成果名称：功能磁共振成像和lncRNAs的表达用于小儿脑瘫早期诊断和颈总动脉交感神经网剥脱术作用机制和临床应用的研究

　　1.成果简介：

　　(1) 项目组通过国家自然科学基金项目《颈总动脉交感神经网剥脱术对脑瘫患儿脑灌注和脑分子生物代谢影响的研究》项目的研究，利用Bold-fMRI技术对脑瘫患儿检测，发现病变侧与正常侧局部脑血流灌注加权成像(PWI)测得的脑血容量(CBV)、脑血流量(CBF)、平均通过时间(MTT)和达峰时间(TTP)、利用3D-ASL检测的病变侧与正常侧相对脑血流量(rCBF)、利用波谱成像(MRS)检测的脑瘫患儿病变侧与正常侧脑分子生物代谢产物氮-乙酰天门冬酸(NAA)、总肌酸(Cr)和胆碱复合物(Cho)均有的差异。为脑瘫患儿的早期影像学诊断和确定具体损伤部位提供了相关的诊断依据。

　　(2) 项目组通过国家自然科学基金项目《颈总动脉交感神经网剥脱术对脑瘫患儿脑灌注和脑分子生物代谢影响的研究》和自治区科技支疆《颈总动脉交感神经网剥脱术改善脑瘫患儿临床症状作用机制的研究》的研究，分别应用磁共振PWI技术和3D-ASL技术检测0-3岁组和4-12岁组脑瘫患儿术前、术后7天和术后6月的大脑双侧病变侧与正常侧的脑血容量(CBV)、脑血流量(CBF)和相对血流量(rCBF)值，分析所测值差异的原因和与临床症状相关性，找出术前术后不同时期所测的值与临床症状改善关联度，验证了颈总动脉交感神经网剥脱术可以增加脑局部血流量，从而降低肢体肌张力，改善临床症状的假说。

　　(3)利用fMRI中氢质子磁共振波谱成像技术的三个特征性高峰;氮-乙酰天门冬酸(NAA)、总肌酸(Cr)和胆碱复合物(cho)分别测定脑瘫患儿的神经细胞与轴突的活性和密度、大脑的代谢状态和脑细胞的增生情况用于评估脑瘫患儿早期脑损伤程度和不同时期的变化。还通过测定对照0-3岁脑瘫患儿血清中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、谷氨酸(Glu)及γ-氨基丁酸(GABA)术前、术后7天和术后6月含量的改变，验证颈总动脉交感神经网剥脱术影响了脑瘫患儿局部神经内分泌和分子生物代谢及中枢神经递质的改变。为脑瘫患儿早期诊断的研究提供了方向。

　　(4)项目通过国家自然科学基金《颈总动脉交感神经网剥脱术对脑瘫患儿脑灌注和脑分子生物代谢影响的研究》项目和本组近万例的脑瘫儿童MRI影像资料样本，总结归纳了脑瘫患儿脑结构改变的特征，提出了影像学诊断脑瘫的基本依据。并在此基础上与脑瘫患儿脑血容量、脑血流量和相对脑血流量值进行对照，寻找其中关联性，提出了脑瘫患儿早期影像学上血流变化的规律和特征。利用自治区自然科学基金《脑性瘫痪差异lncRNAs 的表达谱分析及其在脑性瘫痪诊断中的应用研究》项目，通过对匹配的脑瘫儿童和健康儿童的lncRNA芯片检测，筛选出184个差异表达lncRNA，再通过应用Cluster分析和图形化展示，进行差异比较，找出3-5个脑瘫患儿差异表达强的lncRNA，用于脑瘫患儿早期筛查和诊断。通过利用lncRNA筛查和功能磁共振的血流灌注检测所获得的局部脑血流改变特征表现，提出了早期筛查和诊断脑瘫患儿的方法和依据，解决了0-3岁脑瘫儿童的早期诊断的难题，从而使早期干预治疗得以实现。

　　(5)项目组通过上述研究和预试验的结果，结合临床工作中积累的大量样本及遇到的相关问题，利用二维卷积神经网络技术构建脑瘫患儿脑年龄预测模型，研究脑瘫儿童脑发育规律，发现脑瘫患儿除了脑血流灌注不足引起脑相应结构改变和神经网络破坏外，大脑也呈现萎缩和早衰状态，为进一步研究奠定了基础。还针对脑瘫患儿认知功能障碍及高发癫痫发作的特点，利用静息态fMRI技术，发现了早期认知功能障碍脑部信息流改变和耐药癫痫异常网络，这也有助于脑瘫患儿的早期诊断和治疗耐药性癫痫新方案的研发。

　　(6)本项目在以上研究的基础上，在国内外杂志上发表论文38篇。通过本课题的研究，培养了相关领域博士后进站博士1名，博士生4名，硕士生15名;还通过民政厅、残联脑瘫专项培训和适宜技术推广，培训了近300余名脑瘫筛查和诊疗专业人员。

　　2、项目成果转化及应用情况

　　脑瘫患儿治疗主要目的是通过手术及康复治疗降低肢体肌张力，改善患儿肢体活动功能，使其达到生活基本自理，从而走出家庭，融入社会。要达到这一目的的前提是脑瘫患儿能得到早期的诊断及早期的干预和治疗、脑瘫的治疗方法确实有效和多种综合治疗前后顺序合理。通过我们的《颈总动脉交感神经网剥脱术对脑瘫患儿脑灌注和脑分子生物代谢影响的研究》、《颈总动脉交感神经网剥脱术对改善脑瘫患儿临床症状的作用机制研究》和《脑性瘫痪差异lncRNAs的表达谱分析及其在脑性瘫痪诊断中的应用研究》三项课题的研究，找到了早期诊断脑瘫患儿的方法，除了脑瘫患儿的早期影像学上结构改变外，还把f-MRI的PWI技术和3D-ASL技术及BOLD-fMRI技术所测的脑血流的变化、MRS所测脑瘫儿童的NAA、Cr和Cho的变化、早期血清中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、谷氨酸(Glu)和γ-氨基丁酸(γ-GABA)的变化用于脑瘫儿童的早期诊断。利用lncRNA芯片V4.0测得的差异表达的lncRNA用于脑瘫儿童的早期筛查和诊断。

