叠加在新生儿标准脑模板上显示并描述。

2 结 果

ALFF分析结果：早产儿组(P 组)与正常对照组(N组)全脑ALFF值差异比较综合图，见图1。

图1 ALFF分析结果 早产儿组(P组)与正常对照组(N组)全脑ALFF值差异比较综合图，暖色代表P组比N组脑活动高，冷色代表P组比 N组脑活动低。P＜0.05。簇体块体积＞228体素。

P组颞上回和前扣带回比N组高，P组小脑后叶、额叶和上辅助运动区比N组低，均有显著地统计学差异，见表1。

3 讨 论

RS.fMRI是指对处于清醒、相对安静以及无任何任务状态的大脑进行图像数据采集。Biswal 等[5]研究发现，在静息状态下人脑中左右半球的运动功能脑区之间存在着BOLD信号的低频震荡，并且功能连接存在于整个运动系统之中并保持相关与同步。由于大脑中所反映的不同低频信号具有时间和空间上的同步性，以及波形比较类似等特点，可以此来分析各个脑区神经元活动的同步情况。ALFF算法分析已经越来越多的应用于RS.fMRI研究，其基本原理是假设静息态脑BOLD信号在低频范围内具有生理意义，同时自主神经活动水平的程度能够被显著的反映[6]。当脑区活动增强时，ALFF值相应增高；脑区活动减弱时，ALFF值相应降低。通过分析计算ALFF值并进行解剖学定位，人脑自发活动的脑区就能够被准确的标记出来。因此ALFF分析即能反映出脑区的自发活动强度，又能定位存在异常自发活动的脑区[7]。

本研究研究对象年龄小，在MR检查前使用了水合氯醛镇静剂。镇静剂的使用可能会影响实验结果，但有研究报告在镇静与非镇静的新生儿之间没有发现显著差异[8]。

本研究结果显示早产儿生后的脑发育过程与正常足月儿的发育过程不同。(1)P组的静息态脑活动强度在小脑后叶、额叶和上辅助运动区区域比N组显著性降低。额叶与认知、情绪、语言记忆等功能密切相关，上辅助运动区与协调运动功能密切相关，这些区域多位于与人类语言处理、认识功能和运动功能区密切相关的脑区。该结果提示早产会影响、减缓这些脑区神经网络的发育成熟，从而导致语言、运动神经网络发育迟缓，患儿可能会出现阅读理解能力降低、认知障碍、运动能力落后等。Constable 等[9]研究发现，在小脑后叶存在语言整合网络通路，早产会对该通路造成损伤从而影响早产儿语言功能，与本研究结果相符。(2)P组的静息态脑活动强度在颞上回和前扣带回区域比N组高。扣带回前部和后部是边缘系统功能不同的两个区域，扣带回前部参与许多复杂的躯体和内脏运动功能和痛反应，后部是监控感觉和立体定位及记忆作用的组织[10]。颞上回为听觉性语言中枢所在区域。

表1 早产儿组（P组）全脑ALFF值与正常对照组（N组）全脑ALFF值比较结果

本研究发现P组的静息态脑活动强度在颞上回和前扣带回区域比N组高，提示P组的静息态脑活动强度在颞上回和前扣带回区域的显著性增强，这对于早产儿脑发育是一个好的现象，这些区域的功能活动增强可能是对早产儿脑发育的一种调整，暗示着脑内可能存在发育调整过程效应。

本研究的不足是纳入样本量较小，可能存在偏倚，期寄后续增加样本量深入研究，进一步探索早产对大脑发育影响的相关机制。

[1]Neubauer A P,Voss W,Kattner E. Outcome of extremely low birth weight survivors at school age:the influence of perinatal parameters on neurodevelopment[J].European journal of pediatrics,2008, 167(1):87-95.

[2]Kuklisova-Murgasova M,Aljabar P,Srinivasan L,et al.A dynamic 4D probabilistic atlas of the developing brain[J]. NeuroImage,2011,54(4):2750-2763.

[3]Hack M.Adult outcomes of preterm children[J].Journal of Developmental&Behavioral Pediatrics,2009,30(5):460-470. [4]Raichle M E,MacLeod A M,Snyder A Z,et al.A default mode of brain function[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2001,98(2):676-682.

[5]Biswal B,Zerrin Yetkin F, Haughton V M, et al. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar mri[J]. Magnetic resonance in medicine, 1995,34(4):537-541.

[6]Zang YF,He Y,Zhu CZ,et a1. Altered baseline brain activity in children with ADHD revealed by resting-state functional MRI[J].Brain and Development, 2007,29(2):83-91.

[7]Yang H,Long X Y,Yang Y,et al. Amplitude of low frequency fluctuation within visual areas revealed by resting-state functional MRI[J].Neuroimage, 2007,36(1):144-152.

[8]Damaraju E, Phillips J,Lowe J R, et al.Resting-state functional connectivity differences in premature children[J].Front Syst NeurosCi,2010,4(23):1-13

[9]Constable R T,Vohr B R, Scheinost D,et al.A left cerebellar pathway mediates language in prematurely-born young adults[J].Neuroimage, 2013,64(1):371-378.

[10]蔡厚德,刘昌.大脑前扣带回皮层与执行功能[J].心理科学进展, 2004,12(5):643-650.

(本文编辑:王海丽)

A Study of Brain in Premature Infants at 6 Month After Birth Using Functional Magnetic Resonance Imaging*

WANG Hong-wei, XIANG Kui, GAN Yun-gen． Department of Radiology, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen 518038, Guangdong Province, China

ObjectiveTo study the differences and its significance of ALFF values of the brain using resting-state fMRI(RS．fMRI) in premature and full-term infants at 6 months after birth．Methods25 premature infants and 21 normal full-term infants were recruited from Shenzhen children Hospital, and screened using RS．fMRI at 6-month after birth．Amplitude of low frequency fluctuation(ALFF) of different brain regions was compared between premature and ful-term infants．ResultsThe RS．fMRI showed that the premature infants had significant decrease of ALFF in cerebellum posterior lobe, frontal Lobe, supp motor Area, while they had significant increase in superior temporal gyrus and anterior cingulate．ConclusionIn resting-state, the preterm infants at 6-month after birth have decreased brain activity in many brain regions including cerebellum posterior lobe, frontal Lobe, supp motor Area, however, increased activity in superior temporal gyrus and anterior cingulate might be a kind of adaptation development in the premature brain．

Premature; RS．fMRI; ALFF

R722

A

深圳市科创委基金(编号JCYJ20140416141331480)

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.01.006

2016-12-12

向 葵