基于低頻振幅和局部一致性的視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病認(rèn)知功能障礙的靜息態(tài)腦功能成像研究

楊洋，芮錢蕓，陳祥，韓舒婷，吳曉娟，薛群*，李勇剛*

作者單位：1.蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，蘇州 215006；2.蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，蘇州 215006

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorder，NMOSD)是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自身免疫性炎性脫髓鞘疾病[1]。據(jù)報(bào)道，非洲加勒比地區(qū)NMOSD 的發(fā)病率最高(0.73/10 萬(wàn)人·年)，澳大利亞和新西蘭的發(fā)病率最低(0.037/10 萬(wàn)人·年)[2]。在中國(guó)，流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，每年10 萬(wàn)人中NMOSD 的發(fā)病率為0.278[3]。NMOSD的核心臨床特征包括視神經(jīng)炎、長(zhǎng)節(jié)段橫貫性脊髓炎、極后區(qū)綜合征、急性腦干綜合征等[1]。近年來(lái)，隨著對(duì)該病認(rèn)識(shí)的加深，NMOSD伴發(fā)的認(rèn)知障礙逐漸受到人們的關(guān)注[4]。研究表明29%～67%的患者在病程中出現(xiàn)認(rèn)知功能下降，累及的認(rèn)知域包括記憶力、注意力、信息處理速度、執(zhí)行功能、語(yǔ)言流暢性等[5]。認(rèn)知癥狀的進(jìn)行性加重，不僅會(huì)影響患者的日常行為能力、降低其生活質(zhì)量、加重家庭負(fù)擔(dān)，也會(huì)對(duì)疾病預(yù)后產(chǎn)生不利影響[6]。

靜息態(tài)功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI)能夠無(wú)創(chuàng)性地反映大腦的內(nèi)在活動(dòng)，現(xiàn)已成為一種探索神經(jīng)系統(tǒng)疾病神經(jīng)機(jī)制的有效手段。低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)通過(guò)計(jì)算血氧水平依賴(blood oxygenation level-dependent，BOLD)信號(hào)相對(duì)于基線的振動(dòng)幅度，能夠反映大腦中每個(gè)體素的自發(fā)活動(dòng)水平，與區(qū)域神經(jīng)活動(dòng)強(qiáng)度成正比[7]。局部一致性(regional homogeneity，ReHo)分析使用肯德?tīng)柡椭C系數(shù)(Kendall's coefficient concordance，KCC)來(lái)評(píng)估某一體素與其鄰近體素的時(shí)間序列的一致性，反映全腦體素在局部區(qū)域腦功能活動(dòng)狀態(tài)的同步性[8]。ReHo值越高，說(shuō)明區(qū)域腦活動(dòng)的一致性和中心性越高[9]。

以往研究采用rs-fMRI 發(fā)現(xiàn)NMOSD 患者大腦自發(fā)活動(dòng)的異常，Liu 等[10]發(fā)現(xiàn)NMOSD 患者感覺(jué)運(yùn)動(dòng)相關(guān)區(qū)域(如雙側(cè)中央旁小葉、右側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和中央前回)和視覺(jué)皮層(如右側(cè)枕下回和枕中回)的ALFF較健康對(duì)照降低。Liang 等[11]的研究結(jié)果顯示，與健康對(duì)照相比，NMO 組左前扣帶回、左額內(nèi)側(cè)回、左后扣帶回等廣泛腦區(qū)ReHo 降低，右側(cè)額下回ReHo 增加。然而，目前基于ALFF 以及ReHo 研究NMOSD 患者認(rèn)知障礙的研究仍較少，尚未有統(tǒng)一結(jié)論，且僅有的幾篇研究主要關(guān)注NMOSD整組患者與健康對(duì)照之間的比較。在一項(xiàng)研究中將患者根據(jù)認(rèn)知狀態(tài)分為認(rèn)知障礙及認(rèn)知保留亞組進(jìn)行比較，將有助于準(zhǔn)確研究伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD患者的腦自發(fā)活動(dòng)改變，從而更深入地了解NMOSD認(rèn)知障礙的神經(jīng)機(jī)制。因此，本研究采用ALFF 及ReHo分析探索伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD患者局部腦功能活動(dòng)的異常，以期通過(guò)腦區(qū)的功能異常為進(jìn)一步闡明NMOSD 認(rèn)知功能障礙的病理生理機(jī)制提供影像學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

