基于动脉自旋标记成像分析帕金森病神经代谢网络拓扑属性的改变

作者：王扬; 苏辉; 王宁; 孙存可; 赵相胜; 张瑞平; 蔡舟波^*

来源：放射学实践, 2023, 38(04): 382-388.

DOI：10.13609/j.cnki.1000-0313.2023.04.003

• 帕金森病
• 图论
• 神经代谢网络
• 脑血流
• 动脉自旋标记
• 磁共振灌注成像

目的:应用动脉自旋标记(ASL)灌注成像(PWI)从代谢视角探讨神经网络的无创性构建，并分析其拓扑属性改变在帕金森病(PD)神经损伤中的作用机制。方法:基于磁共振ASL-PWI获取52例PD患者及相匹配的55例健康志愿者(HC组)的脑血流信息，构建组水平的神经代谢网络，采用图论分析网络的全局和节点拓扑属性(稀疏度为10%～50%,步长为1%)并进行组间比较。全局拓扑属性包括小世界属性(γ、λ、σ)、最短路径长度(Lp)、聚类系数(Cp)、全局效率(Eglob)和局部效率(Eloc),节点拓扑属性包括节点介数(BC)、节点度(DC)和节点效率(NE)。结果:两组受试者年龄、性别分布、受教育程度及认知功能(MMSE)评分的差异均无统计学意义(P>0.05)。PD组运动功能(UPDRS-Ⅲ)评分为24.60±14.00、疾病H-Y分期为1.39±0.49。在全局拓扑属性方面，PD组和HC组的神经代谢网络均显示出小世界属性(γ>1、λ≈1且σ>1);PD组的Eglob值显著高于HC组(0.25 vs. 0.23),而λ(0.42 vs. 0.46)、Lp(0.67 vs. 0.76)、Cp(0.26 vs. 0.30)和Eloc值(0.32 vs. 0.34)均显著低于HC组(P均<0.05)。在节点拓扑属性方面(三种节点属性中任一异常),相较于HC组，PD组在双侧楔前叶的BC(左：436.56 vs. 60.71;右：529.37 vs. 92.12)、双侧中央后回的NE(左：0.26 vs. 0.31;右：0.24 vs. 0.30)和DC(右：10.92 vs. 18.95)、左侧岛叶BC(14.23 vs. 81.00)、左侧舌回BC(59.55 vs. 3.84)、左侧梭状回BC(75.32 vs. 5.83)、左侧颞中回BC(37.19 vs. 221.12)、DC(15.04 vs. 22.59)和NE(0.26 vs. 0.32)、左侧额下回BC(127.39 vs. 4.02)和双侧额上回BC(左：4.02 vs. 127.39;右：3.47 vs. 71.77)均存在显著改变(P均<0.05,FDR校正)。结论:基于ASL-PWI显示的脑血流信息无创性构建神经代谢网络具备可行性，且PD患者的信息处理能力在全局及节点水平均存在代谢性病理异常。因此，本研究结果有助于加深对PD神经网络退行性损伤的机制阐述。

• 单位
  高邮市人民医院; 江门市五邑中医院