静息态fMRI方法在急性缺血性中风诊断中的应用研究

It has been reported in previous study that time-shift analysis (TSA) of resting-state fMRI (rsfMRI) data could successfully identify hypoperfused areas in acute ischemic stroke, which suggested that an assessment of time delays of the spontaneous low frequency fluctuations of the BOLD signal may provide comparable information to dynamic susceptibility contrast perfusion weighted imaging (DSC-PWI) and thus serve as a useful diagnostic tool for stroke MRI without the need for the application of a contrast agent. Although rsfMRI holds promise to provide a valuable alternative to DSC-PWI in acute stroke diagnostics, the feasibility and validity of TSA method still needs to be tested due to some limiting factors such as imaging technique and small number of patients. In this project, we will firstly employ fast scanning technique, in which high sampling rate (TR=400ms) with coverage of most brain areas is allowed, to acquire rsfMRI data for patients with acute ischemic stroke. We will optimize time-shift analysis (TSA) by increasing the time shift numbers during shifting. Second, we will combinate resting-state fMRI and 3D arterial spin labeling (ASL) fMRI technique in future data acquisition, which may further improve the accuracy of perfusion deficit assessment. Third, we will acquire the MRI data in multiple time points after stroke onset for ischemic stroke patients in longitudinal study. We will investigate the monitoring function of TSA in identifying the perfusion deficit and helping the recovery of patients. By these three studies, we expect to find the optimized scheme for time-shift analysis (TSA) of rsfMRI data in acute ischemic stroke diagnosis. This project will further improve the accuracy of perfusion deficit assessment with rsfMRI and make the TSA viable for clinical application.

前期工作已证明通过对急性缺血性中风患者的静息态fMRI数据进行时间移位分析（TSA），可成功检测到患者的灌注不足区域，表明静息态fMRI可代替动态磁敏感对比增强灌注加权成像（DSC-PWI）作为临床中风的磁共振诊断工具，无需磁化敏感对比剂。但由于成像技术及患者数量少等一些限制因素，（TSA）方法仍需优化并验证其可靠性。在本研究中，使用快速扫描技术获取急性缺血性中风患者的静息态fMRI数据，增加TSA的移位数来达到对该方法的优化；并将静息态fMRI与3D动脉自旋标记成像结合，提高检测灌注不足区域的准确性；最后通过对缺血性中风的纵向研究，探讨使用静息态fMRI时间移位分析监测患者的脑血流灌注异常及恢复情况。通过以上三个方面的研究，验证应用静息态fMRI时间移位分析确定急性缺血性灌注损伤的可靠性，提高该方法的准确性，进一步实现其在中风临床诊断中的推广。

前期工作已证明通过对急性缺血性卒中患者的静息态fMRI数据进行时间移位分析（TSA），可成功检测到患者的灌注不足区域。但由于一些限制因素，TSA方法仍需优化并验证可靠性。本项目应用静息态BOLD-fMRI的时间移位分析（TSA）方法对不同的脑缺血疾病患者进行灌注损伤的评估；对时间移位分析（TSA）方法进行优化；并对急性缺血性卒中患者大脑结构和功能的异常进行检测。从四个方面进行：. （1）对不同的脑缺血疾病（缺血性卒中亚急性期，短暂性缺血发作）的患者，使用静息态fMRI时间移位分析评估患者的脑血流灌注异常，研究结果发现时间移位分析的延迟结果与DSC-PWI的达峰时间（TTP）的延长区域（缺血性卒中亚急性期）以及动脉自旋标记成像（ASL）的脑血流降低区域（短暂性缺血发作）很相似，证明静息态fMRI时间移位分析确定脑缺血性疾病灌注损伤的可靠性；. （2）应用多模态的磁共振技术研究缺血性脑卒中急性期的患者大脑结构和功能的异常，发现相对于健康对照，患者双侧丘脑的灰质体积减少并和卒中严重程度相关，同时丘脑与右侧额叶的功能连接降低，提示了额叶有潜在的功能损伤；. （3）开发静息态fMRI进行大脑灌注检测时间移位分析（TSA）工具包，目前已经完成测试，并提供给多家合作医院进行使用；. （4）使用快速扫描技术获取健康受试者的静息态fMRI数据，增加TSA的移位数来达到对TSA方法进行优化，建立健康被试比较精细的延迟分布，提示可以将快速扫描技术应用到患者的研究中，有助于临床更准确的诊断。. 通过以上四个方面的研究，验证了应用静息态fMRI时间移位分析确定缺血性疾病灌注损伤的可靠性，进一步实现其在中风临床诊断中的推广。