2019 年11 月 至2021 年2 月，共 招 募 了36 名NMOSD 患者，同時(shí)招募了39 名年齡、性別和教育程度匹配的健康對(duì)照者。其中，有兩名NMOSD患者由于頭部運(yùn)動(dòng)過(guò)大、圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量差而被排除在外。因此，本研究共納入34例NMOSD患者及39例健康對(duì)照者。

NMOSD患者納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合2015年國(guó)際NMO診斷小組診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]；(2) MRI 掃描前1 個(gè)月內(nèi)無(wú)復(fù)發(fā)，且未進(jìn)行大劑量激素沖擊治療；(3)右利手。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)重大腦外傷、腦腫瘤史；(2)腦血管疾病史；(3)合并其他影響認(rèn)知的神經(jīng)或精神疾病，如阿爾茨海默病、帕金森病、腦炎、癲癇等；(4)重度焦慮或抑郁；(5)酒精或藥物濫用；(6)嚴(yán)重視、聽(tīng)力障礙無(wú)法完成認(rèn)知測(cè)試者；(7) MRI掃描禁忌證。

健康志愿者納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡、性別和教育程度與患者相匹配；(2)右利手。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)重大腦外傷、腦腫瘤史；(2)腦血管疾病史；(3)神經(jīng)或精神疾病；(4)重度焦慮或抑郁；(5)酒精或藥物濫用；(6)嚴(yán)重視、聽(tīng)力障礙無(wú)法完成認(rèn)知測(cè)試者；(7) MRI掃描禁忌證。

在磁共振掃描一周內(nèi)所有參與者均由具有經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生進(jìn)行神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估。簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查量表(Mini-Mental Status Examination，MMSE)和北京版蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Montreal Cognitive Assessment-Beijing Version，MoCA-BJ)用于整體認(rèn)知篩查。所有參與者還進(jìn)行了以下量表測(cè)試以評(píng)估各項(xiàng)認(rèn)知域的功能：(1)華山版聽(tīng)覺(jué)詞語(yǔ)學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)(Auditory Verbal Learning Test-Huashan Version，AVLT-H)測(cè)試語(yǔ)言學(xué)習(xí)和記憶能力，包括即時(shí)記憶、短延遲記憶、長(zhǎng)延遲記憶、線索回憶和再認(rèn)；(2)連線測(cè)驗(yàn)A(Trail-making test part A，TMT-A)測(cè)試注意力；(3)符號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換測(cè)驗(yàn)(Symbol Digit Modalities Test，SDMT)測(cè)試信息處理速度；(4) Stroop色詞測(cè)驗(yàn)和連線測(cè)驗(yàn)B (Trail-making test part B，TMT-B)評(píng)估執(zhí)行功能；(5)語(yǔ)言流暢性測(cè)驗(yàn)(Verbal Fluency Test，VFT)測(cè)試語(yǔ)言流利程度；(6)畫鐘測(cè)驗(yàn)(Clock Drawing Test，CDT)測(cè)試視空間能力。其中，Stroop色詞測(cè)驗(yàn)、連線測(cè)驗(yàn)A、連線測(cè)驗(yàn)B以測(cè)試完成用時(shí)評(píng)估相應(yīng)功能，用時(shí)越長(zhǎng)則表現(xiàn)越差，其余測(cè)試分?jǐn)?shù)越低則表現(xiàn)越差。參照Liu等[12]的研究，我們將至少兩個(gè)認(rèn)知域的分?jǐn)?shù)與健康對(duì)照組的均值差異≥1.5倍標(biāo)準(zhǔn)差的患者劃分為認(rèn)知障礙組，其余患者歸類為認(rèn)知保留組。

