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[学位论文] 王利郑州大学 2017年博士导师: 汪忠镐共242页

摘要 : 背景和目的：胃食管反流病(GERD)是一种常见的消化道疾病。在西方国家，胃食管反流病的发病率已被为10%-20%；亚洲发生率略低于西方国家为约5.2%-8.5%。胃食管反流病不仅引起反酸烧心的症状，还可以引起有癌变倾向的Barrettt食管；有一部分胃食... 展开背景和目的：胃食管反流病(GERD)是一种常见的消化道疾病。在西方国家，胃食管反流病的发病率已被为10%-20%；亚洲发生率略低于西方国家为约5.2%-8.5%。胃食管反流病不仅引起反酸烧心的症状，还可以引起有癌变倾向的Barrettt食管；有一部分胃食管反流病患者表现为呼吸道症状：咳嗽、呼吸困难、多痰。尤其需要注意的是GERD在以下疾病表现出较高的发病率：哮喘、咳嗽、慢性阻塞性肺病(COPD)，与特发性肺纤维化(IPF)。而且，GERD在这些疾病的出现通常预示着更差的生活质量和预后。食管的症状与并发症通常与胃液中的胃酸、胆汁直接刺激和继发炎性微环境改变有关。而呼吸道症状则与神经反射、胃液误吸、胃液微量吸入导致的机能变化和炎性微环境改变有关。虽然有关GERD的相关研究很多，但是胃食管反流病的引起的食管和肺部整体的基因表达的改变仍然没有被研究。如今，二代测序技术为我们研究整体的基因表达的改变提供了强有力的工具。凭借着更高的测序速度和灵敏度，二代测序技术被用来识别差异表达的基因，发现新的转录。近年来，虽然有利用二代测序技术来研究胃食管反流的细胞实验和microRNA研究，但是还没有针对胃食管反流对更真实模拟胃食管反流影响的动物模型食管和肺部影响的转录组学研究。因此，本课题拟通过GERD在食管和肺部的转录基因组进行二代测序并进一步进行生物信息学的分析，对测序得到的差异表达基因结合OMIM数据库得到的相关疾病基因进行生物信息学分析：GO分析，KEGG通路分析，蛋白质–蛋白质相互作用网络分析，并对有关临床特征进行生物信息学分析和验证。初步探讨GERD对食管和肺部转录基因组表达的影响，以期为进一步GERD相关疾病的研究提供线索和参考。本研究分为以下两个部分：第一部分：对胃食管反流大鼠模型食管组织转录组学研究；第二部分：对胃食管反流大鼠模型肺组织转录组学研究。第一部分对胃食管反流大鼠模型食管组织转录组学研究目的：通过对胃食管反流大鼠模型食管组织转录组学研究分析胃食管反流对食管的影响，并找出可能联系胃食管反流和Barrett食管的分子基础。方法： 1.建立胃食管大鼠模型； 2.利用二代测序技术检测对照组大鼠、GERD大鼠模型食管组织转录基因组的表达情况，分析得到食管差异表达基因，并对其进行生物信息学分析：GO分析，KEGG通路分析，STRING蛋白质相互作用网络分析； 3.结合在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)检索到的GERD及Barrett食管相关基因，对这些基因进行比较和分析，找出可能联系GERD及Barrett食管的基因。结果： 1.GERD大鼠模型食管转录基因组测序得到749条差异表达基因； 2.对这749条差异表达基因进行GO分析显示：分子功能(molecular functions, MF)、生物过程(Biological Process, BP)和细胞组分(Cellular Component,CC)聚类分析分别分为8组、12组、7组，过表达分析对应的出现富集程度改变的类别分别有17个、37个和13个(P＜0.05)； 3.KEGG一共检索到相关的通路有237条，利用DAVID进行的富集分析显示41条通路富集程度改变明显(P＜0.05)； 4.STRING识别出食管749条差异表达基因中的668条基因，有450条基因发生蛋白质-蛋白质相互作用，处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)为Fos,Rac2,Mmp9,Agt,Fgr,Itgb2,Hck,Cd68,Itgam,Tyrobp等基因； 5．在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)检索到的GERD及Barrett食管相关人类基因位点分别是205个和439个，对应的大鼠基因分别是176个和367个； 6.同时出现在两个基因列表中的28条人类基因和对应的24条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 7.同时出现在差异表达基因和Barrett食管相关大鼠基因两个基因列表中的22条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 8.用GERD及Barrett食管相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Tp53,Akt1,Mapk8,Stat3,Akt2,Mapk9,Mapk10,Ins2,Pten,Kras,Smarca4,Egfr,Erbb3,Hras,Crebbp等基因。 9.用食管差异表达基因和Barrett食管相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Tp53,Akt1,Stat3,FosIns2,Mapk8,Akt2,Il6,Fgr,Mmp9,Mapk9,Kras,Mapk10,Rac2,Egfr等基因。小结： 1．GERD大鼠模型食管转录基因组有749条基因差异表达； 2．GERD与Barrett食管之间存在有相互联系的基因，但各个可能联系两种疾病的基因还需要更深入的验证。第二部分对胃食管反流大鼠模型肺组织转录组学研究目的：通过对胃食管反流大鼠模型肺组织转录组学研究分析胃食管反流对食管的影响，并找出可能联系GERD和哮喘、咳嗽、IPF、COPD的分子基础。方法： 1.利用二代测序技术检测对照组大鼠、GERD大鼠模型肺部组织转录基因组的表达情况，分析得到差异表达基因，并对其进行生物信息学分析：GO分析，KEGG通路分析，STRING蛋白质相互作用网络分析； 2.结合在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)检索到的GERD及哮喘、咳嗽、IPF、COPD相关基因，对这些基因进行比较和分析，找出可能联系GERD与这些肺部疾病的基因。 3.结合模型大鼠肺部病理特点利用Reactome进行相关分析，并对有关基因进行验证。结果： 1.GERD大鼠模型肺部组织转录基因组测序得到380条差异表达基因； 2.对这380条差异表达基因进行GO分析显示：分子功能(molecular functions, MF)、生物过程(Biological Process, BP)和细胞组分(Cellular Component, CC)聚类分析分别分为7组、12组、7组，过表达分析对应的出现富集程度改变的类别分别有9个、16个和5个(P＜0.05)； 3.KEGG一共检索到相关的通路有194条，利用DAVID进行的富集分析显示9条通路富集程度改变明显(P＜0.05)； 4.STRING识别出肺部380条差异表达基因中的345条基因，有203条基因发生蛋白质-蛋白质相互作用，处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene )为Actn2,Cxcr2,Il1b,Mmp9,Ccr1,Edn1,Tlr2,LOC497963,Ccl2,Itgam等基因； 5．在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)检索到的哮喘、咳嗽、IPF、COPD相关人类基因位点分别是270个、50个、106个和436个，对应的大鼠基因分别是232个、44个、75个和318个； 6.同时出现在GERD和哮喘两个基因列表中的8条人类基因和对应的7条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 7.同时出现在肺部差异表达基因和哮喘两个基因列表中的14条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 8.同时出现在GERD和咳嗽两个基因列表中的6条人类基因和对应的4条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 9.同时出现在肺部差异表达基因和咳嗽两个基因列表中的1条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 10.同时出现在GERD和IPF个基因列表中的3条人类基因和对应的2条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 11.同时出现在肺部差异表达基因和IPF两个基因列表中的3条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因; 12.同时出现在GERD和COPD两个基因列表中的13条人类基因和对应的10条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 13.同时出现在肺部差异表达基因和COPD两个基因列表中的10条大鼠基因为可能联系两种疾病的基因； 14.用GERD及哮喘相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Tnf,Stat6,Il4,Ptpn6,Stat4,Tyk2,Cxcl12,Il12b,Tgfb1,Ifng,Lep,Mmp9,Vegfa等基因； 15.用肺部差异表达基因和哮喘相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Tnf,Lep,Stat6,Il4,Tgfb1,Cxcl12,Il12b,Il1b,Itgam,LOC497963,Mmp9,Tlr4,Tyk2等基因； 16.用GERD及咳嗽相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Hdac8,Pten,Crebbp,Cdc6,Fgfr1,Ret,Csnk2a1,Ehmt1,Orc1,Ptpn11,Wnt5a等基因； 17.用肺部差异表达基因和咳嗽相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Cxcr2,Actn2,Il1b,Mmp9,Tlr2,Ccr1,Edn1,LOC497963等基因； 18.用GERD及IPF相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Egfr,Pten,Erbb2,Cav1,Hras,Ptpn11,Crebbp等基因。 19.用肺部差异表达基因和IPF相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Tgfb1,Fgr,Mmp9,Edn1,Egfr,LOC497963,Actn2,Erbb2,Cxcr2,Cdkn1a,Il1b,Tlr2等基因； 20.用GERD及IPF相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Stat3,Notch1,Egfr,Il6,Tgfb1,Crebbp,Erbb2,Pten等基因； 21.用肺部差异表达基因和IPF相关大鼠基因在STRING检索得到的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，可能联系两种疾病的基因为处于中心位置与较多蛋白有相互作用的枢纽基因(hub gene)：Il6，Stat3，Tgfb1，Mmp9，Egfr，Edn1，Fgr，Kras，Nos3等基因； 22.肺部比较明显的病理特点是细胞外基质重构，在Reactome查询到的与之相关的分类是细胞外基质组织(R-RNO-1474244)，里面涉及了17条基因：Mfap4,Ceacam4,Ctsg,Itga7,Fn1,Mmp8,Mmp9,Elane,Vcan,Itgam,Lox,It 收起

