基于靜息態fMRI影像學研究輕微肝性腦病患者雙側楔前葉與全腦連接的變化

張海軍 張宏娟

輕微肝性腦病指無明顯癥狀，但智力及神經檢測異常的早期肝性腦病[1]。患者常表現為記憶減退、認知功能障礙[2]。人大腦半球內側的楔前葉與認知功能及意識管理密切相關，推測輕微肝性腦病患者雙側楔前葉活動異常與全腦功能連接受損可能有關。靜息態功能性核磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)是臨床常用于評估神經系統疾病的影像學方法。有研究發現，fMRI影像學顯示肝性腦病患者雙側蒼白球與認知功能障礙有關[3]，但目前關于雙側楔前葉與神經影像學報道較少，本研究采用fMRI影像學觀察輕微肝性腦病患者大腦雙側楔前葉活動變化，探究其與大腦其他區域連接強弱程度變化關系。

資料與方法

一、一般資料

選取2016年5月—2019年3月于本院治療肝性腦病的患者95例作為觀察組。納入標準：①年齡40～65歲；②按《中國肝性腦病診治共識意見》(2013版)中的輕微肝性腦病診斷標準[4]，經心理智能測驗、數字連接試驗及數字符號實驗聯合診斷為輕微肝性腦病；③無其他神經及精神疾病。排除標準：①近1月內服用精神疾病相關藥物；②頭動過大：平動>0.5 mm、轉動>0.5°。另選擇同期于我院進行體檢合格健康者95例作為對照組。觀察組患者年齡41～65歲，平均(51.71±2.36)歲，男45例，女50例。對照組年齡42～64歲，平均(48.83±2.39)歲，男44例，女51例。兩組年齡、性別比較無差異(P>0.05)。本研究獲醫學倫理委員會批準，兩組對研究內容均充分知曉，自愿簽署知情同意。

二、方法

入院后第2日清晨對觀察組患者空腹抽靜脈血，進行肝功能檢查，同時檢測血氨水平，以評估患者病情嚴重程度。肝功能通過常規血液生化檢查，血氨水平通過干化學法測定。對照組于體檢當天進行檢測。采用西門子Aera XQ MR掃描儀對兩組研究對象頭部進行掃描。掃描時讓掃描對象保持安靜狀態，并采用海綿固定。使用梯度回波一回波平面(gradient echo-echo planar imaging，GRE-EPI)脈沖序列，90°翻轉角，矩陣64×64，掃描時間維持6 min，共采集180次(即180個時間點)。掃描完成后，對采集圖像進行數據處理。采用靜息狀態fMRI數據處理助手軟件，首先去除前10次掃描圖像，對頭動及時間層進行矯正，再對數據平滑處理，去除線性漂移及協變量。低通濾波處理，再使用WFU PickAtlas 3.0軟件，選擇雙側楔前葉區為種子點，以種子體素相關性腦功能分析方法為理論基礎，采用皮爾森(Pearson)相關分析法，分析患者種子區即雙側楔前葉，與全腦其他區域時間信號相關系數r。再使用Fisher-Z變換，將r轉換為Z，Z表示大腦中兩個區域間連接的強弱程度。

三、觀察指標

①兩組患者血氨水平、數字連接試驗及數字符號實驗結果。數字連接試驗是將25位阿拉伯數字印于紙上，讓患者按照大小順序連接起來，記錄連接所需時間及連接錯誤率。數字符號試驗是讓患者在90s內按照順序填寫相應符號，記錄填寫正確個數。數字連接試驗結果越高、數字符號實驗結果越小表示患者記憶、認知功能受損越嚴重。②兩組左側楔前葉與全腦其他區域連接強弱程度。③兩組右側楔前葉與全腦其他區域連接強弱程度。④觀察組大腦2個腦區連接強弱存在差異的腦區與患者血氨水平、數字連接試驗及數字符號實驗結果的相關性。

四、統計學分析

使用SPSS23.0軟件進行統計分析，采用獨立樣本t檢驗比較兩組血氨水平、數字連接實驗及數字符號實驗結果、兩組雙側楔前葉與全腦其他區連接強弱程度。使用REST-V1.8軟件對fMRI掃描數據進行統計分析。相關性分析采用spearman分析法。P<0.05表示差異有統計學意義。

