李春星 周儀 方藝 段婷婷 李華

左顳中回語言功能的靜息態(tài)功能磁共振研究☆

李春星*周儀*方藝*段婷婷*李華△

目的通過靜息態(tài)功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)來探討不同失語亞型的共性。方法首先，運用西門子3.0T磁共振儀獲得12例不同失語患者和20例正常對照者靜息態(tài)數(shù)據(jù)，進行低頻振幅（amplitude of lowfrequency fluctuation,ALFF）分析，采用兩樣本t檢驗，得到失語組ALFF信號減低的腦區(qū)，然后選擇左側(cè)顳中回后部作為感興趣區(qū)在正常對照組中進行單樣本t檢驗，得到功能連接（functional connectivity,FC）圖。結(jié)果與正常對照組相比失語組左側(cè)顳中回后部、左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)小腦的ALFF減低（P＜0.005，Alphasim校正，cluster size＞27voxels）；左側(cè)顳中回后部在正常對照組功能連接的腦區(qū)主要有顳下回、梭狀回、額下回、緣上回及右側(cè)顳中回、額下回眶部、額中回（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)。結(jié)論靜息狀態(tài)下，存在以優(yōu)勢半球顳中回后部為中心的語言理解網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可能是大腦語言理解功能的神經(jīng)基礎(chǔ)。

失語癥 低頻幅度 功能連接

靜息態(tài)功能連接的研究，目前主要有兩種方向，一是研究遠隔腦區(qū)的時間序列的同步性，來研究腦區(qū)之間的功能連接情況，最廣泛應(yīng)用的是種子相關(guān)分析法；二是查看局部腦區(qū)自發(fā)神經(jīng)活動的程度，來研究局部腦區(qū)的代謝活性，主要有低頻振幅（amplitude of lowfrequency fluctuation，ALFF）算法。靜息態(tài)功能磁共振無需設(shè)計繁瑣的實驗任務(wù)及考慮受試者執(zhí)行任務(wù)能力的差異，已經(jīng)成為目前腦功能研究的熱點[1]，本文采用靜息態(tài)功能磁共振初步探討探討不同失語亞型的共性

1 對象與方法

1.1 研究對象腦梗死后失語組：12例失語患者，男8例，女4例，年齡46～74歲，平均年齡(60.5± 8.6)歲。入組標準：①首次發(fā)病，病程3 d至3個月，CT或MRI顯示有明確的左側(cè)大腦半球病灶；②發(fā)病前言語功能正常，病后能配合做失語檢查，失語的診斷標準來自西方失語量表（western aphasia battery,WAB）[5]；③無精神、認知（除語言）等障礙；④漢族，右利手，受教育年齡＞5年。正常對照組：20例健康中老年人，男12例，女8例，年齡54～64歲，平均年齡（60.3±3.0）歲。入組標準：①無認知障礙主訴，無神經(jīng)精神、藥物濫用等病史；②無言語障礙、軀體疾病等；③CT或MRI顯示未見明顯異常；④漢族，右利手，受教育年齡＞5年。兩組受試者都知情同意。排除標準：①非首次發(fā)病的失語患者；②有癡呆，等認知功能障礙疾?。虎鄄荒芘浜献鍪дZ檢查。

1.2 臨床失語評估西方失語量表漢化版，患者在做fMRI之前進行失語量表檢查。WAB主要包括：①自發(fā)語：細分為信息內(nèi)容和流暢性；②聽理解：細分為是—不是問答、單詞聽理解、執(zhí)行命令；③復(fù)述；④命名：細分為呼名、列舉、語句完成、應(yīng)答。失語檢查完成后，可以得到失語商(aphasia quotient，AQ)。它為口語障礙程度的可信賴尺度，可反映出失語癥的嚴重度，而且可以作為失語癥的好轉(zhuǎn)與惡化的評價指標。最高分100分，正常值為98.4～99.6，AQ＜93.8可評為失語。患者在做fMRI之前一天進行失語量表檢查。