关键词 : 胃食管反流 Barrett食管转录组学 RNA-seq技术

2. 终末期肾病血液透析患者脑灰白质精细结构及神经血管耦合功能改变的多模态MRI研究

[学位论文] 蒋玉涵大连医科大学 2023年博士导师: 苗延巍共232页

摘要 : 目的：采用多模态MRI成像技术探究终末期肾病血液透析（hemodialysis,HD）患者脑灰质体积及皮层厚度改变、皮层下核团及海马亚结构萎缩模式、脑白质微结构改变及神经血管耦合（neurovascularcoupling,NVC）功能变化，并评估其与实验室指标、脑小... 展开目的：采用多模态MRI成像技术探究终末期肾病血液透析（hemodialysis,HD）患者脑灰质体积及皮层厚度改变、皮层下核团及海马亚结构萎缩模式、脑白质微结构改变及神经血管耦合（neurovascularcoupling,NVC）功能变化，并评估其与实验室指标、脑小血管病变（cerebralsmallvesseldisease,CSVD）及认知功能的关联性，以期明确HD患者脑灰白质结构损害及NVC功能变化对认知功能的影响及其相关临床危险因素，为HD患者认知障碍的诊断及治疗提供影像学标志物和潜在干预措施。材料与方法：（1）前瞻性收集HD患者及无认知下降的健康志愿者（healthycontrol,HC）作为研究对象。记录所有被试人口学资料、临床基本资料（透析龄、透析充分性指标[single-poolkinetictransfer/volumeureameasurements,spKt/V]等）、实验室检查指标（血红蛋白[Hemoglobin,Hb]、肌酐[creatinine,Cre]、尿酸[uricacid,UA]、尿素[serumurea,Urea]、总胆固醇、甘油三酯[triglyceride,TG]、同型半胱氨酸[homocysteine,HCY]、白蛋白、血钙、血磷、校正钙浓度[correctedcalcium,cCa]、甲状旁腺激素[parathyroidhormone,PTH]、C反应蛋白[c-reactiveprotein,CRP]等）及神经心理学量表筛查（蒙特利尔认知评价量表[Montrealcognitiveassessment,MoCA]中文版、Rey听觉词语学习测试[Rey''sauditoryverballearningtest,RAVLT]、连线测试A[trailmakingtestpartA,TMT-A]、连线测试B[trailmakingtestpartB,TMT-B]、数字符号转换测试[digitalsymbolsubstitutiontest,DSST]）结果。采用飞利浦IngeniaCX3.0TMRI扫描仪对常规MRI、3D-T1WI、弥散张量成像（diffusiontensorimaging,DTI）、3D伪连续脉冲动脉自旋标记（pseudo-CASL,pCASL）及静息态功能MRI（rest-statefunctionMRI,rs-fMRI）数据进行采集。评估两组被试者CSVD特征评分（脑室周围白质高信号[periventricularhyperintense,PVH]、深部白质高信号[deepwhitematterhyperintense,DWMH]、半卵圆中心[centrumsemiovale,CS]及基底节区[basalganglia,BG]扩大的血管周围间隙[enlargedperivascularspace,EPVS]、腔隙灶、微出血[cerebralmicrobleeds,CMBs]以及CSVD总负担评分）并利用联影人工智能分析软件对脑白质高信号（whitematterhyperintense,WMH）进行自动分割，计算WMH体积及占比。（2）收集HD组39例，HC组51例。分别利用统计参数图（StatisticalParametricMapping,SPM12）和FreeSurfer7.2.0软件对脑灰质体积及皮层厚度进行VBM和SBM分析，并比较两组间差异。采用偏相关或多元线性回归分析临床资料、实验室指标、CSVD及认知功能与HD患者脑灰质体积及皮层厚度的关联性。P＜0.05表示差异具有统计学意义。（3）收集HD组39例，HC组51例。采用顶点水平Shape分析方法对皮层下核团形状进行分析。利用FreeSurfer7.2.0软件进行海马亚区分割。采用协方差分析比较两组间皮层下核团体积及海马各亚区体积。两组间皮层下核团Shape分析统计使用FSL内“Randomise”指令进行置换检验，采用无阈值簇群增强（threshold-freeclusterenhancement,TFCE）方法对结果进行校正。采用ROC曲线来分析皮层下核团形状变化及海马亚区体积变化对于区分HD与HC组的诊断效能。偏相关或多元线性回归分析用于评估临床资料、实验室指标、CSVD及认知功能与HD患者皮层下核团体积或形状改变及海马亚区体积的关联性。P＜0.05表示差异具有统计学意义。（4）收集HD组38例，HC组43例。基于自动纤维量化技术（automaticfiberquantification,AFQ）识别全脑17条纤维束，量化每个被试在每条纤维束100个等距节点处的DTI指标。利用FSL中的“Randomise”指令进行置换检验（5000次置换），采用体素水平的FWE方法进行多重比较校正，P＜0.05表示差异具有统计学意义。采用R语言软件（R4.2.2）内“randomforest”函数来构建随机森林（randomforest,RF）分类模型，以确定最能预测疾病诊断的白质纤维。采用偏相关或多元线性回归分析临床资料、实验室指标、CSVD及认知功能与HD患者白质纤维束DTI指标的关联性。P＜0.05表示差异具有统计学意义。（5）收集HD组33例，HC组35例。利用SPM12软件对ASL图像进行处理获取脑血流量（cerebralbloodflow,CBF）图。利用DPARSF工具包对rs-fMRI数据进行预处理获取低频振幅（amplitudesoflow-frequencyfluctuation,ALFF）、分数ALFF（fractionalALFF,fALFF）、局部一致性（regionalhomogeneity,ReHo）、功能连接密度（functionalconnectivitydensity,FCD）及功能连接强度（functionalconnectivitystrengths,FCS）图。基于全脑灰质模板及AAL90模板进行耦合分析，获取五种NVC模式，即CBF-ALFF、CBF-fALFF、CBF-ReHo、CBF-FCD和CBF-FCS。采用协方差分析比较HD与HC组全脑灰质水平及各脑区范围内的5种NVC模式变化。采用偏相关或多元线性回归分析临床资料、实验室指标、CSVD及认知功能与HD患者NVC改变的关联性。P＜0.05表示差异具有统计学意义。结果：（1）与HC组相比，HD组在双侧小脑上脚、左侧颞极：颞上回、左侧壳核、右侧距状裂周围皮层、双侧舌回、左侧颞横回、右侧楔叶及双侧中央后回灰质体积减小（P＜0.05，体素水平FWE校正，体素大小＞100mm3）；HD组在左侧额上回、左侧缘上回、左侧额下回后部、双侧中央后回、左侧眶额回外侧、双侧颞上回、左侧舌回、双侧枕外侧回、右侧额中回下部、右侧眶额回内侧、右侧额中回上部、右侧扣带回峡部、右侧顶下小叶及右侧楔叶皮层厚度变薄（P＜0.05，FDR校正，范围＞100mm2）。偏相关结果显示PTH与左侧颞横回体积（r=-0.576,P=0.001）及右侧楔叶体积（r=-0.563,P=0.001）呈负相关，cCa与右侧中央后回体积（r=0.407,P=0.029）、左侧舌回皮层厚度（r=0.413,P=0.023）呈正相关，透析龄与右侧眶额回内侧皮层厚度呈负相关（r=-0.419,P=0.021），Cre含量与右侧扣带回峡部皮层厚度呈负相关（r=-0.413,P=0.023），Hb含量与右侧楔叶皮层厚度呈正相关（r=0.442,P=0.015）。回归分析结果显示：WMH分级、EPVS评分及CSVD总负担评分增加是部分脑区灰质体积及皮层厚度减低的独立影响因素（P＜0.05）。左侧舌回体积（β=0.441,P=0.009）、左侧颞上回皮层厚度（β=0.360,P=0.041）是MoCA注意得分的独立影响因素；右侧眶额回内侧（β=0.305,P=0.041）及右侧中央后回皮层厚度（β=0.590,P＜0.001）分别是MoCA抽象及定向得分的独立影响因素；左侧颞上回（β=0.342,P=0.022）及右侧中央后回（β=0.292,P=0.026）皮层厚度是RAVLT1-5试自由回忆总正确数的独立影响因素；右侧顶下小叶皮层厚度是RAVLT长时延迟自由回忆正确数（β=0.258,P=0.024）及再认正确数（β=0.396,P=0.009）的独立影响因素。（2）与HC组相比，HD组双侧伏隔核、双侧丘脑及左侧杏仁核体积减小（P＜0.003，FWE校正），双侧多个皮层下核团萎缩，包括脑干、双侧伏隔核、双侧杏仁核、双侧尾状核、双侧丘脑、左侧海马、双侧壳核以及右侧苍白球（P＜0.05,TFCE校正）。ROC结果显示右侧杏仁核形状改变在区分HD组与HC组的分类效果较好（AUC=0.773）。与HC组相比，HD组双侧海马整体体积及多个海马亚区体积明显减小，包括双侧海马尾、双侧前下托头、双侧分子细胞层体、双侧海马伞、双侧HATA、右侧CA1头、右侧分子细胞层头、右侧GC-DG体、右侧海马体及右侧海马头（P＜0.05,FDR校正）。左侧海马尾体积对于区分HD组与HC组的分类效果较好（AUC=0.713）。偏相关性分析结果显示：spKt/V（r=0.420,P=0.023）及TG含量（r=-0.486,P=0.008）与左侧壳核平均形变位移值（meansurfacedistances,MSD）有关；PTH含量与左侧丘脑MSD值呈负相关（r=-0.452,P=0.014）；Hb含量与右侧GC-DG体部体积呈正相关（r=0.419,P=0.027）。回归分析显示CSVD总负担评分、WMH分级及占比增加是双侧尾状核、双侧丘脑MSD值的独立影响因素（P＜0.05）。左侧丘脑MSD值是RALVT再认正确数的独立影响因素（β=0.531,P=0.025）；右侧海马尾体积是MoCA抽象得分的独立影响因素（β=0.358,P=0.024），左侧海马伞体积是RAVLT2试即时自由回忆正确数（β=0.295,P=0.043）及DSST得分（β=0.273,P=0.030）的独立影响因素。（3）与HC组相比，HD患者白质纤维弥漫性损伤。逐段比较结果显示：HD患者在丘脑前辐射（thalmicradiation,ATR）、皮质脊髓束（corticospinal,CST）、胼胝体大钳、胼胝体小钳、下额枕束（inferiorfronto-occipitalfasciculus,IFOF）、上纵束（superiorlongitudinalfasciculus,SLF）及钩束（uncinate,UF）的特定纤维节段FA值显著减低，MD、AxD、RD值显著增高（P＜0.05，FWE校正）。RF分类结果显示MD分段水平、RD整体水平在区分HD与HC组间的分类效果较好。在MD分段水平重要性排序中，左侧SLF的所有段对区分HD与HC组最佳，其次为右侧IFOF的1-46段；在RD整体水平重要性排序中，右侧IFOF对区分HD与HC组最佳，其次为左侧IFOF。偏相关结果显示：尿素含量与左侧SLF所有段MD值呈正相关（r=0.391,P=0.036），spKt/V与右侧IFOF1-46段MD值呈负相关（r=-0.403,P=0.030），尿酸与右侧IFOF整体RD值（r=0.380,P=0.042）、右侧IFOF1-55段RD值（r=0.449,P=0.015）呈正相关。回归分析结果显示：CSVD总负担评分是胼胝体小钳9-28段FA值（β=-0.333,P=0.032）、右侧IFOF整体MD值（β=0.362,P=0.023）、右侧IFOF整体RD值（β=0.337,P=0.033）的独立影响因素；PVH分级是左侧ATR1-28段AxD值的独立影响因素（β=0.423,P=0.006）。胼胝体小钳9-28段FA值是TMT-B时间（β=-0.386,P=0.013）及DSST得分（β=0 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关键词 : 终末期肾病血液透析脑小血管病变脑萎缩白质微结构神经血管耦合多模态MRI