本前瞻性研究已通過(guò)蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)的審批(批準(zhǔn)文號(hào)：2020-210)，受試者均已簽署知情同意書。

1.2 MRI數(shù)據(jù)采集

所有MRI 檢查均在飛利浦3.0 T Ingenia 上進(jìn)行，所用線圈為15 通道頭線圈。高分辨T1WI 結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)由三維磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波序列(three dimensional magnetization-prepared rapid acquisition gradient echo sequence，3D-MPRAGE)采集得到，序列參數(shù)如下：TR=7.0 ms，TE=3.1 ms，翻轉(zhuǎn)角為8°，F(xiàn)OV=256 mm×256 mm，層厚為1 mm，層間距0，矢狀位掃描185 層，采集時(shí)間6 min 32 s。靜息態(tài)功能磁共振成像使用平面回波(echo planar imaging，EPI)序列采集，參數(shù)如下：TR=2000 ms，TE=30 ms，翻轉(zhuǎn)角為90°，F(xiàn)OV=240 mm×240 mm，層厚為4 mm，層間距為0.4 mm，橫斷位掃描30 層，共掃描250 幀數(shù)據(jù)，采集時(shí)間8 min 26 s。在掃描期間，所有參與者都被要求閉著眼睛并保持清醒。在掃描中耳塞用于降低掃描儀噪音，泡沫墊用于限制頭部運(yùn)動(dòng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理：在Matlab R2019a平臺(tái)上使用DPARSFA(Data Processing Assistant for Resting-State fMRI Advanced edition；http://www.restfmri.net/forum/DPARSFA)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。步驟主要包括：(1)將DICOM原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為NIFTI格式；(2)去除所有數(shù)據(jù)的前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)；(3)時(shí)間層校正；(4)頭動(dòng)校正，排除頭動(dòng)大于3 mm或旋轉(zhuǎn)大于3°的被試(剔除兩名NMOSD患者)；(5) 3D T1WI結(jié)構(gòu)像分割，將每個(gè)被試的T1結(jié)構(gòu)像都配準(zhǔn)到各自的平均功能像，并將配準(zhǔn)過(guò)后的T1像分割成灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液；(6)去除協(xié)變量，包括腦白質(zhì)信號(hào)、腦脊液信號(hào)和24個(gè)頭動(dòng)參數(shù)；(7)空間標(biāo)準(zhǔn)化，將頭動(dòng)校正后的功能像配準(zhǔn)至蒙特利爾神經(jīng)科學(xué)研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)標(biāo)準(zhǔn)空間，重采樣體素大小為3 mm×3 mm×3 mm。

ALFF分析：在計(jì)算ALFF之前，先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，即用半高寬為6 mm 的各向同性的高斯核對(duì)圖像進(jìn)行空間平滑。用快速傅里葉變換將每個(gè)體素的時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為頻域以獲得功率譜，計(jì)算功率譜在每個(gè)頻率的平方根，在每個(gè)體素的0.01～0.1 Hz 濾波頻帶上獲得的平均平方根即是ALFF。然后計(jì)算每個(gè)體素的ALFF 值減去全腦體素平均值，再除以全腦的標(biāo)準(zhǔn)差即得到每個(gè)體素標(biāo)準(zhǔn)化的ALFF值。

