靜息態功能MRI觀察腦梗死后失語癥患者功能連接變化

張賀誠，劉 晶，李小圳，田家賡，高 闖，梁煜爽，康 慶，趙天佐*

(1.北京中西醫結合醫院放射科，北京 100039；2.清華大學醫院檢驗科，北京 100084；3.北京中醫藥大學東直門醫院放射科，北京 100700)

腦梗死是中、老年人的常見疾病之一，若未能及時治療，所致后遺癥將嚴重影響患者日常生活[1]。失語癥為獲得性語言障礙，多因優勢側大腦半球損傷導致語言功能受損，常伴認知及運動功能障礙[2]。近年用于腦功能成像方法中，靜息態功能MRI(resting-state functional MRI，rs-fMRI)因操作簡便、無需受試者配合而特別適用于依從性差患者，可避免執行特定任務引起的個體差異[3]。功能MRI(functional MRI，fMRI)可用于描述和分析不相鄰的2個或多個腦區間的腦功能活動[4]，即功能連接(functional connectivity，FC)；通過選取種子點，分析其與其他腦區的FC，能反映該點與其他腦區之間的FC改變[5]。本研究采用rs-fMRI，將種子點置于左側額下回(left inferior frontal gyrus，LIFG)布羅卡(Broca)區，觀察腦梗死后失語癥患者各腦區FC變化，以探討失語癥的可能機制。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2017年2月—2019年5月10例于北京中醫藥大學東直門醫院就診的左側腦梗死后失語癥患者(觀察組)，男8例，女2例，年齡44～80歲，平均(61.0±8.9)歲。納入標準：①漢族，右利手；②MRI檢出明確左半球腦梗死病灶；③有明確失語癥狀；④神志清楚，以言語功能障礙為主要異常表現。排除標準：①伴認知功能障礙；②合并腦外傷、惡性腫瘤或精神疾病等其他嚴重疾病。同期于本院體檢性別、年齡及民族等匹配的10名健康志愿者作為對照組，男8例，女2例，年齡44～80歲，平均(61.0±8.9)歲，排除標準同前。檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Achieva 3.0T MR掃描儀，配置32通道頭部線圈。囑受試者仰臥、閉眼，平靜呼吸。采集高分辨率T1WI和rs-fMRI，獲取原始DICOM文件。軸位3D T1WI：TR 1 900 ms，TE 2.5 ms，FOV 250 mm×250 mm，FA 9°，層厚1.0 mm，層間隔0.5 mm，層數176；采用梯度回波-平面回波成像(gradient echo-echo planar imaging，GRE-EPI)序列采集rs-fMRI，TR 2 000 ms，TE 30 ms，FOV 224 mm×224 mm，FA 90°，層厚3.5 mm，層間隔l.0 mm，層數31，共240個時間點。

1.3 圖像處理 于Matlab R2013b程序環境下應用DPARSF軟件處理rs-fMRI數據。選取LIFG的Broca區，即布羅德曼分區(Brodmann area，BA)44，其蒙特利爾神經學研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)中心坐標為(-51，9，21)，半徑為6個體素，生成1個覆蓋33個體素的種子點作為ROI。

1.4 統計學分析 采用REST軟件(http://restfmri.net/forum/index.php)分析觀察組及對照組的FC圖。采用單樣本T檢驗比較組內、雙樣本T檢驗比較組間FC，檢驗水準為統計閾值概率P<0.01(經AlphaSim校正)，體素>50，經多重比較校正得到2組的FC圖。在Slice Viewer程序中顯示結果，觀察FC變化的腦區及相關強度，T>0呈正相關，T<0呈負相關，T值越大則相關性越強。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

對照組大腦雙側枕葉、頂葉、額葉、顳葉、小腦半球、小腦扁桃體及腦干與ROI 的FC呈正相關(P均<0.05)，見表1及圖1。觀察組雙側額下回，左側中央后回、中央前回、額中回、扣帶回、豆狀核、海馬、楔葉、枕葉，右側頂下小葉、緣上回與ROI的 FC呈正相關(P均<0.05)，見表2及圖2。觀察組雙側緣上回、顳下回、梭狀回、頂下小葉、枕中回，右側額中回、扣帶回、小腦半球，左側顳中回、顳上回等與ROI 的FC的相關性高于對照組(P均<0.05)，見表3及圖3。