1.3 fMRI數(shù)據(jù)的采集采用Siemens verio 3.0T磁共振儀，先掃解剖像，后掃描功能像，三維磁化強度預(yù)備快速梯度回波成像獲得T1WI結(jié)構(gòu)像：TR/ TE=2300/2.52 ms，層厚1 mm，層數(shù)176，F(xiàn)OV=256 mm×256 mm，矩陣256×256，體素1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm，翻轉(zhuǎn)角：9°；靜息態(tài)fMRI掃描序列采用梯度回波-平面回波序列(GRE-EPI)：TR/TE= 2330/30 ms，層厚3 mm，層數(shù)36 FOV=240 mm× 240mm，矩陣64×64，體素3.8 mm×3.8 mm×3.0 mm，翻轉(zhuǎn)角：90°。靜息態(tài)功能掃描獲得205個時間點，掃描時間為8 min15 s。

1.4 圖像處理

1.4.1 fMRI數(shù)據(jù)預(yù)處理 預(yù)處理基于Ma t l ab2009b平臺，使用SPM8（Statistical Parametric Mapping, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）及DPARSF（Data Processing Assistant for Resting-State fMRI Analysis Toolkit,http://resting-fmri.sourceforge.net)和REST（Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit，http:// resting-fmri.sourceforge.net）對靜息態(tài)數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)預(yù)處理?？紤]到磁場穩(wěn)定及被試對環(huán)境的適應(yīng)，首先剔除前5個時相的采集圖像，對剩余200個時相的數(shù)據(jù)進行下列預(yù)處理：時間校正、頭動校正、空間標準化、空間平滑用（6 mm×6 mm×6 mm）、去線性漂移及低頻濾波（0.01～0.08 Hz）。

1.4.2 低頻幅度分析 濾波后的數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉轉(zhuǎn)換成頻率譜，而頻率譜與原始時間序列的頻率振幅的平方成正比，這樣每一體素頻率譜的平方根在0.01～0.08 Hz的低頻下被計算出來，得到平均平方根作為ALFF,為了達到標準化目的，每個體素的ALFF值都除以全腦均值(mean)，即mALFF,得到全腦的mALFF,其用于雙樣本的計算中，目的在于檢測全腦局部腦區(qū)神經(jīng)元自發(fā)的活動程度。

1.4.3 感興趣區(qū)的選擇(region ofinterest，ROI) 考慮到左側(cè)顳中回后部的解剖位置，既往相關(guān)研究及本實驗得出失語組其ALFF信號值低于正常對照組，選取左側(cè)顳中回后部為感興趣區(qū)，其種子點X、Y、Z軸的坐標來自于第一部分為(-60、-66、0)，ROI的體積是用REST slice viewer生成一個覆蓋73體素的Mask(圖1)。將上述Mask應(yīng)用到正常對照組中。

1.4.4 功能連接分析 首先去除協(xié)變量，主要為去除頭動、全腦信號、白質(zhì)信號和腦脊液對低頻同步振蕩信號的影響。然后以左側(cè)顳中回后部中各體素的時間信號的平均值作為種子點的時間信號，通過分析種子點與全腦各體素的時間序列得到Pearson相關(guān)圖及相關(guān)系數(shù)。

1.5 統(tǒng)計學方法對正常人與失語患者在REST軟件里進行雙樣本t檢驗，檢驗水準為P=0.005（Alphasim校正），最小集簇大小為27 voxles，結(jié)果在REST Slice Viewer顯示。對正常對照組以左側(cè)顳中回后部為種子點在REST軟件里進行單樣本t檢驗，檢驗水準為P=0.001（未校正），最小集簇大小為40 voxles。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料本實驗在掃描時要求患者保持靜止，為避免頭動造成偽影影響實驗效果，在用DPARSF軟件行預(yù)處理時，正常對照組及失語組頭部運動三維平移超過2 mm、三維旋轉(zhuǎn)超過2°的受試者數(shù)據(jù)剔除。掃描過程中睡著的受試者數(shù)據(jù)剔除。符合上述標準的有運動性失語患者4例、感覺性失語1例、完全性失語1例，失語，但失語類型不明確的6例，共12例患者，男8例，女4例，年齡50～74歲，平均年齡（63.8±8.7）；正常對照組，男12例，女8例，年齡54～64歲，平均年齡（60.3±3.0）歲。