ReHo分析：在計(jì)算ReHo之前，先對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行0.01～0.08 Hz 的濾波。利用DPARSF 軟件進(jìn)行ReHo 分析，即利用KCC 評(píng)估每個(gè)體素與其相鄰體素(26 個(gè)相鄰體素)的時(shí)間序列的相似性。通過(guò)計(jì)算全腦體素的KCC 值，得到受試者的全腦ReHo 圖像。為了進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，獲得的ReHo 值進(jìn)行z-分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)化，即將每個(gè)體素的ReHo值減去全腦體素平均值，然后除以全腦的標(biāo)準(zhǔn)差。為了提高信噪比，采用半高寬為6 mm的各向同性的高斯核對(duì)圖像進(jìn)行空間平滑處理。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 26.0軟件對(duì)所有被試的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和臨床資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。連續(xù)數(shù)值變量的正態(tài)性檢驗(yàn)采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)。非正態(tài)分布數(shù)據(jù)組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)或Kruskal-WallisH檢驗(yàn)。分類變量采用Fisher精確檢驗(yàn)或卡方檢驗(yàn)比較組間差異。采用一般線性模型來(lái)比較神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試的組間差異，以年齡、性別和教育年限作為協(xié)變量。事后兩兩比較采用Bonferroni校正。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

基于DPABI (Data Processing & Analysis of Brain Imaging)工具包，將3組受試者的ALFF及ReHo腦圖分別進(jìn)行兩兩對(duì)比的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)以分析出存在ALFF值及ReHo值差異的腦區(qū)[13]，將年齡、性別、受教育年限作為協(xié)變量以去除其影響。通過(guò)高斯自由場(chǎng)校正(gaussian random field correction，GRF)對(duì)統(tǒng)計(jì)圖進(jìn)行校正，限定體素水平P＜0.001，團(tuán)塊水平P＜0.05。采用AAL-90模板對(duì)顯著差異腦區(qū)進(jìn)行報(bào)告。提取差異腦區(qū)的ALFF和ReHo均值，與NMOSD患者的認(rèn)知量表評(píng)分、病程、復(fù)發(fā)次數(shù)、擴(kuò)展殘疾狀態(tài)量表(Expanded Disability Status Scale，EDSS)評(píng)分進(jìn)行偏相關(guān)分析，以年齡、性別、受教育年限作為協(xié)變量，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 人口統(tǒng)計(jì)學(xué)及臨床資料結(jié)果

34 名NMOSD 患者經(jīng)神經(jīng)心理學(xué)量表評(píng)估后，有16 名(47.1%)患者納入認(rèn)知障礙組，其余18 名患者納入認(rèn)知保留組。認(rèn)知障礙、認(rèn)知保留及健康對(duì)照三組間性別分布差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，但年齡、受教育年限、MMSE、MoCA 評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。認(rèn)知障礙及認(rèn)知保留兩組患者在病程、復(fù)發(fā)次數(shù)、水通道蛋白4 抗體(AQP4-Ab)狀態(tài)及臨床癥狀方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但認(rèn)知障礙組的EDSS 評(píng)分顯著高于認(rèn)知保留組(P＜0.05)。具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 3組受試者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)及臨床特征比較Tab.1 Demographic and clinical characteristics of healthy controls and the cognitively preserved and impaired patient groups

與認(rèn)知保留組相比，認(rèn)知障礙組在SDMT、TMT-A、TMT-B 和AVLT (長(zhǎng)延遲記憶、線索回憶和再認(rèn))測(cè)試表現(xiàn)較差(P＜0.05；表2)。與健康對(duì)照組相比，認(rèn)知障礙組在除VFT、Stroop色詞測(cè)驗(yàn)以外的所有認(rèn)知測(cè)試中的表現(xiàn)都更差(P＜0.05)。

表2 3組受試者神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試比較(±s)Tab.2 Neuropsychological characteristics of healthy controls and the cognitively preserved and impaired patient groups(±s)

表2 3組受試者神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試比較(±s)Tab.2 Neuropsychological characteristics of healthy controls and the cognitively preserved and impaired patient groups(±s)

注：數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示；SDMT：符號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換測(cè)驗(yàn)；TMT：連線測(cè)驗(yàn)；Stroop：Stroop 色詞測(cè)驗(yàn)；CDT：畫鐘測(cè)驗(yàn)；VFT：語(yǔ)言流暢性測(cè)驗(yàn)；AVLT：聽(tīng)覺(jué)詞語(yǔ)學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)。