3. 经导管肝动脉灌注溶瘤病毒OH2联合栓塞治疗肝癌的疗效和机制研究

[学位论文] 操焱焱华中科技大学 2022年博士导师: 郑传胜共232页

摘要 : 本文主要从以下几个部分展开论述：第一部分评估OH2对VX2肿瘤的感染效力及最佳滴度的筛选目的：初步探究溶瘤病毒OH2对VX2肿瘤的感染效力，并筛选出最佳治疗滴度。方法：采用兔VX2皮下瘤模型并分为3组，分别注射滴度为1×107、1×... 展开本文主要从以下几个部分展开论述：第一部分评估OH2对VX2肿瘤的感染效力及最佳滴度的筛选目的：初步探究溶瘤病毒OH2对VX2肿瘤的感染效力，并筛选出最佳治疗滴度。方法：采用兔VX2皮下瘤模型并分为3组，分别注射滴度为1×107、1×106 CCID50和1×105 CCID50的带荧光素酶基因的溶瘤病毒OH2-Luc，于不同时间点进行活体荧光成像和测量皮下瘤大小。结果：OH2-Luc瘤内注射后，1×107 CCID50组荧光表达强度显著高于其他两组（Plt;0.001），第一组OH2-Luc的肿瘤抑制效果显著优于第二组和第三组（P=0.005）。结论：OH2能有效感染VX2肿瘤组织，1×107 CCID50剂量组的抗肿瘤效果也显著优于中、低剂量组。因此本实验三组中1×107 CCID50为OH2的最佳治疗剂量。第二部分 OH2治疗肝癌的最佳给药方式目的：筛选出OH2的最佳给药模式，并探究其机制。方法：兔VX2肝癌移植瘤模型并分为以下4组：第一组进行经导管肝动脉灌注溶瘤病毒OH2后，联合明胶海绵颗粒栓塞（transarterial viroembolization, TAVE）；第二组进行单纯经导管肝动脉灌注OH2（transarterial viroinfusion, TAVI）；第三组开腹对肝癌进行OH2瘤内注射（ intratumor injection, TI ）；第四组进行经兔耳缘静脉注射OH2 （intravenous injection, IV）。在术后7天将肿瘤标本进行病理HE染色、TUNEL、Ki-67、Masson和OH2的免疫组化染色，对肿瘤组织和正常器官组织内OH2的表达量进行qPCR定量检测，并观察实验兔的生存时间。结果：TAVE组的肿瘤坏死率和中位生存时间显著高于其他三组，OH2经动脉途径给药后会分布得更加均匀、阳性染色更多，Masson染色结果显示在TI组肿瘤组织内纤维成份阻挡OH2感染并杀伤邻近肿瘤细胞的表现较为明显。OH2的qPCR检测结果显示在TAVE组中OH2的复制更加集中于肿瘤组织。结论：与其他3种给药途径相比，TAVE为最佳给药方式。第三部分 TAVE介入治疗肝癌的疗效评估和机制探究目的：比较TAVE与其他介入治疗方式治疗肝癌的疗效，并探究TAVE的作用机制。方法：采用兔VX2肝左叶单个肝癌模型、肝左叶及肝右叶VX2肝癌模型和VX2皮下瘤这三种模型中的一种或多种联合使用，并依据各部分的研究内容采用不同的干预方式，主要为TAVE、TAVI、经动脉栓塞治疗（transarterial embolization, TAE）和生理盐水（normal saline, NS）对照组。通过对不同实验组的标本进行HE染色评估肿瘤坏死，并进行多种免疫组化及免疫荧光染色评估肿瘤微环境的变化。结果：TAVE组的肿瘤坏死率和中位生存时间显著高于其他三组（Plt;0.001），OH2灌注和栓塞这两种独立治疗方式叠加后的肿瘤坏死率均显著低于TAVE组（Plt;0.05）。先行不完全栓塞再灌注OH2治疗也显著提高了肿瘤坏死率（Plt;0.001）。此外，对肝左叶肿瘤干预后，4组中仅TAVE组的肝右叶肿瘤受到了显著抑制（Plt;0.001）。再挑战实验中，与对照组相比，TAVE组皮下瘤的生长也显著受到了抑制（P=0.039）。与TAE组相比，TAVE组中缺氧诱导因子-1α蛋白的表达无明显减少，但血管内皮生长因子却极少表达。CD8+T细胞、CD11c+DC细胞在TAVE组显著高于TAE组和NS组（Plt;0.001）Foxp3+Treg和Gr-1+MDSCs在TAVE组和TAVI组显著低于TAE组和NS组（Plt;0.05），IFN-γ的表达量在TAVE组也显著高于其他三组（Plt;0.05）。结论：TAVE治疗不仅能取得出色的局部疗效和生存获益，而且还实现了一定的旁观者效应和免疫记忆效应。这些疗效的取得，与TAVE这种联合治疗方式的协同作用密切相关。收起

关键词 : 肝癌经导管肝动脉灌注溶瘤病毒疗法明胶海绵颗粒栓塞疗法临床疗效

4. 多参数MRI及放射组学特征对直肠癌主要病理特征的预测价值

[学位论文] 陈钇地广西医科大学 2021年博士导师: 龙莉玲共225页

摘要 : 目的:探讨直肠多参数MRI和放射组学特征对直肠癌主要病理特征的预测价值。材料与方法:采用前瞻性实验方案，纳入2019年7月至2020年12月的直肠癌患者共110例，所有患者均进行了直肠癌根治手术，术前未进行任何放化疗及内镜治疗，对其大便潜血、C... 展开目的:探讨直肠多参数MRI和放射组学特征对直肠癌主要病理特征的预测价值。材料与方法:采用前瞻性实验方案，纳入2019年7月至2020年12月的直肠癌患者共110例，所有患者均进行了直肠癌根治手术，术前未进行任何放化疗及内镜治疗，对其大便潜血、CEA、CA199、CA125、CA153、CA242、CA724等临床生化指标进行了记录;术前两周内进行了直肠多参数MRI检查，术后标本进行了详细的病理学检查，并进行了TNM分期。本研究中所涉及的直肠癌的主要病理特征包括了直肠癌的病理类型（非粘液腺癌或者粘液癌）、分化程度、浸润深度、上皮间质转化(E-cadherin和Vimentin的表达)、水通道蛋白1(Aquaporin-1)的表达。本研究主要分为了三部分内容，第一部分内容探讨了直肠癌患者的临床特点及MRI形态学征象（病变的大小、位置、病变与臀大肌的T2信号强度比率、环周切缘、壁外血管侵犯、壁外脂肪侵犯等）对直肠癌主要病理特征的预测价值;第二部分内容探讨了MRI弥散功能成像（包括弥散加权成像-DWI、体素内非相干运动-IVIM、弥散峰度成像-DKI等模型）及动态增强(DCE)的定量参数(Ktrans、Kep、Ve值)对直肠癌主要病理特征的预测价值;第三部内容为采用机器学习的方法进行MRI影像组学特征分析，并建立基于影像组学特征和临床影像数据的预测模型来评估直肠癌主要病理特征。本研究所采用的主要统计学方法包括:独立样本t检验或者Mann-WhitneyU、单因素方差分析（one-wayanalysisofvariance，One-WayANOVA）或者Kruskal-WallisH检验、x2或者Fisher''s精确检验、Spearman相关性分析、ROC(receiveroperatingcharacteristic)曲线分析，用曲线下面积(areaundercurve，AUC)描述预测的诊断效能，P＜0.05被认为有统计学意义。结果:本研究所纳入的110例直肠癌患者中男65例、女45例，年龄60.7±12.5岁（范围34-89岁），临床分期分为Ⅰ期23.6％，Ⅱ期37.3％，Ⅲ期35.5％，Ⅳ期3.6％;T分期主要为T3(52.7％);N和M分期主要为N0M0(62.7％、96.4％)。ROC分析结果显示: (1)患者的年龄和CA724对于直肠粘液癌有诊断效能(AUC为0.667和0.681，P＜0.05)，CEA对直肠癌浆膜层及浆膜外浸润有诊断效能(AUC=0.723，P＜0.05);AFP对E-cadherin低表达具有轻度的诊断效能(AUC=0.616，P=0.046)，本研究所讨论各项临床指标对直肠癌的分化程度及Vimentin、Aquaporin-1的表达均无诊断效能(P＞0.05)。 (2)患者的MRI形态学征象中，T2信号强度比率对直肠粘液癌具有较高的诊断效能(AUC=0.885，P＜0.05);壁外脂肪侵犯对直肠癌的分化程度具有诊断效能(AUC=0.65，P＜0.05);肿瘤长径、肿瘤下缘距肛门的距离、壁外脂肪侵犯对直肠癌浆膜层及浆膜外浸润具有诊断效能(AUC为0.611、0.632、0.618，P＜0.05);MRI形态学征象对E-cadherin表达无诊断效能(P＞0.05);T2信号强度比率对Vimentin高表达具有轻度的诊断效能(AUC=0.619，P=0.037);T2信号强度比率和肿瘤下缘与肛门的距离对Aquaporin-1高表达具有轻度的诊断效能(AUC分别为0.639和0.615，P＜0.05)。 (3)b值分别为600、1000、2000、3000s/mm2的ADC值(ADC_600、ADC_1000、ADC_2000、ADC_3000)对直肠粘液癌诊断均有很高的诊断效能，AUC分别为0.839、0.874、0.831、0.93(P＜0.05);它们对于直肠癌浆膜层及浆膜外浸润均有诊断效能，AUC值分别为0.745、0.69、0.708、0.709(P＜0.05);对于直肠癌分化程度无诊断效能(P＞0.05);ADC_600、ADC_2000、ADC_3000对E-cadherin低表达有诊断效能(AUC为0.628、0.63、0.63，P＜0.05);ADC_3000对Vimentin高表达有诊断效能(AUC=0.644，P=0.011);ADC_1000、ADC_2000、ADC_3000对直肠癌Aquaporin-1高表达均有诊断效能(AUC值分别为0.619、0.660、0.715，P＜0.05)。 (4)IVIM-MRI的定量参数D值对直肠粘液癌具有较高的诊断效能(AUC=0.876，P＜0.05);D*值对于直肠癌的浆膜层及浆膜外浸润有诊断效能(AUC=0.641，P＜0.05);D值对Aquaporin-1高表达均有诊断价值(AUC=0.636，P＜0.05);IVIM定量参数对于直肠癌分化程度、E-cadherin、Vimentin表达无诊断效能(P＞0.05)。 (5)DKI-MRI的定量参数Diffusivity和Kurtosis值对直肠粘液癌均有较高的诊断效能，AUC分别为0.876和0.9(P＜0.05);对直肠癌的分化程度、浸润深度及E-cadherin、Vimentin表达无诊断效能(P＞0.05);Diffusivity、Kurtosis值对Aquaporin-1高表达有诊断价值(AUC为0.633、0627，P＜0.05)。 (6)DCE-MRI定量参数Ktrans、Kep值对直肠粘液癌有诊断效能(AUC为0.683、0.673，P＜0.05);Ktrans、Ve值对直肠高分化腺癌均诊断效能(AUC为0.655、0.65，P＜0.05)，且对直肠癌浆膜层及浆膜外浸润有诊断效能(AUC为0.785、0.785，P＜0.05;Ktrans、Kep值对E-cadherin低表达有诊断效能(AUC为0.801、0.722，P＜0.05)，且它们对Vimentin高表达有诊断效能（AUC值为0.724、0.628，P＜0.05）;Ktrans值对Aquaporin-1高表达有诊断效能(AUC=0.632，P=0.018)。 (7)直肠MRI影像组学分析结果显示，基于T2WI序列的LR分类器对直肠粘液癌的预测效能最高(AUC=0.921)，KNN分类器对高分化直肠癌预测效能最高(AUC=0.819);基于动态增强静脉期轴位序列的SVM分类器对直肠癌的浆膜及浆膜外浸润预测效能最高(AUC=0.854)，且对直肠癌E-cadherin低表达预测效能最高(AUC=0.825);基于动态增强静脉期矢状位序列的SVM分类器对Vimentin高表达表达预测效能最高(AUC=0.809);基于T2WI序列的SVM分类器对直肠癌Aquaporin-1高表达表达预测效能最高(AUC=0.917)。结论:临床生化检查对直肠癌主要病理特征的预测价值有限;T2信号强度比率对直肠粘液癌的诊断效能较高，其余的MRI形态学征象对直肠癌的主要病理特征的诊断价值较低;超高b值DWI及IVIM、DKI、DCE-MRI的定量参数对直肠癌的主要病理特征有一定的诊断价值;而放射组学特征明显提升了多参数MRI的预测效能，提示了基于机器学习的放射组学特征有潜力成为一种术前无创性的生物标记物来评估直肠癌的主要病理特征。收起

