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第一部分帕金森病伴轻度认知功能障碍全脑灰质结构磁共振成像研究背景与目的：帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种发病率较高的系统性的神经变性疾病，以黑质-纹状体通路多巴胺能与胆碱能神经功能平衡失调，导致经典的锥体外系运动障碍为基本特征。随着对PD研究的深入，帕金森病的非运动性症状越来越受到关注，其中认知障碍逐渐成为关注焦点，在PD认知功能障碍的早期有一种介于正常认知功能与痴呆之间的过渡状态——PD合并轻度认知功能障碍(mild cognitiveimpairment MCI)。随后可能发生帕金森痴呆(Parkinson’s disease with dementia PDD)，特别是在PD的晚期，即使无痴呆的也有可能存在着认知功能障碍，目前对于PD伴MCI的文献报道逐渐增多。因此本研究拟用基于体素的形态学分析方法(voxel basedmorphometry, VBM)技术分析PD伴MCI存在的结构改变，探讨其灰质体积改变的特点和规律，从而从解剖结构上阐述其可能的神经机制。材料与方法：1.受试者一般资料22名PD伴MCI患者、21例PD不伴MCI患者以及20名年龄、性别、受教育程度与之相匹配的正常对照者(NC)参与了本次功能磁共振研究。利用简易智能状态量表(Mini mental state examination, MMSE)排除帕金森病伴痴呆患者，采用蒙特利尔认知评估表(Montreal Cognitive Assessment, MoCA)评价认知损害程度，同时利用抑郁自评量表(self-rating depression scale SDS)排除帕金森病患者严重抑郁症状。2. MRI扫描方法所有MRI数据均采集于配置有八通道相控阵线圈Siemens TrioTim3.0T磁共振成像系统。扫描时，被试头部采用泡沫垫固定于头线圈内。所有参与研究的正常对照和PD患者均同时采集T1WI、T2WI数据，以及三维磁化准备快速梯度回波序列(T1weighted three-dimensional magnetization prepared rapid acquisitiongradient echo sequence, T1WI3D MP RAGE)获得3D T1WI容积数据。经T1WI、T2WI发现异常影像学表现的被试排除出本研究。3.数据预处理和分析运用基于MATLAB2010a的SPM8软件对数据进行预处理。结果呈现运用xjview8软件。4.统计分析运用SPSS13.0对各组间年龄、性别、受教育程度、MoCA评分、MMSE评分、SDS评分进行统计差异性分析，以P<0.05为有统计学意义。运用SPM8双样本t检验检测帕金森病伴MCI组与正常对照组、帕金森病不伴MCI组与正常对照组、帕金森病伴MCI组与不伴MCI组全脑灰质体积的差异。统计结果运用FDR方法校正，统计阈值设为P<0.05，保留簇体积cluster>100个体素的脑区。结果：1.临床数据统计两组PD患者与20例正常对照者完成了磁共振扫描。两组PD患者与20例NC组性别匹配，三组年龄、教育年限比较无明显差异(P>0.05)。伴MCI及不伴MCI的两组PD患者SDS评分及病程比较无明显差异(P>0.05)。2.伴MCI的PD组与NC组比较相比正常对照组，伴MCI的PD组双侧半球广泛脑区显示灰质体积萎缩，FDR矫正后仍显著的脑区包括：双侧额叶、左侧颞叶、右侧枕叶、双侧小脑、左侧后扣带回及左侧海马区域；未见灰质体积增加脑区。3.不伴MCI的PD组与NC组比较不伴MCI的PD组与正常对照组比较，脑灰质萎缩区域主要位于左脑半球，FDR矫正后仍显著的脑区包括：左侧额下回、颞中回、颞下回；未见灰质体积增加脑区。4.伴MCI的PD组与不伴MCI的PD组比较伴MCI的PD组与不伴MCI的PD组比较，脑灰质萎缩脑区包括：左侧颞中回和海马旁回，但FDR矫正后消失。未见灰质体积增加脑区。结论：本研究利用VBM技术发现了伴有MCI的PD患者的脑灰质结构改变范围比不伴MCI者更广，同时灰质萎缩的区域大都与认知功能相关，提示PD患者的认知功能改变存在着广泛的结构基础，与其灰质的萎缩有关。第二部分帕金森病伴轻度认知功能障碍的静息态功能磁共振成像研究背景与目的：本实验第一部分研究结果显示了帕金森病伴轻度认知功能障碍的患者在皮层结构上存在一些灰质体积改变的特点，然而我们还不能确定结构的变化是否也带来了功能上的异常。近年来已经有一些研究发现帕金森病患者静息状态下脑默认网络及感觉运动皮质等存在异常的激活，然而目前还没有对帕金森病伴轻度认知功能障碍症患者静息态功能的研究，而加深对其发病机制的认识尤其是对其脑功能障碍的研究对早期诊断、早期治疗有积极作用。