不同功能性胃肠病患者脑网络损伤特异性和相似性的神经影像学研究

How to treat functional gastrointestinal disorders (FGID) and relieve the patients’ symptoms effectively has bothers clinicians and sufferers for long time. The existence of symptom overlap and transformation is major hindrance in treating FGID. In the study, we aim to explore the specificity and similarity between different FGID patients concerning the brain networks related to sensory, memory and affection according to the need of patients who requires targeted treatment. By multi-model neuroimaging techniques, we observe the brain functional-strucutral network changes and corresponding relation between the brain alterations and development of FGID with different subtypes. Based on multi-variate pattern analysis, the observed brain network features are used to detect the type and grade in order to probe the central markers of disease progression. Next, the level of brain-gut peptide is assessed for investigating the relationship between central mechanisms and human body environment, which validates the central markers of FGID patients by the level of neural-endocrine. The study will provide a new method for detecting pathogenesis, progression and therapeutic evaluation of FGID and bring significant value to society and clinic.

如何对功能性胃肠病进行有效治疗，减轻患者临床症状，一直困扰着患者和临床工作者，症状重叠和互相转换现象的存在是对功能性胃肠病进行有效治疗的重要制约因素。为满足功能性胃肠病患者有针对性治疗的需求，本课题采用症状分类和病情分级的实验设计，借助多模态神经影像技术，研究不同类型、不同病情程度下患者大脑感知、记忆、情感网络模式的改变，试图探索不同类患者的中枢特异性和相似性以及病情发展与中枢异常改变的对应关系；借助多变量模式分析算法，采用脑网络特征进行疾病症状和病情预测，探寻各类病患的中枢发展轨迹，优化功能性胃肠病诊断和病情发展的影像学标记；基于功能性胃肠病患者大脑网络异常的中枢特性，结合脑-肠肽水平分析，从内分泌水平上揭示病患大脑机制与内环境因素之间的关系，为检测功能性胃肠病的发病原因、病情进展和疗效评价提供新的途径，具有重要的社会意义和临床价值。

根据国际公认的罗马标准，功能性胃肠病的种类多样、患者症状复杂，临床上久治不愈、病情迁延反复，其关键原因都在于病理机制不明。当前，基于大脑的影像学技术为研究功能性胃肠病提供了新的视角。在脑影像学技术中，磁共振成像技术的发展为无侵入、无创伤地观察人脑高级功能与结构提供了有力的手段。研究团队紧随脑影像学及功能性胃肠病研究的国际前沿，基于磁共振成像数据，结合大脑中枢研究方法，考察了与功能性胃肠病患者相关的大脑功能-结构网络的异常改变。结果发现，与功能性胃肠病有关的脑网络主要有突显网络、情绪网络、感知运动网络以及默认网络，各类患者异常中枢的相似性和特异性主要体现在脑岛、前扣带、中扣带、前额、感知运动皮层等部位；与患者病情发展相关的脑靶点各有不同，例如功能性功能性消化不良主要在于前扣带，肠易激综合征患者主要位于感知运动区，功能性便秘患者主要位于放射冠和上纵束的脑岛和前扣带邻近部位。而且，功能性胃肠病患者中枢异常中，一部分是与胃肠道症状的严重程度有关，一部分变化是与焦虑、抑郁的程度有关。另外，通过影像学手段观察大脑功能和结构的异常改变，一个无法离开的关键在于脑影像学研究方法。因此，在项目实施过程中，我们研究并编写了大量基于磁共振成像的脑网络构建、脑网络拓扑分析、脑网络特征提取、基于脑体素的多变量模式分析的代码和软件，不仅对功能性胃肠病脑影像学研究的顺利实施提供了重要的保障，也对其他脑相关疾病的影像学研究提供了方法学基础。如今，这些研究方法已经被成功用于偏头痛、痛经及伴随多动腿综合症的终末期肾病中。