关键词 : 直肠癌磁共振成像放射组学机器学习病理学

5. 功能CT评价肝硬化储备功能及其与肝癌肿瘤血管生成相关性的研究

[学位论文] 杨汉丰四川大学 2005年博士导师: 周翔平共224页

摘要 : 全文分为四部分：第一部分目的：了解螺旋CT肝分叶体积测量的价值，并初步观察正常人群肝分叶体积、及各叶体积占总肝体积的百分比。结论：螺旋CT增强扫描可准确测量肝脏分叶体积，具有良好的可重复性。正常人群总肝体积、分叶体积... 展开

关键词 : CT诊断肝脏肝硬化储备功能肝癌肿瘤血管生成抑制影像医学

6. 应用静态和动态超声影像智能化技术诊断乳腺肿瘤的方法学研究

[学位论文] 董发进山东大学 2022年博士导师: 张运共215页

摘要 : 研究背景乳腺癌是全球最常见癌症之一。据2021年全球癌症负担报告显示，乳腺癌的发病率逐年上升，已成为癌症之首，严重危害广大女性的生命健康。因此，早期精准诊疗乳腺癌尤为重要。早期筛査和诊断是降低乳腺癌死亡率的重要方法。目前，临床诊... 展开研究背景乳腺癌是全球最常见癌症之一。据2021年全球癌症负担报告显示，乳腺癌的发病率逐年上升，已成为癌症之首，严重危害广大女性的生命健康。因此，早期精准诊疗乳腺癌尤为重要。早期筛査和诊断是降低乳腺癌死亡率的重要方法。目前，临床诊断乳腺癌的方法主要包括:触诊、数字化乳腺X线摄影检查、核磁共振成像、超声成像等，它们各有优缺点，但超声成像作为一种实时、无创、无辐射、性价比高、可重复的方法，不受乳腺腺体组织类型的限制，尤其适用于亚洲女性的致密型乳腺肿瘤，因而已广泛地应用于乳腺疾病的筛查。因此，进一步挖掘超声图像所携带的信息，对于提高乳腺癌的早期检出率和诊断准确性具有重要的意义。近年来，人工智能（artificialintelligence,AI)技术飞速发展，逐步在各个领域影响着人们的生活。AI可为临床医生在诊断过程中提供辅助信息，其准确性逐步提高，并可对一些重要治疗决策提供个体化的分析。通过算法能够从医学图像中提取大量肉眼无法观察的诊断信息，提高病变的计算机检出率。但超声成像参数差异大和信噪比低的缺点，影响了超声数据的AI研究深入。当前基于乳腺超声影像的AI研究主要集中于目标检测、良恶性分类及转移预测。已发表的基于乳腺超声数据的AI研究文献中存在如下问题:（1)各研究中的图像输入尺寸单一;（2)AI模型选取随意性较大，未比较轻量级祌经网络模型和密集型神经网络模型的差异;（3)未分析AI模型在不同图像输入尺寸状态下的差异;（4)缺乏与医师诊断结果的对比。因此，本研究第一部分提出科学假设:（1)经过AI训练的超声图像能够筛选出适用于乳腺肿瘤诊断的最佳模型和最佳尺寸，（2)利用最佳模型和最佳尺寸，AI的诊断乳腺肿瘤的准确性能够超过高年资医师诊断乳腺癌的准确性。基于乳腺超声图像诊断在很大程度上取决于超声医生的诊断经验。由于我国乳腺癌患者数量多，经验丰富的超声医生严重不足且工作量巨大，较易出现漏诊和误诊。因此，计算机辅助诊断（computer-aideddiagnostic,CAD)在乳腺肿瘤诊断中具有巨大的应用前景。目前超声成像乳腺肿瘤的研究多基于静态图像，需要医生选择出对疾病有诊断意义的图像（即责任帧），AI模型分析时采用这些医生选择帧而非视频所有帧，这意味着可用于AI分析的数据已被超声医生所过滤，从而可能降低AI的诊断效能。首先，视频是一系列图像的集合，不仅包含全部连续静态图像信息，也包含时间信息，而医生选择图像会忽视这些信息，从而影响AI模型的诊断效能;其次，不同级别医生对同一疾病的认识程度不同，在存储图像时会有差异，可能会遗漏重要信息。因此，若AI模型能学习连续的视频影像，并从中自动选取责任帧，有可能提高诊断效能。因此，我们提出特征熵（featureentropy,FE)代表不同特征维度的信息熵，最终可形成特征熵矩阵。可以通过特征熵减少的方式，在不增加额外训练参数的前提下，实现自视频中抽取责任帧用于判断的功能，且能够贡献特征不重复的多张责任帧。综上所述，在临床医生进行乳腺肿瘤超声诊断时，诊断结果是依据在动态扫查中认为捕捉的静态停帧所得出的，这些停帧是否代表了乳腺肿瘤患者的最佳诊断图像并不明了。利用AI技术自动捕捉的超声图像停帧是否优于高年资医生所捕捉的停帧并未可知。利用AI技术捕捉停帧的诊断水平是否因此高于高年资超声和X线摄影医师的水平尚未研究。鉴于这些科学问题，本研究第二部分提出如下假设:（1)在动态视频中AI模型自动抓取责任帧的能力不亚于高年资医师的选帧能力;（2)AI模型由自动抓取的动态视频责任帧所做出的乳腺肿瘤诊断准确性高于高年资超声和X线医师的诊断水平。第一部分应用静态超声影像智能化技术诊断乳腺肿瘤的方法学研究研究目的 1.在多种AI模型和超声图像分辨率的组合对比中，以病理诊断为金标准，筛选出乳腺肿瘤诊断效能最佳的模型和分辨率组合。 2.探讨最佳AI模型和超声图像分辨率组合的诊断效能在全部测试集和较难诊断的乳腺癌患者中，能否超过高年资超声和X线医师水平。 3.研究超声图像分辨率对AI模型训练和测试耗时的影响。研究方法 1.AI模型训练、验证及测试 (1)模型选取:釆用轻量级神经网络模型（Xception和MobileNet)和密集型神经网络模型（DenseNetl21和ResNet50)。 (2)图像输入:采用224×224、320×320和448×448pixels三种代表像素。 (3)模型训练集纳入2778例（恶性774例）和验证集800例（恶性217例）乳腺肿瘤超声图像。为确保不出现交叉，同一名病人的所有图像只能出现在同一集合中。 2.独立测试集:纳入1410例（恶性579例）乳腺肿瘤超声图像。 (1)AI模型间诊断效能评估:通过独立测试集筛选出最佳模型和最佳图像组合，比较结果是否与验证集结果吻合。 (2)最佳AI模型与临床诊断效能评估:首先与高年资超声医师诊断效能的对比;其次与高年资X线医师诊断效能的对比。 (3)最佳AI模型与高年资超声和X线医师在排除BI-RADS4C和5类肿瘤的测试集中诊断效能的对比: (4)全部病理中删除BI-RADS4C和5类患者后重新进行对比:首先与高年资超声诊断医师的超声诊断效能的对比;其次高年资X线医师的诊断效能的对比。研究结果 1.本研究所纳入患者年龄和肿瘤大小比较差异无统计学意义。 2.通过验证集初步筛选和独立测试集进一步证实，MobileNet_224为最佳模型和最佳图像组合。 3.最佳AI模型诊断的AUC均优于高年资超声医师和X线医师诊断。 4.排除BIRADS4c和5类后测试集MobileNet_224均优于高年资超声医师和高年资DM医师诊断结果。依据模型诊断降低了后两者的假阳性。 5.高分辨率图像使得模型的预测分析耗时增加。研究结论 1.在多种AI模型和图像分辨率对比研究中，以病理诊断为标准，MobileNet在224×224pixels的分辨率下具有最佳的乳腺癌诊断性能。 2.MobileNet_224模型的诊断效能在全部测试集和较疑难诊断的乳腺癌患者中，能够超过高年资超声和X线医师的诊断水平。 3.MobileNet_224模型在224×224pixels分辨率时可降低高年资超声和X线医师诊断乳腺癌的假阳性，避免不必要的活检和损伤。 4.超声图像分辨率升高增加AI模型训练和测试耗时，临床应用AI时应选择合适图像分辨率。第二部分应用动态超声影像智能化技术诊断乳腺肿瘤的方法学研究研究目的 1.探讨利用特征熵减捕捉视频数据的互补责任帧的方法。 2.构建基于特征熵减的动态视频责任帧捕捉智能模型（featureentropybreastnetwork,FEBrNet),能自主提取视频责任帧用于乳腺肿瘤的诊断。 3.探讨FEBrNet模型的诊断水平是否优于依据医生责任帧、间隔法选帧和视频所有帧，以及高年资超声和X线医师的诊断水平。研究方法 1.FEBrNet模型构建:继承第一部分预训练的最佳组合MobileNet_224的主干网和全连接层权重。特征提取器处理每帧图像并生成对应特征矩阵，并获得特征熵矩阵(featureentropymatrix,FEM),表示输入帧恶性可能性的特征。通过熵减法结合贪婪算法选择信息互补责任帧。结合预测可信度，用信息熵方法设置取帧自动停止条件。 2.FEBrNet模型训练及测试:训练集数据为387例（恶性174例）乳腺肿瘤视频数据。测试方案分为训练集三折交叉验证和独立测试集测试，分别测试责任帧模型和传统方法模型及医生诊断的差异。为确保不出现交叉，同一名病人的所有图像只能出现在同一集合中。比较FEBrNet责任帧模型与医生选择帧、5帧间隔法选择帧和视频所有帧的诊断效能。 3.独立测试集:纳入数据为587例（恶性238例）乳腺肿瘤视频数据。以病理诊断为金标准对模型进行独立测试。 (1)AI模型间诊断效能评估:FEBrNet贵任帧模型与医生选择帧、5帧间隔法选择帧、视频所有帧的诊断效能评估，比较结果是否与训练集三折交叉验证结果是否吻合。 (2)FEBrNet责任帧模型与临床诊断效能评估:首先与高年资超声医师诊断效能的对比;其次与高年资X线医师诊断效能的对比。研究结果 1.训练集做三折交叉验证显示:AI模型责任帧法的AUC高于医生选帧法、固定间隔选帧法、视频所有帧的诊断。 2.独立测试集中FEBrNet模型责任帧法的AUC高于固定间隔选帧法、视频所有帧、高年资超声医生和X线摄影医生诊断。 3.AI模型责任帧法的AUC略高于模型依医生所选帧得出的AUC,说明AI模型的选帧水平能够达到高年资专家的选帧水平。 4.FEBrNet模型责任帧法诊断的AUC优于高年资超声和X线医师的诊断。研究结论 1.使用特征熵减方法可捕捉视频数据的互补责任帧，并用于人工智能模型构建。 2.FEBrNet模型自主提取视频责任帧用于乳腺肿瘤的诊断，效能优于依据医生责任帧、间隔法选帧和视频所有帧的诊断水平，以及高年资超声和X线医师的诊断水平。 3.互补责任帧构建模型对于乳腺肿瘤的诊断效能高于临床工作中存储的静态图像。收起

