輕微型肝性腦病患者靜息態下雙側楔前葉與全腦其他區域功能連接變化

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(重慶醫科大學附屬第二醫院放射科，重慶 400010)

輕微型肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy， MHE)是肝性腦病(hepatic encephalopathy， HE)的早期階段，患者僅表現為輕微的注意力缺陷、視覺運動功能減退和空間工作記憶能力障礙等。然而，研究[1]發現這些輕微的神經功能異常不僅影響患者日常生活能力，還可增加跌倒事故等意外風險的發生率。既往研究[2]報道MHE患者楔前葉神經元自發活動存在異常。本研究采用種子體素相關性腦功能連接(functional connectivity， FC)方法，觀察MHE患者靜息態下雙側楔前葉與全腦其他區域FC變化，探索MHE在腦FC及腦網絡方面的神經損傷機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2014年6月—2017年6月于我院接受診治的45例肝硬化患者，其中22例伴MHE(MHE組)，23例無MHE(NMHE組)。MHE組男12例，女10例，年齡47～70歲，平均(54.4±7.9)歲，肝功能Child-Pugh分級A級8例、B級12例、C級2例，血氨(33.17±8.52)μmol/L；NMHE組男12例，女11例，年齡43～75歲，平均(56.5±11.6)歲，肝功能Child-Pugh分級A級18例、B級5例。納入標準：①漢族，年齡20～80歲，右利手；②符合肝硬化診斷標準，非酒精性肝硬化；③既往無明顯HE癥狀及HE發作史，無明顯認知障礙；④選用數字連接試驗(number connection test-A, NCT-A)和數字符號試驗(digital symbol test, DST)進行神經心理測試，并以健康人群測試結果作為正常標準[3]，將至少1項測試異常者納入MHE組，無異常者納入NMHE組。排除標準：①fMRI圖像中頭動過大(平動大于0.5 mm或轉動大于0.5°)或圖像配準不當；②伴有明顯影響腦結構及功能的其他神經或精神性疾病；③MRI禁忌證；④酒精或藥物濫用史。選取同期24名健康志愿者為對照組，男、女各12名，年齡47～70歲，平均(56.5±7.8)歲。本研究經我院倫理委員會批準，受試者均知曉研究相關內容并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Phillips Achieva/Intera 3.0T MR掃描儀，頭部8通道敏感線圈。掃描前囑受試者盡量保持安靜休息狀態，以海綿固定頭部以減少頭動。首先行常規掃描軸位T1W、T2W、T2-FLAIR序列及矢狀位T1WI，以排除顱內器質性疾病；然后進行fMRI，采用梯度回波-回波平面脈沖序列，TR 2 000 ms，TE 30 ms，翻轉角90°，FOV 240 mm×240 mm，矩陣64×64，層數34，層厚4 mm，掃描動態180次，掃描時間6 min。

1.3 圖像分析及數據處理 首先采用DPARSFA(Data Processing Assistant for Resting State fMRI Advanced Edition)軟件對fMRI圖像進行預處理。處理步驟：去除前10個時間點圖像；進行頭動校正和時間層校正；將原始圖像空間標準化配準到MNI空間，重采樣體素為3 mm×3 mm×3 mm；進行平滑處理，平滑核半高全寬為8 mm；去線性漂移處理；去除協變量對結果的影響；低頻濾波處理(0.01～0.10 Hz)。使用WFU PickAtlas Tool Version 3.0工具軟件，在自動解剖標記模板上選取雙側楔前葉區域作為種子點。采用Pearson相關性分析觀察每個研究對象種子點與全腦其他區域時間信號的相關系數，然后采用Fisherz變換將相關系數轉換為接近正態分布的z值，以z值代表2個腦區之間的FC。

1.4 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。符合正態分布的計量資料以±s表示。采用χ2檢驗比較3組間性別以及MHE組與NMHE組間Child-Pugh分級構成比的差異；以單因素方差分析比較3組間年齡、受教育年限、NCT-A及DST測試結果的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

采用單因素方差分析比較3組間雙側楔前葉與全腦其他區域FC的差異(P<0.05，Alphasim校正，簇體素數>200個)，并將校正后結果保存為模板；以該模板為基礎，采用Post-Hoc檢驗比較3組中每2組間腦FC的差異(P<0.05，Alphasim校正，簇體素數>100個)。采用Pearson相關性分析評價3組間存在差異腦區的FC與NCT-A、DST測試結果和血氨水平的相關性(P<0.05，Alphasim校正，簇體素數>100個)。

2 結果

3組間性別比、年齡和受教育年限差異均無統計學意義(P均>0.05)，NCT-A和DST測試結果差異均有統計學意義(P均<0.001)，見表1。MHE組與NMHE組肝功能Child-Pugh分級差異有統計學意義(χ2=8.711，P=0.013)。

2.1 左側楔前葉與全腦其他區域的FC 3組間左側楔前葉與右側額中/上回、左側中扣帶回、右側楔前葉的FC差異有統計學意義(P<0.05，Alphasim校正)。Post-Hoc檢驗結果顯示，與對照組比較，MHE組左側楔前葉與右側額上回、左側中扣帶回的FC降低，NMHE組左側楔前葉與右側額中回的FC降低(P<均0.05，Alphasim校正)；與NMHE組比較，MHE組左側楔前葉與右側額上回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)，見表2、圖1。