　　通过研究，结果证实颈总动脉交感神经网剥脱术降低痉挛性脑瘫患儿肌张力的机制是其主要改善了局部脑血流灌注和手术去交感神经网后引起神经内分泌和分子生物代谢及中枢神经递质的改变的假说。通过研究结果和临床经验的总结也促使我们进一步改进了手术方法。我们在诊治小儿脑瘫的临床工作中，及时转化应用了研究结果，通过研究结果的转化应用，使得脑瘫患儿的治疗效果非常显著。

　　借助上述研究结果的转化应用，我院在筛查中，已为中亚五国和疆内近8000余例脑瘫患儿进行早期诊断，为1600余例脑瘫儿童完成了改良的颈总动脉交感神经网剥脱术，早期诊断率达95%以上，手术显效率达90%以上。为使更多的脑瘫患儿受益，我们通过适宜技术推广、组织培训、学术交流和现场指导使研究结果很快推广应用，除了我院和清华大学玉泉医院应用我们成果以外，并将研究成果推广应用于以下单位：

　　1、河南省新乡医学院第一附属医院

　　2、河南省新乡医学院第三附属医院

　　3、伊犁哈萨克自治州新华医院。

　　4、新疆维吾尔自治区第三人民医院。

　　5、新疆喀什地区第二人民医院。

　　6、新疆医科大学第七附属医院(于2020年与我院分开单独设立)。

　　7、国内开展脑瘫诊断与治疗的各医院神经外科。

　　3.主要知识产权证明目录:

　　4. 主要完成人情况

　　5. 主要完成单位:

　　新疆医科大学第二附属医院、清华大学玉泉医院

　　6. 创新推广贡献、完成人合作关系说明：

　　通过项目的研究，在总结归纳脑瘫儿童磁共振检查影像学上结构改变的基本特征和初步诊断依据基础上，获得了Bold-fMRI检测的早期脑瘫患儿病变侧与正常侧局部脑血流量和相对脑血流量的差异、磁共振波谱(MRS)检测的氮-乙酰天门冬酸(NAA)、总肌酸(Cr)和胆碱复合物(Cho)值的变化和差异，应用脑瘫患儿不同时期血清中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、谷氨酸(Glu)、γ-氨基丁酸(GABA)值的差异，利用lncRNA芯片V4.0技术检测脑瘫患儿相关差异表达基因，对脑瘫患儿的早期筛查和诊断找到了简便易行和可靠的方法。通过前瞻性研究颈总动脉交感神经网剥脱术前和术后脑瘫患儿局部脑血流灌注和相对脑血流量的变化，以及这些变化与临床症状缓解的相关性研究，验证了颈总动脉交感神经网剥脱术能增加大脑运动功能区血流灌注，从而降低肢体肌张力和缓解临床症状。通过合作研究，发现应用高仿生的排列纤维蛋白水凝胶支架，模仿RG纤维的取向结构，可促进内源性神经干细胞的有效迁移、分化和成熟，从而实现脑瘫受损的神经功能的恢复。

　　我们上述主要研究成果获得是通过国家自然科学基金项目和与清华大学玉泉医院共同申报的科技支疆项目一起研究得到的，在项目实施过程中按照具体分工完成各自工作。另外，在利用fMRI技术研究脑瘫患儿脑血流量改变和波谱成像检测脑分子代谢产物研究中，与清华大学和上海交通大学计算机磁共振应用研究所合作，对应用于项目研究的fMRI检测技术选择确定，对相关参数进行验证，对研究数据进行审核、修订和复验。清华大学玉泉医院是项目共同申报者，上海交通大学计算机磁共振应用研究所是我院影像中心的合作单位。

　　通过研究，我们获得了脑瘫患儿早期诊断和筛查的磁共振影像上结构改变表现特征和血流改变特征，检测到了脑瘫患儿脑代谢分子生物学相关指标变化和不同时期的差异。另外，验证了颈总动脉交感神经网剥脱术改善和增加脑局部血流量，从而改善脑瘫临床症状的假说，并根据颈总动脉交感神经网剥脱术前和术后不同时期的变化，改进了手术的时机和方法，使脑瘫患儿的早期筛查和诊断成为可能，早期手术时机适时选择更加准确。我们把研究结果转化应用于临床后也证实，脑瘫患儿的早期诊断和手术治疗效果有了极大的提高。为了使所有的脑瘫患儿都能得到及时的诊治，我们通过组织学习、专题培训、手术示范、指导查房、视频教学等方式，把研究成果扩张到全疆和内地相关单位，使开展和意欲开展脑瘫诊治的河南省新乡医学院第一附属医院、河南省新乡医学院第三附属医院、伊犁哈萨克自治州新华医院、新疆维吾尔自治区第三人民医院、新疆喀什地区第二人民医院、新疆医科大学第七附属医院(于2020年与我院分开单独设立)、国内开展脑瘫诊断与治疗的各医院神经外科医疗单位受益，使众多脑瘫患儿得到了早期的诊断和及时的治疗。

　　7.提名单位意见

　　同意推荐。