結 果

一、兩組患者血氨水平、數字連接試驗及數字符號實驗結果比較

觀察組血氨水平、數字連接試驗結果高于對照組，數字符號實驗結果低于對照組(P<0.05)，見表1。

表1 兩組患者血氨水平、數字連接試驗及數字符號實驗結果比較

二、兩組左側楔前葉與全腦其他區域連接強弱程度比較有差異的腦區

觀察組左側楔前葉與左側頂下小葉、右側額上回、左側島葉、左側中扣帶回的連接強度比對照組低(P<0.05)；觀察組左側楔前葉與左側額上回連接強度比對照組高(P<0.05)，無其他連接強度增強或降低腦區，見表2。

表2 兩組左側楔前葉與全腦其他區域連接強弱程度比較有差異的腦區

三、兩組右側楔前葉與全腦其他區域連接強弱程度比較有差異的腦區

觀察組右側楔前葉與右側緣上回、右側顳極、雙側前額葉、內側扣帶回及左側顳上回的連接強度比對照組低(P<0.05)；觀察組右側楔前葉與左側后扣帶回的連接強度比對照組高(P<0.05)，無其他連接強度增強或降低腦區，見表3。

表3 兩組右側楔前葉與全腦其他區域連接強弱程度比較有差異的腦區

四、兩組大腦腦區連接強弱程度比較存在差異的腦區與患者血氨水平、數字連接試驗及數字符號實驗結果的相關性

觀察組患者雙側楔前葉與全腦其他區連接強弱程度與對照組比較有差異的腦區與患者血氨水平、數字連接及數字符號實驗結果無明顯相關性(P<0.05)，見表4。

表4 spearman相關分析

結 論

靜息態fMRI技術是現代醫學臨床的新興神經影像學成像方法[5]。其原理是當神經活動狀態活躍時，血流動力系統運輸氧量大量增加[6]。同一時刻血氧濃度相依對比(Blood oxygen-level dependent, BOLD)低頻信號發生同步的不同腦區功能具有一致性，因此檢測BOLD信號大小可評估不同腦區間連接功能強弱[7]。輕微肝性腦病患者智力、行為障礙情況尚未加重，但大腦神經活動已發生異常，多數患者還伴有血氨升高[8]。大腦內與記憶相關的雙側楔前葉區神經活動障礙，可導致雙側楔前葉與全腦其他腦區連接功能的一致性被破壞[9]。

本研究發現，觀察組血氨水平較高，提示輕微肝性腦病患者確實存在高血氨情況。同時觀察組數字連接試驗結果較高，數字符號實驗結果較低。表明輕微肝性腦病患者存在智力障礙及記憶減退情況。通過fMRI掃描兩組大腦后本研究發現，與對照組健康者左側楔前葉與全腦其他區域的連接強度比較，觀察組左側楔前葉與左側頂下小葉、右側額上回、左側島葉、左側中扣帶回的連接強度較低，與左側額上回連接強度較高，與其他腦區未見差異。表明輕微肝性腦病患者左側楔前葉與左側頂下小葉、右側額上回、左側島葉、左側中扣帶回及左側額上回區域存在較強連接功能異常情況。分析其原因可能頂葉是大腦感覺中樞所在區域，與失讀癥發現密切相關，額上回與情景記憶及認知功能有關，島葉受損與失語及精神障礙有關，扣帶回與抑郁癥狀有關[10]。因此這些區域與左側楔前葉連接能力在輕微肝性腦病發生時出現異常。本研究發現，與對照組比較，觀察組右側楔前葉與右側緣上回、右側顳極、雙側前額葉、內側扣帶回及左側顳上回的連接強度較低，與左側后扣帶回的連接強度較高，與其他區域連接未見異常。可能是由于緣上回屬頂下葉，也與感覺障礙及失讀癥發生密切相關，顳極受損與智力障礙有關，顳上回屬顳葉，與聽覺、記憶及情感處理能力相關。因此輕微肝性腦病患者會出現右側楔前葉與以上區域連接功能異常情況。本研究發現，經spearman相關分析，觀察組患者雙側楔前葉與全腦其他區連接強弱程度與對照組比較有差異的腦區與患者血氨水平、數字連接試驗及數字符號實驗結果無明顯相關性。可能是由于輕微肝性腦病患者病情較輕，且不是所有肝性腦病患者都會出現血氨升高情況，因此與腦區連接功能異常不具有直接相關關系。

綜上所述，采用靜息態fMRI技術發現，輕微肝性腦病患者雙側楔前葉與部分其他腦區連接強度發生異常，表明雙側楔前葉與其他腦區的連接能力與患者行為習慣改變、記憶減退等臨床癥狀密切相關。但左右側楔前葉與全腦各區域連接強度不具有一致性，推測左右側楔前葉與其他腦區連接功能不完全相同，后續研究可加大樣本量針對特定腦區，深入研究。