脑小血管病运动症状特征及其发生的脑结构基础研究

Cerebral small vessel disease (CSVD) is an important risk which relate to decline of daily life ability in the elderly. Since the researches on CSVD are still insufficient, knowledge on either motor symptoms or underline lesions of the brain structure in CSVD patients are very limited. This research based on an established large sample of elder population will use Kinect camera to capture range image sequences of body motion, multi-point calibration and feature extraction technique to synchronize and fuse the multi-dimensional images, and extraction algorithm based on physical human characteristics to acquire quantitative body motion parameters. With parameters from 200 patients with cerebral small vessel disease, an algorithm is used to filter characteristic motion parameters and depict the panorama of motion features in such patients. On the other hand, with brain MRI post-processing technique, we evaluate the subcortical lesions including lacuna, white matter hyperintensity, cerebral microbleed and perivascular space and the characteristics of cortical structure including cerebral cortex thickness and surface area and distribution of different brain regions to focus on the association between characteristic motion parameters and the numbers and positions of the lesions, and therefore provide a further understanding of the underline lesions of the brain structure related to the motor symptoms in cerebral small vessel disease.

脑小血管病是影响老年人日常生活能力的重要疾病，脑小血管病运动功能损伤的研究仍处于起步阶段。本研究将在一个前期已建立的大样本社区老年人群基础上，应用Kinect摄像机采集人体动作深度图像序列数据。使用多点标定及特征提取技术，实现多维影像数据的同步及融合，使用基于人体特征的提取算法将人体与背景剥离，提取全定量人体运动参数，结合200例应用相同方法获得的脑小血管病患者的运动参数，描绘脑小血管病运动特征全貌，并应用机器算法筛选出脑小血管特征性运动参数。应用头颅核磁后处理技术，对受试者的头颅MRI脑皮层下损害（腔隙、脑白质高信号、微出血和血管周围间隙）和皮层结构特征（脑皮层厚度、表面积和各脑区分布）进行数据采集，研究脑小血管病特征性运动参数与各类脑结构损伤的相关性。通过上述研究实现定量化描述脑小血管病特征性运动症状；回答皮层损伤是否参与脑小血管病运动症状的发生。

研究背景：脑小血管病(Cerebral small vessel disease，CSVD)是近年来倍受关注的临床研究领域，其步态障碍可导致患者全面日常生活能力下降。本研究拟在一个CSVD高发的社区老年人群和脑小血管病患者中，采用多通道融合采集的运动功能定量数据（包括上下肢、躯干姿态和步态），实现对CSVD运动特征的全貌定量描述，并进一步分析挖掘最有临床价值的CSVD运动功能参数。.主要研究内容：分成三个部分：（1）CSVD运动功能定量数据采集和运动特征参数提取的关键技术研究；（2）CSVD相关特征性定量运动参数研究；（3）CSVD相关特征性运动参数与脑结构损伤的相关性研究。.重要结果：（1）本研究建立了一整套适用于CSVD运动功能评估的定量数据采集和运动特征参数提取方法，采用深度摄像机和运动功能提取技术可获得半定量和定量运动参数。（2）利用本研究建立的运动功能评估设备采集受试者的半定量及定量运动参数。（3）评估CSVD相关的影像标记物与运动功能的相关性，发现脑白质高信号的严重程度与下肢运动功能（包括步行速度和起坐用时）显著相关，而脑白质高信号和脑萎缩与上肢运动速度（双手轮替动作）显著相关。（3）进一步评估CSVD相关的皮层及皮层下构损伤与运动功能的相关性，发现丘脑体积减小是CSVD和步速减慢之间联系的中介因素，即CSVD导致的步速减慢是通过破坏丘脑结构来实现的。.关键数据及其科学意义：本研究在CSVD组和对照组，均发现了丘脑萎缩和步速减慢之间的相关关系。基底节区的核团对动作的启动和协调发挥着重要的作用，这些作用主要是通过前运动皮层、辅助运动皮层和运动皮层等运动神经环路来实现的。在这些环路当中，丘脑与大脑皮层和纹状体系统之间交互相连，对感觉运动信息的整合和认知功能起着重要的作用。因此，丘脑结构损伤对动作启动、动作控制和运动学习造成严重的影响。探讨与CSVD步态障碍关系最紧密的影像结构改变对于我们了解CSVD步态障碍的病生理机制有重要提示作用，并可有针对性地进行CSVD二级预防治疗。