P值(兩兩比較經(jīng)過(guò)Bonferroni校正)認(rèn)知障礙組(n=16)認(rèn)知保留組(n=18)健康對(duì)照組(n=39)P值認(rèn)知保留組vs.健康對(duì)照組SDMT TMT-A (s)TMT-B (s)Stroop (s)CDT VFT AVLT-即時(shí)記憶AVLT-短延遲記憶AVLT-長(zhǎng)延遲記憶AVLT-線索回憶AVLT-再認(rèn)23.0±10.3 30.9±18.6 203.3±88.6 83.8±19.1 24.3±3.6 35.3±10.4 17.7±3.4 5.4±2.5 4.6±1.5 3.9±1.5 19.6±1.9 47.8±10.5 10.1±4.4 58.5±13.1 60.6±13.7 26.9±2.8 51.0±8.7 22.9±4.7 8.3±1.8 8.6±2.0 8.3±2.2 22.3±1.7 44.5±15.1 11.2±6.2 76.3±46.1 65.3±19.3 27.8±2.3 47.7±12.3 25.2±6.5 8.3±2.2 7.9±2.4 7.8±2.4 22.0±1.6 0.001＜0.001＜0.001 0.173 0.011 0.045 0.003 0.008 0.001＜0.001 0.005認(rèn)知障礙組vs.認(rèn)知保留組0.027 0.001＜0.001—0.415 0.071 0.282 0.052 0.002 0.001 0.018認(rèn)知障礙組vs.健康對(duì)照組0.001＜0.001＜0.001—0.011 0.063 0.003 0.006 0.001＜0.001 0.006 111—0.542 1 0.351 1111

2.2 影像學(xué)結(jié)果

ALFF 分析結(jié)果：與認(rèn)知保留組相比，認(rèn)知障礙組左側(cè)海馬旁回、左側(cè)尾狀核1的ALFF值顯著增加(P＜0.05，GRF 校正)。與健康對(duì)照組相比，認(rèn)知障礙組左側(cè)尾狀核2 的ALFF 值顯著增加(P＜0.05，GRF 校正)。認(rèn)知保留組與健康對(duì)照組組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。具體內(nèi)容見(jiàn)表3和圖1。

圖1 ALFF 值兩兩組間比較結(jié)果圖(P＜0.05，GRF 校正)。1A：與認(rèn)知保留組相比，認(rèn)知障礙組左側(cè)尾狀核1、左側(cè)海馬旁回的ALFF 值升高(橙色)；1B：與健康對(duì)照組相比，認(rèn)知障礙組左側(cè)尾狀核2 的ALFF 值升高(橙色)；上方的數(shù)值代表蒙特利爾神經(jīng)科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)空間Z 軸上的坐標(biāo)；右側(cè)色柱圖代表t值。ALFF：低頻振幅。Fig. 1 Results of comparisons of ALFF values between groups (P＜0.05,GRF corrected). 1A: Compared to the CP group, the CI group showed significantly higher ALFF in the left caudate nucleus 1 and left parahippocampal gyrus (orange). 1B: Compared to the HC group, the CI group showed significantly higher ALFF in the left caudate nucleus 2(orange);the values at the top of the brain maps represented coordinates on the Z?axis in the Montreal Neuroscience Institute standard space; the coloured bars on the right represented thet?values. ALFF: amplitude of low frequency fluctuation.

