手简单与精细运动的脑激活区功能磁共振成像研究
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安徽医科大学学报Acta Universitatis Medicinal ̄Anhui 2013 Sep;48(9) ・1 103・ 手简单与精细运动的脑激活区功能磁共振成像研究 王敏锐,王海宝,余永强 摘要 目的利用功能磁共振研究正常人手运动相关脑功 能区的激活情况,探讨精细运动与简单运动的共同及相对特 异性机制。方法15名正常志愿者左右手分别进行腕关节 1材料与方法 1.1研究对象健康志愿者15名,均为右利手,男 屈伸、握拳运动和轮指运动,实时进行功能磁共振成像 7名,女8名,年龄21~25岁,平均年龄23.6岁,均 (BOLD—fMRI)扫描,使用SPM2软件对功能数据进行ANO— VA分析及多重比较分析。结果ANOVA分析结果显示,双 手握拳运动较腕关节屈曲运动明显激活对侧中央后回及顶 下小叶缘上回,轮指运动较握拳运动明显激活对侧运动前 区。联合作用分析显示,双手不同方式运动共同激活对侧初 级运动皮层区、对侧辅助运动区及同侧小脑半球激活。交互 作用分析显示,对侧初级运动皮层区及顶下小叶精细运动较 简单运动激活效应具有显著差异。结论功能磁共振成像 可用于检测正常人手运动相关功能区,手的精细运动与简单 运动涉及相同及相对特异性脑区,这为手运动功能区受累的 脑肿瘤及脑梗死的治疗及康复提供重要依据和方法。 关键词手运动;简单运动;精细运动;脑功能区;功能磁共 振成像 中图分类号R 445.2 文献标志码A文章编号1000—1492(2013)09—1103—05 人类双手可执行不同复杂度运动功能,临床上 相关运动脑区损害会导致手不同程度的运动功能障 碍。功能磁共振成像(blood oxygenation level de- pendent functional magnetic resonance imaging,BOLD- fMRI)作为无损伤的检测方法,具有高空间分辨率 和较好的时间分辨率,已广泛用于大脑功能的测定。 既往国内外有关运动功能脑成像的研究较多_1 J, 大多集中于某单一运动方式,而关于手的简单与精 细运动的fMRI多参数比较的研究较少,笔者观察 15名正常被试者手的简单和精细运动的脑激活的 变化,并对手不同形式运动相应功能区进行准确定 位,进一步为临床上脑梗死或脑肿瘤运动障碍患者 的治疗方案和预后评估提供依据和方法。 2013—03—21接收 基金项目:国家自然科学基金(编号:81171326) 作者单位:安徽医科大学第一附属医院放射科,合肥230022 作者简介:王敏锐,女,硕士研究生; 余永强,男,教授,主任医师,博士生导师,责任作者,E mail:shenyuxi@mail.hf.ah.cn 无神经系统疾病及上肢活动受限。 1.2检查序列 扫描定位像(3-plT2:l:FGRES): 重复时间(TR)5.5 ms,回波时间(TE)1.5 ms,成像 视野(FOV)240 mm×240 mm,层厚5 mm,层距5 mE。3D全脑解剖结构像(3D.SPGR)扫描:TR 6.0 ms,TE 1.8 ms,翻转角(flip angle,FA)35。,FOV 240 mm×240 mm,矩阵256×256,层厚1.2 mm, 层数166。fMRI:采用回波平面成像(EPI)加上快速 梯度回波(FFE)序列,扫描参数为:TR 3 000 ms,TE 30 ms,FA 90。,FOV 240 mm×240 mm,矩阵64× 64,激励次数(Nex)为1,层厚4 mm,层距0。以平 行于胼胝体前后联合的连线为基线,共37层。 1.3成像设备与运动方法均采用GE Signa MRI 3.0T超导磁共振扫描,用标准头颅环形极化线圈固 定受试者头部,务必保持头部不动,通过安装在线圈 上的反光镜观察屏幕,并按照计算机编程、投影到屏 幕上的任务指令执行任务刺激模式:任务采用Block 组块设计,左手及右手分别进行A、B、C 3种模式的 运动,A代表腕关节屈伸运动,B代表握拳运动,C 代表轮指运动,左手运动时右手无运动,右手运动时 左手无运动。左右手各做两次Bold扫描,前面12 S 为校正期,运动30 S,休息30 s,每次6.12 min,运动 频率为1~2 Hz。运动方案如图1所示。 12s R R 方案1 R R 12s R R 方案2 R R 图1运动方案 A:腕关节屈伸运动;B:握拳运动;C:轮指运动;R:间隔休息 1.4 图像后处理使用SPM2软件对功能成像数 据进行分析。首先进行图像预处理:调整匹配,头 动校正(三维平移未超过3 mm、三维旋转未超过 ・1106・ 安徽医科大学学报Acta Universitatis Medicinalis Anhui 2013 Sep;48(9) 近年fMRI研究已使得人们对于小脑的功能有 了全新的认识,发现它不仅协调机体运动,还与各种 感觉活动有关。本研究中左手运动时,左侧小脑半 球明显激活,右手运动时右侧小脑半球明显激活,这 与神经解剖关于小脑支配同侧肢体运动的经典观点 能够清晰显示病变周围功能区的残留情况、辅助功 能区及对侧功能区等的代偿情况 J,协助制定合适 治疗方案,如为脑肿瘤患者术前设定最佳手术方法、 手术人路及切除范围,从而提高肿瘤全切除率及最 大限度保留患者运动功能,同时fMRI也可为治疗后 完全吻合。且左手运动时同侧小脑半球激活信号 (象素数目k=1 092)明显强于右手运动时同侧小 的脑肿瘤及脑梗死患者的康复做出客观评价并随 访,对治疗和预后均具有指导意义,还可以根据fM— 脑半球激活信号(k=65),本研究中志愿者均为右 RI选择性地进行康复治疗。 利手,这说明由于非利手运动相对生疏,需要更多的 神经元参与活动。 参考文献 ANOVA分析可见,左手运动时c相对B时明 [1] 黄穗乔,梁碧玲,王艺东,等.