基于神经影像学脑网络分析方法的康复治疗（rTMS）对脑卒中患者的脑结构与脑功能重塑机制研究

The incidence of Chinese stroke has become the number one in the world. Stroke has a high mortality, while 50-80% stroke survivors suffer from different degrees of disabling sequela, such as hemiplegia ,aphasia. Thus, facilitating functional rehabilitation with preventing the loss of neurological function is a hot topic in medical research worldwide. .Recently, a new neural electrophysiology technology, named repeat transcranial magnetic stimulation(rTMS), is becoming a promising rehabilitation therapy of stroke. rTMS treatmentcan not only affect the local and remote cortex functions, but also promote the functional reorganizationat the cortex region. ..Recent advances in the megnetic resonance (MR) acquisition and analysis of functional data permit the exploration of functional connectivity in human brains. In this study, by combining brain network analysis techniques and 3D brain fiber techniques, we will validate the feasibility of using emerging MR acquisition and process technologies to detect the changes of the funcational cnnectivity through a longitudinal investigations on the brain anatomy and function of the stroke patients with rTMS treatment or without treatment. .. We strongly believe that the success of this study should enable us to (i) establish "proofs-of-principle" on the brain structural and functional plasticity in the stroke patients with rTMS treatment; and (ii) explore a new image index to reflect the functional reorganization and estimate the prognosis after stroke...We combined the resting state functional MRI and DTI technique to explore the brain anatomy and function of the stroke patients with rTMS treatment. So far, no similar studies was published

中国脑卒中发病率已成为世界第一。脑卒中具有高病死率，并且50%～80%幸存者留下不同程度的致残性后遗症，如偏瘫、失语等。如何促进患者的功能恢复或者预防功能丧失是目前全世界医学研究的热点。康复治疗手段（重复经颅磁刺激rTMS）是近年来在TMS的基础上发展起来的新型神经电生理技术，能影响局部和远隔皮层功能，促进皮层功能区域性重建。.本研究中，我们将利用先进的采集技术（静息态fMRI+DTI），结合新兴的脑网络和独特3D脑白质束技术，客观地揭示脑卒患者发病后系列时间点的影像变化， 以及rTMS治疗后的脑网络连接和白质纤维束异常， 从而揭示康复过程中脑功能重组的意义。 本研究的目标是通过纵向研究脑卒中后脑结构和脑功能来探讨脑功能重塑机制， 从而建立能客观反映预后或评价功能的影像学指标。我们联合静息态fMRI+DTI技术探讨rTMS治疗后脑结构和脑网络变化，将处于国际领先水平， 国内外没有相关报道。

脑卒中患者的脑结构与脑功能重塑机制是目前的一个研究热点。本项目采用多模态影像学技术观察缺血性脑卒中患者经过高频率重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)后的脑功能变化，进而揭示脑功能重组的证据。我们的研究纳入了2013年2月～2016年12月在北京协和医院神经科住院治疗的急性缺血性脑卒中病人，对每位患者在发病7天内、15天、1个月、3个月、6个月、1年共6个时间点进行常规核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）及多模态功能MRI数据采集，由一名神经科医生评估临床功能评分。病人的纳入标准包括：1）首次发病，经弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI）确诊为急性缺血性脑卒中，梗死灶为单侧且位于大脑中动脉供血区；2）神志清楚，无明显记忆或智力障碍；3）经爱丁堡利手检查判定为右利手；4）既往无长期酗酒及长期服用中枢神经系统活性药物。排除标准包括：1）梗死灶累及大脑灰质；2）既往脑血管病史；3）出血性脑卒中；4）癫痫或精神异常者；5）存在MRI检查禁忌症者。本研究主要包括以下3部分：.（1）缺血性脑卒中MRI图像后处理相关问题探讨：主要探讨急性缺血性脑卒中患者脑内梗死灶病变对MRI数据处理过程中空间标准化的影响，比较在高分辨率T2加权成像（T2 Weighted Imaging, T2WI）/DWI上手工画病灶建立病灶模版以及采用不同空间标准化算法对结果的影响。结果显示：去病灶与否对急性期脑卒中患者的空间标准化过程没有影响；急性缺血性脑卒中患者在DWI上画病灶建立模版优于T2WI；采用分割或不分割的空间标准化算法对病灶在MNI空间的位置及体积均有影响，其灰白质的空间位置也存在差异，我们推荐使用分割法进行空间标准化。以上技术方面的探讨为后续功能数据分析提供了理论依据。.（2）急性缺血性脑卒中患者的脑功能成像研究：利用静息态功能磁共振技术（resting-state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI）观察急性缺血性脑卒中患者脑功能连接变化，我们发现病灶侧初级运动皮质（M1）与病灶对侧小脑半球、病灶同侧补充运动区及楔前叶的功能连接减弱，揭示了急性期梗死灶对运动功能的影响；