2.2 失語組與正常對照組的ALFF差異失語患者ALFF值減低的腦區(qū)有左側(cè)顳中回后部、左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)小腦(P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels）（表1圖2）。失語患者ALFF值升高的腦區(qū)有左側(cè)枕葉、中央前回、島葉及右側(cè)楔前葉（P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels）（表2圖2）。

2.3 正常對照組靜息狀態(tài)下左側(cè)顳中回后部的功能連接正常對照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)主要有：左側(cè)顳中回(BA21)、顳下回(BA20)、梭狀回(BA37)、額下回(BA474544)、緣上回(BA39)及右側(cè)顳中回（BA21）、額下回眶部（BA47）、額中回(BA46)。（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)（表3、圖3）。

正常對照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部負相關(guān)的腦區(qū)主要有：雙側(cè)額上回（BA9）、枕葉（BA171819）、右側(cè)尾狀核頭部、小腦扁桃體。（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)（表4、圖3）。

3 討論

表1 失語患者ALFF值減低的腦區(qū)

表2 失語患者ALFF值升高的腦區(qū)

表3 正常對照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)

大腦病變出現(xiàn)語言障礙稱失語癥，患者的病變性質(zhì)不同，病變部位不同，病程不同，其失語的臨床表現(xiàn)會有很大差異，從而出現(xiàn)不同失語亞型，現(xiàn)代解剖技術(shù)及影像研究發(fā)現(xiàn)失語亞型與腦損傷的部位不是一一對應(yīng)的：即同一失語類型可由不同部位的腦損傷產(chǎn)生；不同類型的失語癥可能有同一病灶引起。另外，臨床上近有半數(shù)失語病例不能明確歸入哪一類?？梢?，失語癥的診斷要以臨床癥狀模式為依據(jù)，不能以病變部位為基礎(chǔ)。但是不管何種失語都有一個共同的特點就是有不同程度的語言理解障礙。本文通過對不同失語亞型患者及正常志愿者的研究，來探討不同失語亞型的共性。

3.1 感興趣區(qū)的選取本研究首先采用ALFF算法發(fā)現(xiàn)失語病人的左側(cè)顳中回后部、左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回和右側(cè)小腦的ALFF信號低于正常對照組，研究表明ALFF反映的是局部腦區(qū)自發(fā)的神經(jīng)活動的程度，體現(xiàn)的是局部腦區(qū)神經(jīng)元的代謝活性[3,4]，

可知這些腦區(qū)代謝活性的異常與患者的失語表現(xiàn)存在一定的聯(lián)系。從解剖上，左側(cè)顳中回后部處于聽覺與視覺皮層的交界區(qū)，接受來自于Wernicke區(qū)（顳上回后部）、初級聽覺皮層（顳橫回）及視覺皮層的信息；從先前的研究上，左側(cè)顳中回后部參與詞匯語句的理解[5]及皮質(zhì)下存在多條纖維通路都參與語言的理解[6]。因此，相比左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回和右側(cè)小腦，選擇左側(cè)顳中回后部作為感興趣區(qū)進行功能鏈接分析探討靜息狀態(tài)下語言的理解網(wǎng)絡(luò)更可行。

表4 正常對照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部負相關(guān)的腦區(qū)

圖1 種子點和ROI的選取圖采用雙樣本t檢驗，檢驗水準為P＜0.005，Alphasim校正，cluster size＞27voxels。結(jié)果在REST Slice Viewer顯示，十字交叉點即為種子點，周圍體素生成的Mask為ROI，從冠狀位、矢狀位、軸位三個不同的層面顯示種子點及ROI

圖2 采用雙樣本t檢驗，檢驗水準為P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels。結(jié)果在REST Slice Viewer顯示。紅色區(qū)域表示與正常人相比，失語病人ALFF減低的腦區(qū)；藍色區(qū)域表示與正常人相比，失語病人ALFF升高的腦區(qū)。圖像中右下角的數(shù)值為MNI坐標Z軸的值

圖3 正常對照組靜息狀態(tài)下與LMTG-ROI負相關(guān)的腦區(qū)，紅色、藍色分別代表與左側(cè)顳中回后部正、負相關(guān)的腦區(qū)，顏色越亮，表示相關(guān)性越強（采用單樣本t檢驗，P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)。圖像坐標顯示Z=–30到Z=+45(間隔5mm)