本研究的目的是利用静息态功能磁共振技术，探索在静息状态下帕金森病伴轻度认知功能障碍症患者在上述脑区存在的异常并探索其是否还同时存在着其他脑区的功能异常。材料与方法：1.受试者一般资料22名PD伴MCI患者、21例PD不伴MCI患者以及20名年龄、性别、受教育程度与之相匹配的正常对照者(NC)参与了本次功能磁共振研究。利用简易智能状态量表(Mini mental state examination, MMSE)排除帕金森病伴痴呆患者，采用蒙特利尔认知评估表(Montreal Cognitive Assessment, MoCA)评价认知损害程度，同时利用抑郁自评量表(self-rating depression scale SDS)排除帕金森病患者严重抑郁症状。2. MRI扫描方法所有MRI数据均采集于配置有八通道相控阵线圈SiemensTrio Tim3.0T磁共振成像系统。扫描时，被试头部采用泡沫垫固定于头线圈内。所有参与研究的正常对照者和PD患者均同时采集T1WI、T2WI和静息态fMRI成像数据。经T1WI、T2WI发现脑异常表现者排除出本研究。3．数据预处理和分析运用基于MATLAB2010a的SPM8软件和DPARSF软件对数据进行预处理。fALFF(fractional amplitude low-frequency fluctuation)数据分析采用REST1.5软件。4.统计分析运用SPSS13.0对两组间年龄、性别、受教育程度、MoCA评分、MMSE评分、SDS评分进行统计差异性分析，以P<0.05为有统计学意义。运用SPM8的单样本t检验统计出两组的fALFF图，然后运用双样本t检验比较每两组之间的差异。统计结果运用AlphaSim方法校正，以Pcorrected<0.01(对应Puncorrected<0.001,最小体素面积大于405mm3)。结果：1.临床数据统计结果两组PD患者与20例正常对照者完成了磁共振扫描。两组PD患者与20例NC组性别匹配，三组年龄、教育年限比较差异无统计学意义(P>0.05)。伴MCI及不伴MCI的两组PD患者SDS评分及病程比较差异无统计学意义(P>0.05)。2.伴MCI的PD组与NC组比较与NC组比较，伴轻度认知功能障碍的帕金森病患者fALFF增高的脑区有左侧颞下回和颞中回、左侧额下回、右侧额中回及右侧颞下回和海马旁回，降低的脑区有右侧枕下回和梭状回、右侧扣带回(P<0.01, AlphaSimcorrected)。3.不伴MCI的PD组与NC组比较双样本t检验显示，与NC组相比，认知功能正常的帕金森病患者fALFF增高区域包括右侧小脑后叶、左侧海马旁回及右侧额中回；无fALFF降低的区域(P<0.01, AlphaSim corrected)。4.伴MCI的PD组与不伴MCI的PD组比较伴轻度认知功能障碍的和单纯帕金森病患者组比较，fALFF增高区域有左侧额上回、左侧前扣带回、右侧枕上回、右侧缘上回和顶上小叶，fALFF降低区域有小脑前叶、小脑后叶和小脑扁桃体、右侧枕中回和梭状回及左侧枕中回(P<0.05,uncorrected)。结论：本研究采用静息态功能磁共振技术对帕金森病伴轻度认知功能障碍患者进行了初步的研究，发现帕金森病伴轻度认知功能障碍患者在静息状态下存在异常的脑部自发神经活动，帕金森病轻度认知功能障碍患者较之单纯帕金森病有更广泛的自发脑活动异常区域，提示认知功能障碍导致了默认网络脑功能的改变，而两组患者在左侧额叶、枕叶、顶叶及右侧边缘系统自发脑活动的差异，可能为帕金森病患者进展成为认知功能障碍的神经功能基础。第三部分帕金森病全脑灰质基于体素形态学的两年纵向研究背景与目的：目前对帕金森病患者的脑结构研究仅局限在横断面的分组分析，而帕金森病患者随疾病发展脑结构改变和进展的规律尚不清楚。因此本研究拟用基于体素的形态学分析方法(voxel based morphometry, VBM)技术纵向分析PD患者间隔两年的脑结构改变，探讨其灰质体积改变的特点和规律，以及与运动功能障碍特征的关系，从而从解剖结构上阐述其可能的神经机制。材料与方法：1.受试者一般资料对17名PD患者进行了间隔两年的随访，前后两次进行功能磁共振研究。以2009年数据作为基线组，2011年数据作为随访组。前后两次均进行量表测评：利用简易智能状态量表(Mini mental state examination, MMSE)排除帕金森病伴痴呆患者，同时利用抑郁自评量表(self-rating depression scale SDS)排除帕金森病患者严重抑郁症状。