脑卒中后偏瘫手运动功能的恢 显激活双侧PMA,而右手运动时c相对B仅激活同 复:纵向珊砌对照[J].中国组织工程研究与临床康复, 侧运动前区,该实验结果说明与利手运动相比,非利 2007,11(22):4266—7O. [2]刘圣华,储成风,杨明,等.删m评价正常老年人腕关节被 手运动进一步激活了对侧PMA;且比较得出同侧 动运动下脑激活区[J].中国医学影像技术,2008,24(11): PMA的激活范围明显比利手运动的广。Lehericy et 1693—6. al_6 研究也显示,运动前区的激活强弱与手运动复 [3]Hira R,Honkura N,Noguehi J,et a1.Transcranila optogenetic 杂程度呈正比。 stimulatlon for funcitonal mapping of the motor cortex[J].J Neuro 交互作用分析法双手运动时对侧顶下小叶缘上 Meth,2009,179(2):258—63. [4] Fall S,de Marco G.Assessment of brain interactivity in the motor 回(BA40)可见激活,且以c激活效应最为明显。 cortex from the concept of functional connectivity and spectral anal— 顶下小叶缘上回,即次级体感皮层(sII),它具有响 ysis of fMRI data[J].Biol Cybern,2008,98(2)I101—14. 应躯体刺激、完成结构区分任务的作用,主要负责协 [5]Krainik A,Lehericy S,Duffau H,et a1.Role of supplementary 调精细运动。有研究 显示当进行精细的触觉判 motor area in motor deficit following medial frontla lobe surgery 断时其激活程度更高,说明在复杂运动任务中sII [J].Neurology,2001,57(5):871—8. 的作用更为显著。 [6]Lehericy S,Bardinet E,Tremblay L,et a1.Motor control in basal ganglia circuits using fMRI and brain arias approaches[J].Cereb 本研究进一步探讨了精细运动较简单运动激活 Cortex,2006,16(2):149—61. 脑区的异同,发现精细与简单运动均可激活对侧 [7]Hamalainen H,Hiltunen J,Titievskaja l_Activation of somatosen— M1、SMA及同侧小脑半球;精细运动较简单运动在 sory cortical areas varies with attentional state:an fMRI study『J]. 对侧SM1及顶下小叶激活效应具有显著性差异;随 Behav Brain Res,2002,135(1—2):159—65. 着动作的精细复杂,PMA、初级及次级感觉区相应区 [8]傅悦,张云亭,张权.脑梗死患者手运动功能区fMRI研究 [J].临床放射学杂志,2007,26(7):648—52. 域激活增多,激活强度增加。该研究结果有助于进 一步研究功能区受累的脑肿瘤及脑梗死患者,fMRI Functional MRI study of simple and fine hand movement of regional brain activation Wang Minrui,Wang Haibao,Yu Yongqiang (Dept ofRadiology,The First Afifliated Hospital ofAnhui Medical University,Hefei 230022) Abstract Objective To study the use of normal hand motion and activation of related functional brain areas. functional by magnetic resonance imaging and discuss the complex and simple movement of the common and relative speciifcity mechanism.Methods 15 normal volunteers conducted flexion and extension,fist and treamolo move— ment,and at the same time,the real—time fMRI scanning was done,and ANOVA analysis and multiple comparison analysis on the function of data were also performed using SPM2 software.Results The results of ANOVA(P< 0.05),the hands fist movement signiifcantly activated contralateral postcentral gyms and inferior parietal lobule SH— 安徽医科大学学报Acta Universitatis Medicinalis Anhui 2013 Sep;48(9) ・1 107・ HSP gp96与Jabl在胃癌中的表达及其临床意义 杨摘要 目的飞,邓跃华,刘传磊,李帅,杨松海,刘弋 探讨热休克蛋白糖蛋白96(HSP gp96)和c— 表达,与肿瘤的发生、发展具有明显的相关性。