表3 認(rèn)知障礙組與認(rèn)知保留組及認(rèn)知障礙組與健康對(duì)照組組間比較ALFF值差異腦區(qū)Tab.3 Brain regions showing significant group differences in ALFF between cognitively impaired patients and cognitively preserved patients,and between cognitively impaired patients and healthy controls

ReHo 分析結(jié)果：與健康對(duì)照組相比，認(rèn)知障礙組左中扣帶回的ReHo 值顯著降低(P＜0.05，GRF 校正)。認(rèn)知障礙組與認(rèn)知保留組、認(rèn)知保留組與健康對(duì)照組組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。具體內(nèi)容見(jiàn)表4和圖2。

圖2 認(rèn)知障礙組與健康對(duì)照組ReHo 值比較結(jié)果圖(P＜0.05，GRF 校正)。與健康對(duì)照組相比，認(rèn)知障礙組左中扣帶回的ReHo 值降低(藍(lán)色)；上方的數(shù)值代表蒙特利爾神經(jīng)科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)空間X 軸上的坐標(biāo)；右側(cè)色柱圖代表t值。ReHo：局部一致性。Fig. 2 Results of comparison of ReHo values between the CI group and the HC group (P＜0.05, GRF corrected). Compared to the HC group, the CI group showed significantly lower ReHo in the left middle cingulate cortex (blue); the values at the top of the brain map represented coordinates on the X?axis in the Montreal Neuroscience Institute standard space; the coloured bar on the right represented thet?value. ReHo:regional homogeneity.

表4 認(rèn)知障礙組與健康對(duì)照組組間比較ReHo值差異腦區(qū)Tab.4 Brain regions showing significant group difference in ReHo between cognitively impaired patients and healthy controls

偏相關(guān)分析結(jié)果顯示，NMOSD 患者左側(cè)海馬旁回的ALFF值與其MMSE、SDMT、CDT、VFT、AVLT-即時(shí)記憶、AVLT-短延遲記憶、AVLT-長(zhǎng)延遲記憶、AVLT-線索回憶分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，與其Stroop色詞測(cè)驗(yàn)和連線測(cè)驗(yàn)B用時(shí)、復(fù)發(fā)次數(shù)呈正相關(guān)(P＜0.05)。NMOSD患者左側(cè)尾狀核1 的ALFF 值與其SDMT、VFT、AVLT-長(zhǎng)延遲記憶、AVLT-線索回憶、AVLT-再認(rèn)分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，與其連線測(cè)驗(yàn)A、B 用時(shí)、復(fù)發(fā)次數(shù)呈正相關(guān)(P＜0.05)。NMOSD 患者左側(cè)尾狀核2 的ALFF 值與其SDMT、VFT、AVLT-長(zhǎng)延遲記憶、AVLT-線索回憶、AVLT-再認(rèn)分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，與其Stroop 色詞測(cè)驗(yàn)、連線測(cè)驗(yàn)A、B 用時(shí)、復(fù)發(fā)次數(shù)呈正相關(guān)(P＜0.05)。NMOSD患者左中扣帶 回 的ReHo 值 與 其MoCA、VFT、AVLT-即 時(shí) 記 憶、AVLT-短延遲記憶、AVLT-長(zhǎng)延遲記憶、AVLT-線索回憶分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)(P＜0.05)。具體內(nèi)容見(jiàn)表5。

表5 NMOSD患者差異腦區(qū)ALFF值、ReHo值與神經(jīng)心理學(xué)及臨床特征的相關(guān)性Tab.5 Associations between imaging findings(ALFF/ReHo)and neuropsychological and clinical data in the whole NMOSD group

3 討論

在本研究中，基于ALFF 和ReHo 來(lái)探究伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD患者的腦自發(fā)活動(dòng)改變及其與NMOSD患者的認(rèn)知功能的相關(guān)性。結(jié)果表明，伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD患者左側(cè)海馬旁回、左側(cè)尾狀核的ALFF值較認(rèn)知保留組患者升高，左側(cè)尾狀核的ALFF 值較健康對(duì)照組升高，左側(cè)中扣帶回的ReHo 值較健康對(duì)照組降低。相關(guān)分析顯示，NMOSD 患者上述差異腦區(qū)的平均ALFF 值、平均ReHo 值均表現(xiàn)出與多項(xiàng)認(rèn)知測(cè)試分?jǐn)?shù)的顯著相關(guān)性。這些研究結(jié)果表明局部腦功能活動(dòng)的異常可能是NMOSD患者認(rèn)知損害的基礎(chǔ)。