同时用UPDRS评分(unified Parkinson disease rating scale)对帕金森病患者临床症状进行评定。2. MRI扫描方法所有MRI数据均采集于配置有八通道相控阵线圈Siemens TrioTim3.0T磁共振成像系统。扫描时，被试头部采用泡沫垫固定于头线圈内。所有参与研究的正常对照和PD患者均同时采集T1WI、T2WI数据，以及三维磁化准备快速梯度回波序列(T1weighted three-dimensional magnetization prepared rapid acquisitiongradient echo sequence, T1WI3D MP RAGE)获得3D T1WI容积数据。经T1WI、T2WI发现异常影像学表现的被试排除出本研究。3.数据预处理和分析运用基于MATLAB2010a的SPM8软件对数据进行预处理。结果呈现运用xjview8软件。4.统计分析采用SPM8中的一般线性模型,运用配对t检验检测PD患者基线组数据同随访组数据全脑灰质体积的差异，统计结果运用FDR方法校正，统计阈值设为P<0.01，保留簇体积cluster>100个体素的脑区。结果：纵向比较PD组基线组及随访组数据，FDR矫正后双侧半球灰质体积萎缩区域包括：左侧额叶(左侧额中回)、左侧顶叶(左侧顶下小叶)及右侧小脑(右侧小脑前叶、小脑蚓)结论：本研究利用功能磁共振技术发现了PD患者随疾病发展两年的脑灰质结构改变，发现改变区域均集中在与运动功能相关区域，提示其灰质萎缩与运动功能减退相关。帕金森病患者随病情发展出现的萎缩区域与小脑-丘脑-皮层回路的投射区域基本一致，推测其改变也可能与该回路参与的运动功能改变有关。第四部分帕金森病患者的纵向静息态功能磁共振成像研究背景与目的：本实验第三部分已经发现了帕金森病患者随病情发展在皮层结构上存在一些灰质体积改变的特点，然而其结构改变与功能变化的联系还不得而知。近年来已经有一些研究发现帕金森病患者静息状态下脑默认网络及感觉运动皮质等存在异常的激活，然而目前还没有对帕金森病随病情发展的纵向静息态功能的研究。本研究的目的是利用静息态功能磁共振技术，探索在帕金森病患者随病情变化脑自发活动是否存在的异常并探索其与临床相关指标的相关性。材料与方法：1.受试者一般资料对17名PD患者进行了间隔两年的随访，前后两次进行功能磁共振研究。以2009年数据作为基线组，2011年数据作为随访组。前后两次均进行量表测评：利用简易智能状态量表(Mini mental state examination, MMSE)排除帕金森病伴痴呆患者，同时利用抑郁自评量表(self-rating depression scale SDS)排除帕金森病患者严重抑郁症状。同时用UPDRS评分(unified Parkinson disease rating scale)对帕金森病患者临床症状进行评定。2. MRI扫描方法所有MRI数据均采集于配置有八通道相控阵线圈SiemensTrio Tim3.0T磁共振成像系统。扫描时，被试头部采用泡沫垫固定于头线圈内。所有参与研究的正常对照者和PD患者均同时采集T1WI、T2WI和Rest fMRI成像数据。经T1WI、T2WI发现脑异常表现者排除出本研究。3．数据预处理和分析运用基于MATLAB2010a的SPM8软件和DPARSF软件对数据进行预处理。fALFF数据分析采用REST1.5软件。4.统计分析纵向分析采用REST软件中配对样本t检验模式探索随病情进展的fALFF差异。统计结果运用AlphaSim校正方法，以校正后P<0.01为有统计学意义，相当于未校正P <0.001和最小激活体积405mm3。最后使用REST软件中的相关性分析，将存在差异脑区的fALFF值与PD患者的UPDRS-Ⅲ分数做相关性分析。以未校正P <0.05为有统计学意义。结果：随访组和基线组比较，帕金森病患者fALFF增高区域包括右侧颞中回和枕中回；而fALFF降低区域包括右侧小脑后叶、右侧丘脑、左侧顶上(下)小叶、左侧中央前(后)回。相关性分析结果显示，右侧小脑后叶的fALFF值与UPDRS-Ⅲ分数呈正相关(r=0.51,P<0.05)，同时右侧小脑后叶fALFF两年变化值UPDRS-Ⅲ分数也呈正相关(r=0.61,P<0.05)。结论：本研究采用静息态功能磁共振技术对帕金森病患者进行了纵向的研究，发现帕金森病患者随病情变化在静息状态下存在异常的脑部自发神经活动，且fALFF降低区域也集中在与运动功能有关的皮质-纹状体-苍白球-丘脑环路及小脑-丘脑-皮质环路相关区域，提示帕金森病患者随疾病进展，运动功能进一步受损，而两组患者在小脑、丘脑区及顶叶的自发脑活动差异，可能为帕金森病患者疾病进展的神经功能基础。相关性分析提示小脑功能的改变在帕金森病病情发展中起了重要的作用。