关键词 : 乳腺癌人工智能超声成像乳腺X线摄影成像信息熵

7. 心脏磁共振评价高血压心脏病早期心肌纤维化的研究

[学位论文] 李小虎安徽医科大学 2016年博士导师: 余永强共210页

摘要 : 心脏磁共振（Cardiac Magnetic Resonance, CMR）成像中心肌组织1H磁化纵向驰豫时间可以作为反映各种病理条件下的心肌状态的有价值的生物标志物。近年来随着CMR技术的发展，关于纵向弛豫时间定量化的研究逐渐增多，纵向弛豫时间定量成像T1 mapping已... 展开心脏磁共振（Cardiac Magnetic Resonance, CMR）成像中心肌组织1H磁化纵向驰豫时间可以作为反映各种病理条件下的心肌状态的有价值的生物标志物。近年来随着CMR技术的发展，关于纵向弛豫时间定量化的研究逐渐增多，纵向弛豫时间定量成像T1 mapping已经成为常规CMR检查的一部分内容，特别是结合钆造影剂增强扫描前后纵向弛豫时间的定量化分析，无论是在缺血性心肌病还是非缺血性心肌病中均有广泛的应用价值。目前临床应用中 T1 mapping使用的新兴指标即心肌细胞外体积分数（Extracellular Volume Fraction，ECV），是通过测量钆造影剂增强前后心肌细胞与血池内血液的T1值，再通过一定公式计算得出。已经有研究表明ECV可以用来定量反映心肌纤维化（结缔组织分数）的改变情况。本研究分为4个部分：①首先探讨ECV在健康志愿者中测量的特征及临床价值；②其次评价T1 mapping技术在高血压心脏病左心室心肌肥厚患者心肌纤维化中的应用价值；③再者进一步研究T1 mapping技术中的 ECV参数评价高血压心脏病患者弥漫性间质纤维化程度与舒张性心力衰竭的关系；④最后分析T1 mapping技术测量的心肌ECV与高血压心脏病患者心房颤动的发生之间的关系及评价 ECV是否可以作为新兴指标用于高血压心脏病患者的治疗效果评价与随访。方法：首先公开招募57名健康志愿者行标准的CMR扫描及钆增强CMR扫描。纵向弛豫时间定量成像T1 mapping采用反转恢复脉冲扫描序列，即在梯度回波序列（GRE）后使用LL（Look-Locker）序列。分析比较ECV值在心脏不同节段、不同层面、观察者间、观察者内及重测信度之间的特征，同时进一步评价 ECV与临床其他指标之间的内在关系。其次回顾性选取54例（高血压心脏病左心室肥厚者18例，单纯高血压心脏病无左心室肥厚患者20例，与之匹配的健康志愿者对照组16例）受试者，评价T1 mapping技术在高血压心脏病左心室心肌肥厚患者心肌纤维化中的应用价值。再者我们选取98名高血压心脏病患者（单纯高血压心脏患者35例，高血压心脏病左心室肥厚无舒张性心力衰竭30例，高血压心脏病左心室肥厚伴舒张性心力衰竭33例），使用T1 mapping技术中的主要参数ECV值评价心肌弥漫性间质纤维化程度与舒张性心力衰竭的关系。最后前瞻性的选取96名高血压心脏病患者并随访，进一步探讨T1 mapping技术中测量的心肌 ECV与高血压心脏病患者房颤发生之间的关系及评价ECV是否可以作为新兴指标用于高血压心脏病患者的治疗效果评价与随访。结果：第一部分研究中共招募57名健康志愿者并纳入分析，其中男性志愿者26人（46%)女性志愿者31人(54%)，平均年龄为47±17岁（21?78岁），平均体重指数为27±4kg/m2，平均收缩压为119±11mmHg，平均舒张压为74±4mmHg，平均心率为67±6次/分钟，平均红细胞压积为43±2%。本组健康志愿者的平均ECV为0.27±0.04（0.21-0.34）。观察者间、观察者内及重测信度的ECV值一致性系数分别为0.95（95％置信区间[0.85 to0.98]、0.87（95％置信区间[0.64 to0.96]）及0.97（95％置信区间[0.84 to0.99]）。健康志愿者的心肌ECV值与年龄（r=0.81，P＜0.001）、左心房最大容积指数（r=0.31，P=0.0185（P<0.05））及左心室质量（r=0.38，P=0.0036（P<0.01）均有明显的相关性。心肌的ECV值在心脏的不同层面和不同节段之间无统计学差异。第二部分研究中HTN-LVH组ECV值明显高于健康对照组（0.30±0.02 vs.0.26±0.01， P＜0.001），HTN-LVH组ECV高于HTN组（0.30±0.02 vs.0.27±0.02，P＜0.001）， ECV在HTN组与健康对照组相似（0.27±0.02 vs.0.26±0.01，P=0.136）差异无统计学意义。ECV值与左心室质量指数LVMI有正相关性（Speaman rho=0.524,95%的置信区间[0.298 to0.694], P=0.0002），HTN-LVH组中较高的LVMI水平的受试者ECV值也偏高。第三部分研究中98例高血压心脏病患者中三组患者心肌的ECV值由高到低分别为HTN-LVH-HF(0.33±0.03)，HTN-LVH(0.30±0.02)，HTN(0.27±0.02)，三组间差异均有统计学意义(P＜0.001)。构建高血压心脏病心肌ECV的ROC曲线后，其曲线下的面积为0.844，95%的置信区间[0.757 to0.910]，心肌ECV＞0.3时，发生舒张性心力衰竭的敏感性为78.79%，特异性为73.85%。第四部分研究中96例高血压心脏病患者经过随访发生复合终点事件的人群平均心肌ECV为0.34±0.03，高血压心脏病未发生复合终点事件的人群平均心肌ECV为0.32±0.03，ECV值对2年内高血压心脏病患者发生复合终点事件（心房颤动，舒张性心力衰竭及死亡）具有独立预测价值（HR2.946,95%的置信区间[1.159-7.488],卡方值5.155，P=0.023）。通过Kaplan-Meier法作不同心肌 ECV值患者在随访期间房颤、舒张性心力衰竭及死亡的发生率曲线分析，以ECV值0.34对高血压心脏病患者进行危险分层，心肌ECV＞0.34患者在随访期间房颤、舒张性心力衰竭和死亡的发生率的风险是心肌 ECV≤0.34患者的2.7471倍，95%的置信区间[1.5574-4.8457]（p＜0.001）。结论： ECV是一种新兴的定量评价心肌细胞外体积分数的参数，在健康志愿者中心肌的ECV的范围为0.21至0.34，进一步的分析发现心肌ECV值不但随着年龄的增大而增加而且其与左心室质量及左心房容积有明显的相关性，特别重要的是其测量值的可靠性好。T1 mapping可以用来定量评价高血压心脏病患者心肌弥漫性纤维化的程度，特别是初始T1值、分布系数λGd及ECV值均可以作为定量评价心肌纤维化的参考指标。高血压心脏病左心室肥厚患者的心肌弥漫性纤维化程度较单纯高血压心脏病组及健康对照组高。高血压心脏病左心室肥厚患者中 ECV参数可以作为细微化差异性评价心肌纤维化和心肌细胞肥大的新的指标。高血压心脏病左心室肥厚患者心脏舒张功能障碍患者初始T1值及ECV值较单纯高血压心脏病患者及高血压心脏左心室肥厚无心脏功能障碍者高，提示其心肌弥漫性间质纤维化较严重。T1 mapping技术纤维化测量指标与高血压心脏病心脏收缩期功能和心脏舒张功能障碍指标间的相互关系，表明心肌的结构组成与心脏功能之间存在着机械性连接。ECV值可以早期识别高血压心脏病心肌纤维化，心肌 ECV是高血压心脏病患者发生心律失常（房颤）、舒张性心力衰竭及死亡的独立预测因子。临床应用中是否可以通过T1 mapping技术测定的的ECV值变化早期评价治疗效果，改善高血压心脏病患者的预后，仍需要多中心大样本量的深入研究。收起

