基于MR分析HPG轴启动对大脑皮层厚度的影响及其分类潜能

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sda_xiangwei
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目的:  探讨青春期下丘脑-垂体-性腺轴的启动在脑形态学成熟中的作用,初步分析青春期相关的激素对这些形态学改变的潜在影响。采用多变量模式分析——支持向量机技术分析全脑皮层厚度在预测HPG轴启动与否中的潜在效能。  方法:  本研究取得了当地伦理委员会的批准和所有父母或监护人的知情同意。最终纳入了53个HPG轴已启动及25个HPG轴未启动的共78个被试。所有被试均为女孩,右利手,均完成了三维高分辨结构磁共振序列扫描,平均年龄8.47±1.08岁。青春期相关的激素水平通过GnRH激发试验获得。磁共振检查采用美国GE公司的3.0TGEHDxt扫描仪完成。本研究采用8通道的线圈,选用3D-FSPGR序列以获得高分辨的T1图像(重复时间=8.888ms,回波时间=4.02ms,翻转角=15°,视野=256×256,层厚=1mm,层数=160层)。采用FreeSurfer软件包(版本5.3.0,http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/)对所得结构磁共振数据进行皮层分割、重建和计算。组间差异采用FreeSurfer下的图形界面QDEC中的线性模型进行比较分析,将年龄,BMI及全脑体积作为协变量。采用蒙特-卡罗模拟法实现多重比较校正,阈值为p<0.05。再将有差异的脑区的皮层厚度值提取出来,采用偏相关法(以年龄为协变量)分析青春期相关的激素的浓度与脑结构改变的关系。基于支持向量机(SVM)的模式分析采用PROBID软件包(http://www.brainmap.co.uk/probid.htm),以全脑皮层厚度为特征鉴别HPG轴启动与否并评估其分类效能。采用置换检验评估结果是否具有统计学意义(重复1000次后,P<0.005)。由于支持向量机的计算需要满足成对的匹配,因此本研究在两组间各选了25个年龄匹配的被试进行计算。  结果:  两组被试间的LH及FSH浓度存在组间差异(p<0.05),E2,PRL和COR等激素的浓度不存在显著的组间差异。  HPG轴启动后的女孩与HPG轴未启动女孩相比,存在一个皮层厚度增加的区域,该区域的顶点位于左侧额上回,向外延伸到额中回的尾部,向后延伸到中央前回;Talairach坐标为x=-18.4,y=-8.1,z=54.5;经过蒙特-卡罗校正(p<0.05)。在右侧大脑半球中未找到有显著组间差异的区域。在HPG轴启动后的这组被试中,存在组间差异的脑区的平均皮层厚度值与血浆FSH的浓度等存在正相关且存在相关的浓度包括FSH的最大值(r=0.292,p=0.036)及FSH的AUCg(r=0.282,p=0.043)。其它激素浓度及其相关测量值未发现与该相对增加的脑区的皮层厚度值相关。  SVM所测得皮层厚度参数区分两组被试的准确度为84.0%(敏感度=80.0%特异度=88.0%),置换检验显示分类的准确度有统计学意义(p≤0.001)。  结论:  本研究提示青春期脑发育成熟过程的早期存在着与HPG轴启动相关的皮层厚度的改变,且这种改变与年龄无明显相关,与促性腺激素FSH的浓度增加呈正相关,说明脑内存在一些对青春期相关激素浓度增加敏感的脑区,更进一步说明激素在脑发育中有重要的意义。同时,SVM分类结果表明皮层厚度的差异可以作为鉴别HPG轴是否启动的一种潜在的可靠的神经影像学参数。
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