3.1 伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD 患者局部腦區(qū)ALFF 值升高

神經(jīng)振蕩是大腦正常運(yùn)作過(guò)程中協(xié)調(diào)大腦活動(dòng)的基本機(jī)制，內(nèi)在連貫的神經(jīng)元信號(hào)對(duì)大腦功能的發(fā)展和維持至關(guān)重要[14]。與我們的研究結(jié)果相似，以往研究同樣報(bào)道了NMOSD 患者尾狀核區(qū)域的ALFF 增加以及左側(cè)海馬旁回區(qū)域低頻振幅分?jǐn)?shù)的增加[15-16]。海馬旁回是邊緣系統(tǒng)的一部分，負(fù)責(zé)大部分皮質(zhì)到海馬的信息傳遞，并且與前額葉皮層的多個(gè)區(qū)域相連接，與情緒、記憶、情景調(diào)節(jié)行為等相關(guān)認(rèn)知功能密切相關(guān)[17]。尾狀核被認(rèn)為是參與控制自主運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)和記憶的關(guān)鍵區(qū)域[18]，與丘腦、基底神經(jīng)節(jié)和額葉區(qū)域有大量的傳入、傳出和環(huán)路連接。因此，尾狀核及海馬旁回的過(guò)度激活可能導(dǎo)致其功能整合失調(diào)，繼而出現(xiàn)相應(yīng)的認(rèn)知癥狀。研究表明尾狀核的激活與對(duì)刺激做出反應(yīng)及分類的學(xué)習(xí)活動(dòng)有關(guān)[15]，而這正是符號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換測(cè)驗(yàn)SDMT的主要內(nèi)容。因此尾狀核的異常激活可能有助于解釋NMOSD 患者在符號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換測(cè)驗(yàn)中的表現(xiàn)受損。靜息狀態(tài)下大腦自發(fā)活動(dòng)的改變揭示了由于腦損傷導(dǎo)致的功能損傷或適應(yīng)。認(rèn)知障礙組左側(cè)海馬旁回、左側(cè)尾狀核的ALFF 增加可能是患者在認(rèn)知功能下降過(guò)程中大腦的一種補(bǔ)償機(jī)制，然而這種補(bǔ)償可能是無(wú)效的，持續(xù)性功能亢進(jìn)將促進(jìn)神經(jīng)退行性變，相關(guān)的累積神經(jīng)損傷最終將導(dǎo)致認(rèn)知功能受損。我們推測(cè)，隨著疾病進(jìn)展，在超出大腦的適應(yīng)限度后，這種代償狀態(tài)可能被低激活狀態(tài)所取代。