关键词 : 心脏磁共振高血压心脏病心肌纤维化治疗效果

8. 大鼠抑郁症模型在7T MRI的脑成像研究

[学位论文] 张薇山东大学 2019年博士导师: 王滨共208页

摘要 : 研究背景: 抑郁症(Depression)是一种常见的精神疾病，主要表现为人类高级认知功能紊乱，心境抑郁，伴有相应的思维语言和精神运动障碍。抑郁症具有复发性和慢性化倾向，自杀率高，严重危害人类身心健康。根据世界卫生组织(WHO)相关材料信息可知... 展开研究背景: 抑郁症(Depression)是一种常见的精神疾病，主要表现为人类高级认知功能紊乱，心境抑郁，伴有相应的思维语言和精神运动障碍。抑郁症具有复发性和慢性化倾向，自杀率高，严重危害人类身心健康。根据世界卫生组织(WHO)相关材料信息可知，当我国社会发展到2030年时，所有高负担疾病中位居第一名的病症即抑郁症，因此对抑郁症相关内容进行分析和研究具有重要意义，例如抑郁症临床治疗、抑郁症发病机制等。由于在人体研究抑郁症组织标本不易获得，有很多局限性，随着科技不断进步和发展，人们尝试利用动物模型对该疾病的病理以及生化等内容进行分析，从而明确导致人类患抑郁症的根本原因与发病机理。脑影像学的发展可从脑结构和功能以及神经物质代谢等方面进一步认识抑郁症发病机制。 7.0T小动物磁共振，可以在活体下、反复、无创、动态观测脑结构、功能等改变，在一定程度上为研究抑郁症发病机制提供了诸多帮助，成为现阶段分析脑功能代谢、脑组织结构的核心影像学手段。很多学者通过研究发现，抑郁症与执行认知和情绪功能的脑区有关，主要集中在皮质和边缘系统。近些年国内外很多学者利用磁共振成像技术从不同的角度显示了静息态或任务态抑郁症患者各脑区形态、结构、功能、代谢等与正常人群有很大差异，取得了一些有意义的研究结果。利用7.0T小动物专用磁共振进行抑郁症脑成像研究的报道尚不多，且多局限于某一结构或功能的研究。而且大脑的神经网络十分复杂，过去的研究认为抑郁症的发病机制与神经内分泌和神经调节功能的紊乱有关，而近些年来的研究多从细胞分子水平上探讨抑郁症的发病机制，逐渐超越了传统的神经生化方面的研究。虽然这些研究从多个角度揭示抑郁症可能的发病机制，提供了一些理论依据，但在精神疾病领域，抑郁症的发病机制较为复杂，还不能全面的阐释抑郁症发生、发展过程中的各种现象，而且与抑郁症发病相关的信号通路有很多，这些信号通路也存在一定的关联性，这些信号转导通路的变化和神经因子的变化，也越来越受到学者的关注。因此，将磁共振多模态成像与组织学分析联合起来对抑郁症的发病机制进行系统性的研究十分有必要。研究目的: 抑郁症的发生机理十分复杂，与应激有密切关系，长期慢性的应激刺激会使海马和前额叶皮质等脑区的神经元细胞出现损伤和凋亡，促进这些脑区神经元损伤的修复和再生也是治疗抑郁症的关键所在。本研究采用建立配合孤养的慢性温和不可预知应激动物模型，应用7.0T小动物磁共振，以海马和前额叶皮质为感兴趣区，通过MRS和DTI图像采集和数据分析，观察抑郁症大鼠模型神经代谢物的变化与脑内纤维束的变化;并进行脑组织BDNF、P-ERK、P-CREB、ERK、CREB蛋白表达的检测分析，观察在BDNF/ERK/CREB信号通路上，慢性应激抑郁模型大鼠海马和前额叶皮质的BDNF、P-ERK、P-CREB的蛋白表达情况。然后将磁共振检测的异常改变与BDNF/ERK/CREB信号通路上目标蛋白的异常变化进行对照分析，从而更好地理解和阐释抑郁症的发病机制，为治疗和预防抑郁症以及抗抑郁药物的研发提供新思路，为临床提供可靠的基础实验数据。研究方法: 1.大鼠抑郁症模型的制备及行为学评价:将实验动物随机分成对照组和模型组两组。以慢性温和刺激，配合孤养建立慢性应激动物模型，包括噪音、频闪光照、杂物、禁食、禁水、夹尾、45。倾斜、垫料异味等刺激，每种刺激随机给予，每周1次，7天为一个周期，共6个周期。6周后观察模型鼠的外观和精神状态并进行模型的糖水偏爱实验，旷场实验的行为学评价。 2.配合孤养的慢性不可预知温和应激大鼠抑郁症模型(GUMS)在7T小动物磁共振成像:配合孤养的CUMS模型复制成功后，分别进行小动物磁共振成像及图像分析。模型组和对照组分别采用7.0T小动物磁共振扫描仪(70/20 PharmaScan，Bruker Biospin GmbH，Germany)进行图像采集。采用TuberRARE序列在水平位、冠状位、矢状位三个平面上分别进行T2加权成像(T2WI)采集;应用1HPRESS序列采集MRS波谱;选择DTI_EPI_seg_30dir进行DTI图像采集。然后进行图像处理和分析。(1)运用扩散张量成像(DTI)进行脑组织形态结构分析:应用ImagingandProcessing5.0软件分析模型组和对照组的双侧海马和前额叶皮质FA值和MD值，并进行图像重建制作伪彩图和纤维示综图。(2)运用磁共振波谱(MRS)进行脑功能代谢分析:应用Topspin5.0软件形成NAA、Glu、Cho、MI、Cr的谱峰，基线校正后并在此基础上测量NAA/Cr、Glu/Cr、Cho/Cr、MI/Cr的比值。 3.运用免疫组化染色显示双侧海马、前额叶皮质脑源性神经营养因子(BDNF)、磷酸化转录因子环磷腺苷反应元件结合蛋白(P-CREB)和磷酸化细胞外信号调节激酶(P-ERK)的蛋白表达情况。对照组和模型组大鼠经心灌注生理盐水100ml固定后断头取脑，放入10％甲醛溶液保存，按照免疫组化染色的实验步骤脱水包埋、漂片、脱蜡水化、冲洗、孵一抗孵二抗、复染，最后封片，用彩色病理图像分析系统测量目标蛋白的阳性面积光密度值。 4.运用Westernblot法检测双侧海马、前额叶皮质脑源性神经营养因子(BDNF)、磷酸化转录因子环磷腺苷反应元件结合蛋白(P-CREB)和磷酸化细胞外信号调节激酶(P-ERK)的蛋白表达情况。将对照组和模型组大鼠处死取出脑组织，在蛋白抽提和蛋白调整后，按照WesternBlot常规实验方法进行制胶、上样、电泳、转膜、封闭、孵一抗、洗膜、孵二抗，最后曝光后获取目标蛋白条带进行分析和灰度值测量。 5.影像学与组织学对照分析:观察分析模型组双侧海马和前额叶的MRS和DTI观察指标与相应脑组织的目标蛋白BDNF、P-ERK和P-CREB变化是否有一致性或相关性。研究结果: 1.大鼠抑郁症模型的制备及行为学评价结果:造模后，模型组大鼠外观和精神状态与对照组比较明显改变，糖水偏爱实验显示模型组大鼠糖水消耗显著减少(P＜0.01)。旷场实验显示模型组大鼠中心区域运动距离、中心区域活动时间和移动速度与对照组相比显著下降(P＜0.05，P＜0.01)。 2.MRS结果:与对照组相比，模型组大鼠双侧海马和左侧前额叶皮质中NAA/Cr、Cho/Cr、Glu/Cr的比值显著下降(P＜0.05)，右侧前额叶皮层NAA/Cr明显减少(P＜0.05)。与对照组相比，模型组右侧前额叶皮层中Cho/Cr、Glu/Cr的比值与模型组大鼠双侧海马和双侧前额叶皮质MI/Cr比值无显著性差异(P＞0.05)。 3.DTI结果:与对照组相比，模型组双侧海马和双侧前额叶皮质中FA值显著下降(P＜0.05);与对照组相比，模型组左侧海马和左侧前额叶皮质中MD值显著升高(P＜0.05)。模型组右侧海马和右侧前额叶皮质中MD值与对照组相比无显著性差异(P＞0.05)。 4.免疫组化结果:模型组双侧海马和双侧前额叶皮质中的蛋白BDNF、P-ERK和P-CREB与对照组相比均显著下降(P＜0.05，P＜0.01)。模型组左侧海马ERK和CREB蛋白表达与对照相比有显著性差异(P＜0.05)。模型组右侧海马和双侧前额叶皮质的ERK、CREB蛋白与对照组相比无显著性差异(P＞0.05)。 5.WesternBlot结果:模型组双侧海马和双侧前额叶皮质的蛋白BDNF、P-ERK和P-CREB表达和ERK、CREB蛋白表达与对照组相比均显著下降(P＜0.05，P＜0.01)。与对照组相比有显著性差异(P＜0.05，P＜0.01)。 6.影像学与组织学对照分析:MRS和DTI的观察指标与相应脑组织的BDNF/ERK/CREB信号通路的目标蛋白表达有一致性，其中模型组的Glu/Cr与BDNF有正相关关系。研究结论: 1.慢性温和不可预知性应激并配合孤养的抑郁症大鼠模型能够模拟人类在应激刺激作用下的行为学特征，抑郁症模型复制成功。 2.海马和前额叶皮质是抑郁症研究的重要脑区，小动物磁共振显示抑郁症大鼠模型海马、前额叶皮质的神经代谢物有不同程度的改变和纤维束的损伤，而且大脑半球间变化存在不平衡性。 3.抑郁症大鼠模型的海马和前额叶皮质BDNF/ERK/CREB信号通路受到抑制，由此可见此信号通路在抑郁症发病机制中有重要作用，是抗抑郁治疗的重要靶点。 4.小动物磁共振多模态成像技术可以很好的观察抑郁症大鼠的脑内结构和功能代谢变化，且检测指标与相应脑组织的信号通路目标蛋白结果有一致性，可以推测模型鼠的MRS和DTI的改变与BDNF/ERK/CREB信号通路活性受到抑制有关。 5.谷氨酸能系统在抑郁症发病机制中确实发挥了关键作用，Glu/Cr能体现组织中谷氨酸能系统与BDNF的相关关系，进而对BDNF/ERK/CREB信号通路活性造成影响，进一步证实MRS在抑郁症诊断与病情监测中可以发挥重要作用。收起