圖3 靜息狀態下觀察組與LIFG的FC的相關性高于對照組的腦區 (右側色帶數值表示FC程度)

表3 靜息狀態下觀察組與LIFG的FC的相關性高于對照組的腦區

圖2 觀察組靜息狀態下與LIFG的FC呈正相關的腦區 (右側色帶數值表示FC程度)

表2 觀察組靜息狀態下與LIFG的FC呈正相關的腦區

圖1 對照組靜息狀態下與LIFG呈正相關的腦區 (右側色帶數值表示FC程度)

表1 對照組靜息狀態下與LIFG的FC呈正相關的腦區

3 討論

分析fMRI掃描數據時，FC指解剖連接限定范圍內圖像信號在時間上的同步性或相關性，用于描述和分析空間上不相鄰的2個或多個腦區之間的連接關系及其程度。研究腦FC的方法較多，其中種子點分析法研究目標明確，后處理及分析方便、敏感，是目前最常用的腦功能分析方法之一。本研究采用種子點方法分析腦FC，即以特定解剖結構或體素為ROI，以其rs-fMRI數據作為種子點，通過軟件進行后處理，對該種子點與其他活動腦區的數據進行相關分析，得出顯示不同腦區之間活動的相關圖像。

大腦發育和獲取語言過程中，兩個半球之間，通常其中一個(多為左側半球)在語言功能上居于主導地位，而另一半球的語言能力有限。本研究對照組雙側額葉激活區域面積和程度顯著，提示雙側額葉在語言功能形成過程中均具有重要作用，左側大腦半球的語言中樞及功能區與右側大腦半球鏡像區之間存在功能聯系，可能在產生及恢復語言過程中發揮重要作用[6]，即健康人大腦在靜息狀態下同樣存在語言功能神經網絡，與既往研究[7]結果相符。

失語癥患者大腦優勢半球病變周圍腦區功能重建對恢復語言功能具有重要作用[8]。本組多數病例病變累及Broca區，結合其失語嚴重程度及fMRI結果，支持Broca腦區在語言網絡中具有重要作用[9-10]。近年關于右側大腦半球腦梗死后失語癥的研究[11-13]較多。本研究發現觀察組及對照組的ROI均與右側半球多個腦區存在FC，與MARINI等[14]的研究結果相符，提示左側半球語言功能區發生病變時，右側語言功能區可能被激活而發揮其重要功能；相比對照組，觀察組與LIFG的FC的相關性較高腦區主要為左側顳葉和右側額葉，右側顳葉和頂葉、雙側枕葉也可見多個腦區與LIFG的FC增強。

de SMET等[15]發現右側小腦半球通過與語言優勢半球皮層的神經聯系和協同作用而參與意識、發聲及控制發音等過程，對小腦僅具有運動協調功能的傳統觀點進行了修正。神經解剖學、神經影像學及相關臨床研究結果顯示，小腦的作用包括調節認知和情感處理，小腦與幕上關聯區域的連接參與更高的認知和情感功能[15]。本研究觀察組右側小腦半球與LIFG的FC增強度高于對照組，可能進一步提示右側小腦半球對于腦梗死后失語癥患者的發聲及發音控制等恢復過程具有積極作用。

本研究不足之處：①樣本量小，個體差異如發病時間、病灶位置及大小等可能對結果造成影響；②未觀察任務態下各腦區及神經網絡的功能變化；③未針對不同類型失語癥患者進行對比。

綜上，健康人在靜息狀態下即存在與LIFG相關的語言功能網絡，該網絡可能是維持正常語言功能的神經基礎。左側腦梗死后失語患者多個腦區，主要包括左側大腦額葉與LIFG Broca區的FC呈正相關，可能與腦梗死后失語癥的發生和恢復機制有關。