来自波士顿大学的Christopher G. Watson等人在JOURNAL OF PEDIATRICS上发文，他们发现儿童和青少年进行了心室手术后，其白质纤维与健康被试有差异，白质纤维的改变也导致其认知能力的改变。
单心室心脏病是最严重的一类先天性心脏病，以往死亡率居高不下。但得益于现代医学的伟大进步，这类患者越来越多的幸存了下来。以往的研究还发现这类患者认知的许多方面有缺陷，以及高学习障碍和行为问题。前人对Fontan手术（一种心脏手术，后文中都简写为术后）后的单心室心脏病患者的神经发育有较多的研究，但很少有关于脑白质微观结构与其的详细分析，以及其白质组织和认知能力之间的关系。为此，研究者获得了弥散张量成像（DTI）数据来完善该研究者之前对这类患者灰质的分析，并比较了术后的患者和健康控制儿童和青少年之间的白质组织结构，评估了白质纤维的属性和认知能力之间的关系。
方法：
研究者招募了在该实验至少6个月之前进行过手术的10-19岁儿童和青少年患者，而后又招募了相应的健康被试。那些拥有植入胸内心血管装置或线圈的被试接受1.5T MRI进行扫描，其他被试均接受3T MRI扫描，所有被试均使用的是8通道的线圈。最终获得了每个被试施加了25个方向梯度磁场的图像（b = 1000 s/mm2），和一个未施加梯度磁场的b0图像。
研究者使用FSL （FMRIB Software Library v5.0.6 (University ofOxford, Oxford, England)）软件对DTI数据进行处理：
（1）进行涡流矫正和头动矫正，
（2）剔颅骨剥头皮
（3）使用弥散模型(椭球模型)计算出FA（各项异性）,RD（径向扩散系数）, AD（轴向扩散系数）and MD（平均扩散系数）等弥散张量指标。
（4）研究者又对一些ROIs的白质纤维进行了弥散张量的测量（基于Johns HopkinsUniversity whitematter tractographyatlas，JHU）。
（5）最后，使用TBSS（Tract-Based Spatial Statistics）对数据进行了统计分析（使用TFCE对多重比较校正）。
简称对照表
ATR Anterior thalamic radiation CC Corpus callosum CHD Congenital heart disease
CST Corticospinal tract DTI Diffusion tensor imaging FMaForceps major
FMi Forceps minor FSIQ Full-Scale Intelligence Quotient
IFOF Inferior fronto-occipital fasciculus ILF Inferiorlongitudinal fasciculus
MRI Magnetic resonance imaging ROIs Regions of interest
SCP Superior cerebellar peduncle SLF Superior longitudinal fascicu
结果：
（1）被试的详细信息如下：
*DHCA, deep hypothermic circulatory arrest.
*P values for group comparisons were determined by Fisher exact test forcategorical variables, general linear model for continuous variablesrepresented with means, and Wilcoxon rank-sum test for continuous variablesrepresented with medians. Group comparisons of FSIQ and Processing Speed Indexadjust for type of age-based assessment.
(2)研究者发现：
术后患者的大部分ROIs的平均FA都显著低于健康被试（详见Table 2）；
术后患者的部分ROIs的平均RD都显著高于健康被试（详见Table 2）；
术后患者的部分ROIs的平均AD都显著低于健康被试（详见Table 3）；
术后患者的胼胝体体部和左外部囊的MD都显著高于健康被试（详见Table 3）。
进行过Norwood手术（针对左心发育不良综合征的手术）和未进行过Norwood手术的患者被试在平均的FA，RD和MD差异不显著，但N手术患者被试胼胝体体部(1.562 ± .073 vs 1.591 ± .079, P= .02)，胼胝体辐射线枕部(1.435 ± .056 vs 1.457 ± .057, P =.03)和双侧下纵束(left: 1.216 ± .052 vs 1.237 ± .038, P =.04; right: 1.229 ± .052 vs 1.248 ± .040, P = .046)的MD显著高于non-N手术患者被试。
图1.两组被试白质纤维的FA差异
术后患者在上图中标出（红黄）的白质纤维的FA都显著低于健康被试。
图2.两组被试白质纤维的AD差异
术后患者在上图中标出（红黄）的白质纤维的AD都显著低于健康被试。特别是在胼胝体体部，左侧丘脑前辐射，右额下枕束和右下纵束等白质纤维与之前FA的结果中重合。
(3)接着，研究者又分析了矿化对白质微观组织的影响，特别是FA和AD上。分析结果见表4和表5。
(4)之后，研究者探究了白质纤维的FA与FSIQ和认知加工速度的关系。研究者发现在术后患者中其某些白质纤维的FA与FSIQ和认知加工速度存在显著相关（p<.01）。但在健康被试中没有发现类似的显著关系（详见表6）。
(5)
最后，研究者对术后患者的白质纤维FA与其人口统计学变量和医学变量进行了进一步的分析。研究者发现：
1基因异常的术后患者，其左脑和右脑的白质纤维平均FA更低；
2第一次手术的并发症更多的患者，其部分白质纤维的平均FA更低；
3进行Fontan手术越多或者有过中风史等任何神经疾病的患者，其部分白质纤维的平均FA也更低。
研究者认为接受过Fontan手术的儿童和青少年，其脑白质的微结构有很大的改变。这些改变可能也对这些患者的认知功能产生了影响，因为其智商和认知加工速度随着白质纤维FA的变化而变化。尽管在子宫内，单心室心脏病患者的白质发育可能就会不成熟，但青春期的风险因素，包括：更多的手术并发症，更多的心导管插入术，以及中风史或任何神经疾病，也会显著改变白质纤维的微结构。该研究表明至少有一些风险因素可以被控制或消除，以此避免大脑白质纤维的长期变化，并减少对患有单心室心脏病的高危人群的认知能力的损害。
一句话总结：进行过Fontan手术的儿童和青少年，其白质纤维的微结构可能会受到影响，从而损害他们的认知能力。
欢迎微信扫码关注思影科技
您身边的脑科学科研助手
原文：
Altered White Matter Microstructure Correlates with IQ and Processing Speed in Children and Adolescents Post-Fontan
获取原文：关注“思影科技”公众号，回复“原文”或“培训”，获取原文pdf及补充材料下载链接，同时欢迎浏览我们的培训通知以及数据处理业务介绍。（直接点击下文文字即可浏览，欢迎咨询）：
第七届磁共振弥散张量成像数据处理班（南京）
更新通知：第八届磁共振脑网络数据处理班（重庆）
第十三届功能磁共振数据处理基础班（重庆）
更新通知：第二届脑影像机器学习班 （重庆）
第三届动物磁共振脑影像数据处理班 （南京）
第三届脑功能磁共振提高班暨任务态fMRI专题班
第十四届功能磁共振数据处理基础班（南京）
第十五届功能磁共振数据处理基础班（南京）
第五届磁共振脑影像结构班（南京）
第四届磁共振ASL（动脉自旋标记）数据处理班（南京）
第一届脑电数据处理入门班 （重庆，全界面）
第十一届脑电数据处理基础班 （南京）
第十二届脑电数据处理班（重庆）
第四届脑电信号数据处理提高班（南京）
更新通知：第五届近红外脑功能数据处理班 (南京)
第二届眼动数据处理班（重庆）
思影数据处理业务一：功能磁共振（fMRI）
思影数据处理业务二：结构磁共振成像(sMRI)与DTI
思影数据处理业务三：ASL数据处理
思影数据处理业务四：EEG/ERP数据处理
招聘：脑影像数据处理工程师-南京