关键词 : 抑郁症动物实验磁共振成像 BDNF/ERK/CREB信号通路

9. 多组学神经影像遗传学研究

[学位论文] 徐佳圆天津医科大学 2019年博士导师: 于春水共206页

摘要 : 第一章中国健康青年男性COMT基因多态性对干扰解决能力的神经调控通路【研究目的】人类的干扰解决能力受到遗传因素的影响。以往研究表明COMT基因多态性对干扰解决能力的调控存在性别差异，但是这种基因-脑结构-干扰解决能力的通路仍然不... 展开第一章中国健康青年男性COMT基因多态性对干扰解决能力的神经调控通路【研究目的】人类的干扰解决能力受到遗传因素的影响。以往研究表明COMT基因多态性对干扰解决能力的调控存在性别差异，但是这种基因-脑结构-干扰解决能力的通路仍然不明确。本研究假设中国健康青年COMTVal158Met基因多态性对其干扰解决能力的神经调控通路存在着性别差异。【材料与方法】 1.干扰解决能力测定本研究选择符合入组标准的健康青年志愿者261例（平均年龄：22.7±2.5岁，其中男性119例）。入组的男、女性志愿者的年龄与教育年限之间不存在统计学差异（P＞0.05）。本研究采用Stroop色词测验来测定受试者干扰解决能力。本认知测试分为词语识别和颜色识别模块，受试者需要根据指示语进行反应按键。最后，我们采用颜色干扰和词语干扰反应时延迟以及颜色干扰和词语干扰正确率两个指标分别来衡量被试的干扰解决能力。 2.基因型测定本研究应用聚合酶链反应（polymerasechainreaction,PCR）和连接酶检测反应（ligationdetectionreaction,LDR）的方法，检测受试者COMTVal158MetG/A等位基因多态性。 3.高分辨率脑结构像及功能像预处理本研究利用GE3.0TSignaHDX磁共振扫描仪对所有受试者进行脑结构及静息态功能磁共振成像（resting-statefunctionalmagneticresonanceimaging,rs-fMRI）数据的采集。采用基于Matlab平台的SPM8软件及其插件包VBM8对高分辨率结构像进行预处理，预处理过程包括：灰、白质分割、空间标准化及空间平滑，以获得全脑每个体素的灰质体积值；采用基于Matlab平台的DPARSFA软件对rs-fMRI数据进行预处理，预处理过程包括：时间校正、头动校正、空间标准化、重采样到3mm×3mm×3mm的立方体素、空间平滑及带通滤波，以获得静息态局部脑活动指标（低频振幅以及局部一致性）、基于全脑体素的静息态功能连接以及静息态脑功能网络（执行控制网络）。 4.统计分析利用双因素方差分析研究COMTVal158Met基因多态性与性别分别作用于干扰解决能力和大脑结构与功能指标的基因-性别交互效应。首先将基因×性别在脑灰质体积交互作用显著的脑区作为感兴趣区，进一步基于感兴趣区进行局部及全脑功能指标的计算。然后对统计结果采用随机场或FWE方法进行多重比较校正。最后利用中介效应模型在男女性受试者中分别探索基因-脑结构(功能)-干扰解决能力之间的调控通路。【研究结果】 1.COMTVal158Met基因型间干扰解决能力差异双因素方差分析发现COMT基因和性别在词语干扰反应时延迟中存在显著的交互效应。事后分析结果表明男性Val/Val基因型受试者比男性Met/Met基因型受试者表现出更长的词语干扰反应时（P=0.028），即较差的干扰解决能力。 2.COMTVal158Met基因型间脑灰质体积差异在基于全脑体素灰质体积分析中，双因素方差分析结果表明左外侧额极的灰质体积存在显著的COMT基因×性别交互效应，并且在干扰解决能力直接相关的执行控制功能网络模板下，COMT基因×性别在左外侧额极灰质体积的交互效应更为显著。事后分析表明男性Val/Val基因型受试者比男性Val/Met基因型以及男性Met/Met基因型受试者具有减小的左外侧额极灰质体积。 3.COMTVal158Met基因型间脑功能指标差异在局部脑活动指标以及全脑体素功能连接指标中，双因素方差分析均未发现显著的COMT基因×性别交互效应。 4.干扰解决能力与全脑灰质体积关系基于体素多元回归分析发现与干扰解决能力相关的脑区结构存在显著的性别差异，即男性的干扰解决能力主要与前额叶灰质体积呈显著负相关，而女性则主要与背侧前扣带回灰质体积呈显著负相关。 5.COMT基因-脑结构-干扰解决能力调控通路采用中介效应模型发现仅在男性受试者中存在COMTVal158Met基因多态性通过改变左外侧额极区灰质体积而影响其干扰解决能力。【研究结论】本研究使用中介效应模型发现中国健康青年男性中COMTVal158Met基因多态性通过调节左外侧额极区灰质体积而影响其干扰解决能力。这条调控通路不仅有利于我们深刻地理解健康受试者中干扰解决能力的遗传因素，而且为执行能力损害的神经精神疾病提供有效的的解剖学参考机制。第二章重度抑郁症多基因风险分数预测遗忘型轻度认知障碍患者向阿尔兹海默症转化的神经生物学机制研究【研究背景】遗忘型轻度认知障碍（amnesticmildcognitiveimpairment,aMCI）是一种认知缺陷状态，其严重程度不足以满足阿尔兹海默症（Alzheimer’sdisease,AD）的诊断标准，但是进展为AD的可能性极高。因此，在AD的早期预防过程中，确定能够预测aMCI患者向AD转化的生物学指标具有极其重要的临床意义。例如，重度抑郁症（majordepressivedisorder,MDD）病史、抑郁症状、MDD并存诊断等均被证实可以增加aMCI患者向AD的转化风险。【研究目的】本研究采用重度抑郁症特异性多基因风险分数（polygenicriskscorespecificformajordepressivedisorder,PRSsMDD）等多基因指标预测aMCI患者向AD的转化风险，并进一步探索这种预测效应背后的神经生物学机制。【材料与方法】 1.PRS构建本研究利用阿尔兹海默症神经影像联盟（Alzheimer’sDiseaseNeuroimagingInitiative，ADNI）的322名aMCI患者，根据长达108个月的纵向随访结果，将其分为aMCI患者转化为AD组（aMCI-C）和未转化稳定组（aMCI-S）。利用精神疾病遗传组学联盟（PsychiatricGenomicsConsortiumMajorDepressiveDisorder，PGC-MDD)和国际阿尔兹海默症遗传组学计划（InternationalGenomicsofAlzheimer’sProject，IGAP)的全基因组关联统计数据，对322名aMCI患者分别计算PRSMDD,PRSAD,PRSsMDD,PRSsAD,PRSsMDD+AD等多基因风险指标。 2.PRS预测本研究利用逻辑回归、比例风险回归、连锁不平衡分数回归、贝叶斯概率共定位分析、中介效应以及孟德尔随机化等统计学方法探索各个遗传风险指标对aMCI患者向AD转化的预测效能。如果此种预测效能存在，我们进一步探索预测效能相关的神经解剖学机制：采用预处理后的高分辨率结构像数据，在控制数据采集中心的效应后，利用基于体素的多元回归模型探索PRS影响哪些脑区的灰质体积。最后探索是否存在PRS-显著脑区灰质体积-aMCI患者转化之间的因果调控通路。 3.PRS相关基因功能注释本研究利用两种生物信息学方法将组成PRS的遗传变异精细定位到相关基因，通过基因富集以及蛋白质-蛋白质相互作用网络分析注释相关基因的潜在功能，并通过时空以及细胞特异性表达分析探索这些基因主要在哪个发育阶段和哪种细胞类型中显著过表达，从而进一步探索PRS预测aMCI患者转化为AD的神经生物学机制。【研究结果】 1.PRSsMDD预测aMCI患者向AD转化本研究通过多基因风险分数所构建的PRSMDD可以预测aMCI向AD的转化，为了排除PRSMDD对aMCI转化的预测作用是由MDD与AD共同的遗传变异所导致的可能性，去除这两种疾病的共同遗传变异后发现PRSsMDD依然能够独立显著预测aMCI患者向AD的转化，并且高分PRSsMDD组aMCI患者9年转化率（65.38%）比低分PRSsMDD组aMCI患者（49.13%）高出16.25%（P=0.002）。 2.PRSsMDD预测aMCI患者向AD转化的神经解剖学机制采用基于体素的多元回归分析表明PRSsMDD与左侧海马体积显著负相关(FEW校正，体素P＜0.05)。中介效应模型及孟德尔随机化分析进一步确定了PRSsMDD-左侧海马灰质体积-aMCI患者转化之间的因果调控通路。 3.PRSsMDD相关基因功能注释本研究采用两种生物信息学方法将构成PRSsMDD的遗传变异分别精细定位到1806和1680个基因中，两类基因集富集分析和蛋白质互作网络分析均表明这些基因主要与神经元发育过程有关，并且参与淀粉样蛋白-β与其前体之间的分子结合，而这一过程正是被证实的AD患病的神经病理学机制之一。 4.PRSsMDD相关基因在海马组织中的时空及细胞类型特异性表达基于人脑海马组织的时空及细胞特异性表达分析表明，这些基因主要在胎儿早中期海马锥体神经元和中间神经元中显著过表达。【研究结论】本研究不仅发现PRSsMDD可以独立预测aMCI向AD患者的转化，PRSsMDD和PRSsAD的联合使用可以筛选出具有高度转化风险的aMCI患者，而且这种预测效应主要与胎儿早中期海马锥体神经元和中间神经元发育以及淀粉样蛋白结合过程有关，为AD患者的早期预防提供了潜在的生物学靶标。第三章阿尔兹海默症患者海马体积的遗传-表观遗传-转录组因果调控通路研究【研究背景】双侧海马萎缩是阿尔兹海默症（Alzheimer’sdisease,AD）患者最典型的早期征象之一。根据第二章研究结果，双侧海马体积具有较高的遗传度，且近十年研究表明海马体积相关GWAS分析得到了数量众多的复杂性状相关的位点，而具体是哪些基因或DNA调控元件在表型的发生发展中起作用却仍未知。因此，阐明影响双侧海马体积的多尺度生物学（遗传组-表观遗传组-转录组）的因果调控通路是有利于我们深刻地理解复杂表型以及疾病的神经生物学机制。【研究目的】本研究基于血液样本的全基因组测序、全基因组DNA甲基化微阵列芯片及基因表达微阵列芯片数据检验哪些基因的表达量及其CpG位点的DNA甲基化水平可以同时影响双侧海马体积的大小，并基于海马组织样本对相关结果进一步验证。随后采用因果推断检验确定调控SNPs-转录本的表达量-CpG位点的甲基化水平-双侧海马体积的不同因果效应模型的比例。最后比较此因果调控通路在正常老年人和AD患者中的异同。【材料与方法】 1.DNA甲基化、基因表达与双侧海马体积的关系本研究利用ADNI数据集中818例欧洲被试的全基因组测序数据，其中811例被试进行了血液样本的基因表达谱芯片分析，653例被试进行了DNA甲基化谱芯片分析，809例被试进行了高分辨率T1WI结构像的采集。经过严格的数据质量控制，585例被试具有基因表达谱和神经影像数据，607例被试具有DNA甲基化谱和神经影像数据。首先采用线性回归统计模型检验哪些基因的表达量和DNA甲基化水平共同影响海马体积。其次，735名被试具有全基因组测序和基因表达谱数据，604名被试具有全基因组测序和DNA甲基化谱数据，联合顺式表达数量性状关联分析（cisexpressionquantitativetraitloci,cis-eQTL），顺式甲基化数量性状关联分析（cismethylationquantitativetraitloci,cis-mQTL）和基于统计数据的孟德尔随机化（summarydata-basedMendelianrandomizationanalysis,SMR）等生收起