c- jon蛋白激活域连接蛋白1(C-jun activation domain— binding protein 1,Jab1)是Claret et al 用酵母双杂 jun激活域连接蛋白1(Jab1)在人胃癌组织及其癌旁正常组 织中的表达及临床意义。方法 应用免疫组化sP法检测 80例原发性胃癌患者术后癌组织及其癌旁正常组织标本中 HSP gp96和Jabl的表达。结果 胃癌组织中HSP gp96和 交系统从人淋巴细胞cDNA文库中筛选到的,因其 与C-jun激活区结合而命名。目前国内外有关HSP gp96和Jabl在胃癌组织中的联合研究尚未见报道, 该研究以胃癌患者的癌组织与其癌旁正常组织对 照,用免疫组化法测定组织中HSP gp96和Jab1的 表达,回顾性分析其临床病理特点,旨在探讨HSP Jabl的表达均高于癌旁正常组织(P<0.05);HSP gp96的表 达与胃癌的临床分期、浸润程度、分化程度以及有无淋巴结 转移有关(P<0.05,P<0.O1),与其他临床病理参数无关; Jab1的表达与胃癌的浸润程度、分化程度以及有无淋巴结转 移有关(P<0.05),与其他临床病理参数无关。胃癌组织中 HSP gp96和Jabl的表达存在关联(X2=4.901,P<0.05,r= 0.248)。结论 胃癌组织中HSP gp96和Jabl表达显著增 高,且HSP gp96和Jabl可能存在较强的正相关关系,两者 的表达与胃癌的发生、发展密切相关。 gp96和Jab1在胃癌发生、发展中的关系,为胃癌的 早期诊断、治疗及判断预后提供依据。 1材料与方法 关键词 胃癌;热休克蛋白;糖蛋白96;Jabl蛋白 中图分类号R 735.2;R 341.32;R 6 1.1标本来源收集安徽医科大学第一附属医院 文献标志码A文章编号1000—1492(2013)09—1107—04 普通外科2008年1月~2009年1月期间收治的80 例胃癌患者的术后癌组织蜡块标本,所有病例均未 热休克蛋白糖蛋白96(heat shock protein glyco- protein 96,HSP gp96)属于HSP90家族,是内质网中 最丰富的蛋白质之一,可与其他新生或异常蛋白质 同时患有其他恶性肿瘤,术前未接受放化疗,术后均 经病理证实;选取同组病例癌旁正常组织(距肿瘤 边缘约5 cm)标本80例作对照组。所有病例临床 及病理资料完整,见表1。 1.2主要试剂浓缩型兔抗人HSP gp96多克隆抗 体、浓缩型兔抗人Jabl多克隆抗体均购于北京博奥 森生物技术有限公司;SP试剂盒和DAB显色液均 购于北京中杉金桥生物技术有限公司。 分子结合,在细胞内发挥分子伴侣的作用。有研 究¨ 表明HSP gp96在肿瘤组织中的表达明显高 于正常组织,如在乳腺癌、肾癌、黑色素瘤、骨肉瘤、 结肠癌、肝癌、肺癌等肿瘤组织中都有不同程度的高 2012—03—07接收 1.3 实验方法 采用免疫组化sP法检测组织中 HSP gp96和Jabl的表达。标本石蜡包埋行4 m 厚切片。具体操作参照sP试剂盒说明书进行。用 已知阳性胃癌组织切片作为阳性对照,以PBS缓冲 作者单位:安徽医科大学第一附属医院普通外科,合肥230022 作者简介:杨飞,男,硕士研究生; 邓跃华,男,副教授,主任医师,硕士生导师,责任作者,E mail:bbmcyf@163.corn pramarginal gyrus compared with wrist flexion movement,and the lateral premotor area was activated significantly on movement of tremolo compared with the ifst movement.The conjunction effect of different ways of motion analysis shows,both hands common activated contralateral primary motor cortex,contralateral supplementary motor area and ipsilateral cerebellar hemisphere activation.Interaction analysis showed the complex motion had significant differ- ences in contralateral primary motor cortex and inferior parietal lobule activation effect compared with the simple movement.Conclusion Functional magnetic resonance imaging can be used for the detection of function area in normal,complex and simple hand motion which involves the same and relatively speciic brain areas,providifng im— portant basis and method for the treatment and rehabilitation of brain tumors and cerebral infarction with involve— ment of the hand motor function area. Key words hand movement;simple motion;fine motion;cortical motor areas;functional magnetic resonance
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