2.2 右側楔前葉與全腦其他區域的FC 3組間右側楔前葉與右側腦島、右側顳極、左側顳上回、左側楔前葉、雙側前額葉、左側中扣帶回的FC差異有統計學意義(P<0.05，Alphasim校正)。Post-Hoc檢驗結果顯示，與對照組比較，MHE組右側楔前葉與右側顳極、左側顳上回、雙側前額葉和內側扣帶回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)，NMHE組右側楔前葉與左側楔前葉、左側中扣帶回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)；與NMHE組比較，MHE組右側楔前葉與右側腦島、右側額中/上回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)，見表3、圖2。

2.3 相關性分析 MHE患者3組間存在差異腦區的FC與NCT-A、DST結果及血氨水平均無相關性(P均>0.05)。

3 討論

楔前葉作為聯絡皮層，參與廣泛的皮層和皮層下網絡映射，其解剖學連接復雜，與之對應，其行為亦表現出專業化的復雜性[4]。本研究通過觀察種子體素相關性腦FC，發現MHE患者靜息態下雙側楔前葉與全腦多個區域FC存在異常。與對照組比較，MHE組右側楔前葉與雙側前額葉和內側扣帶回區可見最大團塊(1 236個體素)腦FC降低，提示右側楔前葉與雙側前額葉和內側扣帶回區之間的FC存在大范圍異常。作為大腦發育最為高級的腦區，額葉與情景記憶檢索和視空間想象功能密切相關，此2個腦區間FC損傷可能與MHE患者視空間想象功能、空間工作記憶等認知功能障礙有關。楔前葉、前額葉均為默認模式網絡(default mode network, DMN)的組成腦區。本研究結果顯示MHE患者右側楔前葉與雙側前額葉和內側扣帶回FC異常，推測MHE患者出現相應神經功能障礙可能與DMN功能受損有關。Chen等[5-6]發現MHE患者包括楔前葉在內的DMN腦區間FC降低，且DMN內腦區間的動態FC異常，推測楔前葉與DMN其他腦區間的FC異常與MHE認知功能障礙有關。因此，筆者推測右側楔前葉與前額葉和內側扣帶回FC異常可能影響DMN，從而導致MHE患者出現注意力分散、自處理障礙及反應遲鈍等認知功能異常表現。

表1 3組臨床資料及NCT-A、DST測試結果比較

表2 組間兩兩比較與左側楔前葉FC差異有統計學意義的腦區

表3 組間兩兩比較與右側楔前葉FC差異有統計學意義的腦區

圖1 左側楔前葉與全腦其他區域FC組間差異有統計學意義的腦區 A.左側楔前葉種子點； B.軸位觀； C.左側大腦半球側面觀； D.右側大腦半球側面觀 (a：左側楔前葉；b：右側額上回；c：右側額上回；d：左側中扣帶回；e：右側額中回；a-b：MHE組與NMHE組間差異腦區；a-c及a-d：MHE組與對照組間差異腦區；a-e：NMHE組與對照組間差異腦區) 圖2 右側楔前葉與全腦其他區域FC組間差異有統計學意義的腦區 A.右側楔前葉種子點； B.軸位觀； C.左側大腦半球側面觀； D.右側大腦半球側面觀 (a：右側楔前葉；b：右側腦島；c：右側額中/上回；d：右側顳極；e：左側顳上回；f：雙側前額葉和內側扣帶回；g：左側楔前葉；h：左側中扣帶回；a-b、a-c：MHE組與NMHE組間差異腦區；a-d、a-e、a-f：MHE組與對照組間差異腦區；a-g、a-h：NMHE組與對照組間差異腦區)

本研究還發現，與對照組和NMHE組相比，MHE組右側楔前葉與右側腦島、右側顳極及左側顳上回間FC降低，提示右側楔前葉與邊緣系統腦區間FC存在異常。邊緣系統腦區參與人的情緒、行為、學習和記憶等高級活動，其中顳中回參與情景記憶活動[7]，顳上回參與聽覺、語言處理過程，是與社會認知功能相關的關鍵結構[8]。本研究發現右側楔前葉與邊緣系統腦區間FC異常，可能與MHE患者情緒改變、學習能力降低及記憶力降低等功能障礙相關。

本研究發現雙側楔前葉與其他腦區的FC均降低，而無增高腦區，提示MHE患者楔前葉FC均為負性改變；本組MHE患者中，與左、右側楔前葉存在FC異常的腦區并不相同，提示雙側楔前葉FC損傷改變不一致，與既往研究[9-10]不完全相符。關于雙側楔前葉在腦功能中所扮演的角色，已有研究[11]提出健康人雙側楔前葉均可接收來自其他腦區的信息，但兩側楔前葉功能可能存在差異，有待細分HE神經功能損傷程度并針對楔前葉進行全面分析。

本研究的主要不足：樣本量較小，可能存在部分結果偏倚；對于MHE患者的神經功能評價相對簡單，無法反映其特定腦區的功能損傷。

總之，MHE患者雙側楔前葉與全腦內多個腦區FC存在異常，進而影響DMN和邊緣系統，這可能是其大腦內源性神經功能損傷的機制之一。