关键词 : 多组学神经影像核磁共振脑影像干扰解决能力多基因风险转化DNA甲基化基因表达

10. 多模态MR成像在骶髂关节炎早期诊断及活动性评估中的应用

[学位论文] 朱庆庆山东大学 2022年博士导师: 王光彬共205页

摘要 : 强直性脊柱炎(AnkylosingSpondylitis，AS)是一种自身免疫性疾病，炎症通常始于骶髂关节，逐渐发展为中轴骨钙化和骨化，最终演变为关节强直畸形，严重影响患者生活质量。早期骶髂关节炎常无特异的临床症状，多表现为下腰背部疼痛、晨僵、外周关节疼痛... 展开强直性脊柱炎(AnkylosingSpondylitis，AS)是一种自身免疫性疾病，炎症通常始于骶髂关节，逐渐发展为中轴骨钙化和骨化，最终演变为关节强直畸形，严重影响患者生活质量。早期骶髂关节炎常无特异的临床症状，多表现为下腰背部疼痛、晨僵、外周关节疼痛等。影像学和遗传学的发展为骶髂关节炎的早期诊断和及时治疗提供可能。数字化X线摄影(Digitalradiography，DR)和计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)检查对于早期骶髂关节炎不够敏感，可表现为DR/CT检查阴性的脊柱关节炎（Non-radiograhicaxialspondyloarthritis，nr-axSpA），且受限于电离辐射不利于患者随访复查。磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)凭借其无电离辐射、软组织分辨率高、多参数、多方位成像的优势，国际脊柱关节炎评估协会(AssessmentofSpondyloarthritisinternationalSociety，ASAS)指南推荐MRI为骶髂关节早期诊断的影像学手段。早期骶髂关节炎MRI骨髓水肿征象(Bonemarrowedema，BME)检出率高，而早期慢性骨质结构性病变检出的敏感性低，容易被漏诊和误诊。近年来，纹理分析(Textureanalysis，TA)的方法，凭借其强大的图像特征识别能力在医学图像分析任务中展现出优越的性能。目前已有文献报道机器学习在骶髂关节炎BME征象识别分析中的研究，但在骶髂关早期诊断中的研究尚少。因此，本文第一部分研究基于MRT1加权成像(T1weightedimage，T1WI)和压脂T2加权成像(FatsaturationT2weightedimage，FsT2WI)斜轴位图像，构建纹理分析模型在骶髂关节炎早期诊断中的应用价值。 AS患者的个体异质性较大，一些患者可仅表现为轻微症状，而另一些患者可以出现严重的关节受损症状，病程进展迅速预后较差。若出现炎症活动频繁发作往往预示着疾病的进展，需要积极干预治疗。对比临床广泛认可应用的类风湿和系统性红斑狼疮的活动性监测指南，AS疾病活动性评估由于缺乏客观可量化的临床或生化标志物而显得尤为困难。临床实践中，AS活动性评估常采用Bath脊柱病情活动指数评分系统(BathAnkylosingSpondylitisDiseaseActivityIndex，BASDAI)，可快速通过患者自我评估获得评分，但结果受主观影响较大。脊柱关节炎国际评估协会工作组(AssessmentofSpondyloArthritisinternationalSociety，ASAS)推荐采用强直性脊柱炎疾病活动评分(AnkylosingSpondylitisDiseaseActivityIndex，ASDAS)和MR影像学检查相结合的方式判断患者的炎症活动度。因此，本文第二部分研究拟通过分析磁共振动态对比增强(DynamicContrastEnhanced，DCE)与高分辨扩散加权成像(ZOOMit-Diffusionweightedimaging，DWI)的定量和半定量参数评估骶髂关节炎活动性。定量参数包括:ZOOMit-DWI表观扩散系数(Apparentdiffusioncoefficient，ADC)和DCE-MRI的容积转移常数(Volumetransferconstant，Ktrans)、速率常数(Rateconstant，Kep)、血管外细胞外容积分数(Extravascularvolumefraction，Ve)。DCE-MRI的半定量参数包括:初始曲线下面积(Initialareaunderthetimeconcentrationcurve，iAUC)，增强因子(Factorofenhancement，Fenh)，增强斜率(Slopeofenhancement，Senh)，达峰时间(Timetopeak，TTP)。第一章:基于T1WI和FsT2WI序列的纹理分析在骶髂关节炎早期诊断中的价值目的:通过分析MRT1WI和FsT2WI图像纹理特征，旨在评估纹理分析方法在骶髂关节炎早期诊断中的价值。方法:回顾并纳入2015年1月至2018年1月本院行骶髂关节MR检查的患者。参考修订的纽约放射学分级标准和MR检查7天内的DR和/或CT检查结果，将两侧骶髂关节DR和/或CT分级＜2级，或单侧骶髂关节DR和/或CT分级＜3级病例归为DR/CT检查阴性组(Non-radiograhicaxialspondyloarthritis，nr-axSpA组);而两侧骶髂关节DR和/或CT分级2～3级，或单侧骶髂关节DR和/或CT分级3级归为DR/CT检查阳性组(Radiographicaxialspondyloarhtitis，r-axSpA组);排除单侧或双侧4级严重强直，易明确诊断的患者。纳入年龄、性别与病例组相匹配的健康群体作为对照组。两名阅片者基于骶髂关节斜冠状位T1WI和FsT2WI序列图像进行独立阅片，并针对六类影像特征赋值评估分级，行两名阅片者之间各类征象诊断结果Kappa一致性检验，进一步绘制受试者工作特征曲线(Receiveroperatingcharacteristiccurve，ROC)并计算曲线下面积(Areaundercurve，AUC)，对比阅片者诊断效能。通过特征提取、特征筛选，最终构建两种纹理分析模型（T1WI-TA模型和FsT2WI-TA模型）。采用Delong检验比较两种TA模型之间，以及TA模型与阅片者之间的诊断效能。结果:研究共纳入nr-axSpA组32例，r-axSpA组30例，健康对照组30例。两名阅片者的定性评分结果可显著区分健康对照组和nr-axSpA组，nr-axSpA组和r-axSpA组（P均＜0.05）。对比两名阅片者鉴别健康对照组和nr-axSpA组的AUC值为0.7880和0.8050，（P=0.838）;鉴别nr-axSpA组和r-axSpA组的AUC值为0.7490和0.7110(P=0.645)。基于T1WI和FsT2WI构建的两个TA模型亦能够显著鉴别健康对照组和nr-axSpA组，nr-axSpA组和r-axSpA组（P均＜0.05）。对比两种TA模型鉴别健康对照组和nr-axSpA组的AUC值分别为0.934和0.976（P=0.1838）;鉴别nr-axSpA组和r-axSpA组的AUC值为0.917和0.848（P=0.2592）。两个TA模型对于健康对照组与nr-axSpA组的鉴别诊断效能均优于两名阅片者（P均＜0.05）;对于nr-axSpA组与r-axSpA组的鉴别诊断，T1WI-TA模型显著优于两名阅片者的定性评分结果(P=0.023和P=0.007)，而FsT2WI-TA模型与两名阅片者定性评分结果无显著差异(P=0.134和P=0.065)。结论:基于MR影像构建的T1WI-TA和FsT2WI-TA模型对于骶髂关节炎早期诊断效能较高。与放射科医师的定性评分相比，T1WI-TA模型显著提高骶髂关节炎早期诊断效能，而FsT2WI-TA模型与放射科医师的诊断效能相当。第二章:DCE-MRI与ZOOMit-DWI在骶髂关节炎活动性评价中的价值目的:对于骶髂关节炎的确诊患者，探讨动态对比增强磁共振成像(Dynamiccontrastenhancedmagneticresonanceimaging,DCE-MRI)定量和半定量参数及ZOOMit-DWI表观扩散系数(Apparentdiffusioncoefficient，ADC)在骶髂关节炎活动性评估中的应用价值。方法:本研究根据ASAS指南纳入2017年4月至2018年12月确诊的骶髂关节炎患者，依据ASDAS-CRP评分进行分组，ASDAS-CRP＞2.1为活动组，ASDAS-CRP＜2.1为非活动组，并招募性别、年龄匹配的健康人群作为健康对照组。基于患者和对照组骨髓区、滑膜区的动态增强磁共振定量参数(Ktrans，Kep，Ve)及半定量参数(iAUC，Fenh，Senh，TTP)和ZOOMit-DWIADC值，筛选判断骶髂关节炎活动性的独立危险因素，绘制ROC曲线并计算曲线下面积(AUC)以评估判断独立危险因素的诊断效能。结果:本研究共纳入axSpA患者71例，健康对照组26例。活动组的定量参数如骶骨(Ktrans、Ve、ADC)，髂骨(Ktrans、Ve)和滑膜(Ktrans)参数值均高于非活动组（P均＜0.05）;活动组半定量参数如骶骨(iAUC、Fenh)，髂骨(iAUC、Fenh)，滑膜(iAUC)均高于非活动组（P均＜0.05）;多因素Logistic回归分析结果显示骶骨Ktrans、骶骨Fenh、髂骨iAUC和滑膜iAUC是鉴别活动与非活动组的独立危险因素，AUC值分别为0.9317，0.7937,0.8794和0.7127。结论:DCE-MRI定量及半定量参数:骶骨Ktrans、骶骨Fenh、髂骨iAUC和滑膜iAUC可作为判断骶髂关节活动性的独立危险因素。因此DCE-MRI有望为骶髂关节炎活动性评估提供无创、精准的参考依据。收起

关键词 : 骶髂关节炎磁共振成像活动性评估早期诊断