3.2 伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD 患者局部腦區(qū)ReHo 值降低

ReHo 是一種評(píng)估局部大腦內(nèi)在活動(dòng)同步性的有效可靠參數(shù)，目前已廣泛用于研究正常衰老受試者及帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的局部神經(jīng)活動(dòng)同步性[19-20]。本研究結(jié)果顯示認(rèn)知障礙組患者左側(cè)中扣帶回的ReHo 值較健康對(duì)照組降低，表明出現(xiàn)認(rèn)知損害的NMOSD 患者左側(cè)中扣帶回的神經(jīng)活動(dòng)一致性減低。Liang等[11]的研究同樣發(fā)現(xiàn)了NMO患者較健康對(duì)照扣帶回區(qū)域的ReHo值降低。然而既往也有相反的研究發(fā)現(xiàn)，Savoldi 等[21]發(fā)現(xiàn)了NMOSD 患者扣帶回中部靜息態(tài)功能連接較健康對(duì)照組增加。可能的原因是Savoldi 等的研究與本研究在納入患者的種族背景、抗體狀態(tài)、治療方式和疾病復(fù)發(fā)等方面的異質(zhì)性。扣帶回是默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的核心腦區(qū)，是參與決策、記憶和信息轉(zhuǎn)換相關(guān)內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)的重要區(qū)域[22]。許多神經(jīng)疾病的臨床癥狀被認(rèn)為與默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的異常有關(guān)[23]，病理上其脆弱性可能是由于耗氧量高、血流量大，對(duì)血氧含量變化敏感而容易受到疾病累及[24]。然而，本研究中左側(cè)中扣帶回ReHo 值僅在認(rèn)知障礙患者組與健康對(duì)照組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，我們推測(cè)這可能是因?yàn)檎J(rèn)知保留患者左側(cè)中扣帶回神經(jīng)元活動(dòng)一致性也呈減低趨勢(shì)，但不足以形成與認(rèn)知障礙患者及健康對(duì)照者間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，未來(lái)的研究需擴(kuò)大樣本量以進(jìn)一步考證。值得注意的是，本研究中ReHo 值異常腦區(qū)與ALFF 異常腦區(qū)并不重疊，這兩種分析方法基于不同的神經(jīng)生理機(jī)制，ALFF 反映神經(jīng)活動(dòng)強(qiáng)度，而ReHo 反映神經(jīng)活動(dòng)一致性，這說(shuō)明伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD患者的腦組織對(duì)隱性結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)出區(qū)域性的可塑性反應(yīng)。

3.3 相關(guān)性分析

NMOSD 患者左側(cè)海馬旁回、左側(cè)尾狀核的神經(jīng)元活動(dòng)強(qiáng)度與其注意力、記憶力、信息處理速度、視空間能力、執(zhí)行功能、語(yǔ)言流暢性表現(xiàn)顯著相關(guān)，左中扣帶回的神經(jīng)活動(dòng)一致性與其語(yǔ)言流暢性、記憶力表現(xiàn)顯著相關(guān)，提示左側(cè)海馬旁回、左側(cè)尾狀核、左中扣帶回的神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)對(duì)NMOSD 患者多項(xiàng)認(rèn)知域功能的維持具有重要作用，這些區(qū)域的異常與NMOSD 患者的認(rèn)知功能損害密切相關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)NMOSD 患者左側(cè)海馬旁回、左側(cè)尾狀核的ALFF 值與其復(fù)發(fā)次數(shù)呈正相關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)提示抑制NMOSD 復(fù)發(fā)可能對(duì)控制患者的認(rèn)知障礙進(jìn)展有重要意義。

本研究的局限性：(1)本研究樣本量較小，后續(xù)研究需要增加樣本量以得到更加可靠及有效的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；(2)雖然納入患者均在檢查前一月內(nèi)無(wú)復(fù)發(fā)，且未使用大劑量激素沖擊治療，但是難以完全消除以往使用激素、免疫抑制劑等藥物對(duì)大腦功能及認(rèn)知的影響，這對(duì)研究結(jié)果可能會(huì)造成一定干擾，未來(lái)需納入初診患者或根據(jù)用藥對(duì)患者進(jìn)行分組研究；(3)本研究為橫斷面研究，NMOSD 患者的ALFF 及ReHo 的動(dòng)態(tài)變化尚不明確，未來(lái)需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明縱向的ALFF 及ReHo 改變與NMOSD 認(rèn)知能力下降的關(guān)系。

綜上所述，本研究通過(guò)對(duì)伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD 患者腦內(nèi)ALFF 及ReHo 值的初步分析，發(fā)現(xiàn)伴認(rèn)知功能障礙的NMOSD患者左側(cè)海馬旁回、尾狀核及中扣帶回的自發(fā)活動(dòng)異常，這些區(qū)域可能涉及NMOSD患者認(rèn)知損害相關(guān)神經(jīng)回路的關(guān)鍵樞紐，這些結(jié)果為進(jìn)一步闡明NMOSD 患者認(rèn)知功能障礙的神經(jīng)機(jī)制提供了影像學(xué)依據(jù)。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無(wú)利益沖突。