3.2 與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)和各個腦區(qū)的意義本課題研究結(jié)果顯示，正常對照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)主要為：左側(cè)顳中回、顳下回、梭狀回、額下回、緣上回及右側(cè)顳中回、額下回眶部、額中回。研究發(fā)現(xiàn)不同程度的對左側(cè)梭狀回(BA37)電刺激會產(chǎn)生不同類型的失語癥[7]。Price[8]在綜述語言的理解與表達中得出有意義的言語會導致左側(cè)顳中回和顳下回的激活。左側(cè)額下回包括BA45、BA44、BA47，研究發(fā)現(xiàn)左側(cè)額下回涉及句子的語義處理，當句子語義變得抽象[9]、涉及語法[10]時，額下回島蓋部（BA44）會出現(xiàn)持續(xù)的激活。同樣的左側(cè)額下回三角部、眶部分別在單詞的檢索[11]、書面語的句法和語義處理[12]中出現(xiàn)激活。左側(cè)緣上回(BA39)及其皮質(zhì)下的纖維束受損會出現(xiàn)傳導性失語，研究發(fā)現(xiàn)緣上回參與語音的工作記憶[13]，因此傳導性失語患者表現(xiàn)的音位錯語可能與左側(cè)緣上回受損有關(guān)。Van及其同事發(fā)現(xiàn)右側(cè)額下回眶部（BA47）、右側(cè)額中回(BA469)及右側(cè)顳中回（BA21）對語言能力的運用起著正調(diào)節(jié)的作用[14]。不同的語韻會產(chǎn)生不同的語義，研究證實韻律存在右側(cè)偏側(cè)性[15]，Ethofer等研究發(fā)現(xiàn)存在從右側(cè)顳中回后部到右側(cè)額下回的情感語韻序列的激活[16]。

可見，與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)都在語言的理解中起著一定的作用，當它們受損時可能會出現(xiàn)一定的語言理解障礙，而它們在靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部共同構(gòu)成了一個功能連接網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與語言的理解相關(guān)。

總之，本文通過ALFF算法對不同的亞型失語組與正常對照組進行研究發(fā)現(xiàn)失語組左側(cè)顳中回后部出現(xiàn)神經(jīng)元的活性降低，而左側(cè)顳中回后部參與語義詞匯的處理，涉及語言的理解功能，但凡失語都有一定的語言理解障礙，因此，我們以左側(cè)顳中回后部為感興趣區(qū)在正常對照組中進行功能連接分析，得到以左側(cè)顳中回后部為中心的功能連接網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)此網(wǎng)絡(luò)的各個腦區(qū)都不同程度的參與語言的理解功能。因此，考慮到左側(cè)顳中回后部的解剖位置、語言功能及本實驗的研究，我們推測人腦在不執(zhí)行具體語言任務(wù)時存在以左側(cè)顳中回后部為中心的語言理解網(wǎng)絡(luò)，靜息狀態(tài)下該網(wǎng)絡(luò)的存在可能是維持大腦語言理解功能的神經(jīng)基礎(chǔ)。

[1] 黃清玲，唐勇，王沛弟，等．創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙患者杏仁核為主的邊緣系統(tǒng)靜息態(tài)腦功能磁共振研究[J].中國神經(jīng)精神疾病雜志，2011，37（12）：705-709．

[2] 王蔭華．西方失語癥成套測驗(WAB)介紹[J].中國康復(fù)理論與實踐雜志,1997，3（3）：87-89.

[3] Zang YF,He Y,Zhu CZ,et al.Altered baseline brain activity in children with adhd revealed by resting-state functional MRI[J]. Brain Dev,2007,29：83-91.

[4] Yang H,Long XY,Yang Y,et al.Amplitude of lowfrequency fluctuation within visual areas revealed by resting-state functional MRI[J].Neuroimage,2007,36(1)：144-152.

[5] Dronkers NF,Wilkins DP,Van Valin RJ,et al.Lesion analysis of the brain areas involved in language comprehension[J].Cognition,2004,92(1-2)：145-177.

[6] Turken AU,Dronkers NF.The neural architecture of the language comprehension network：converging evidence fromlesion and connectivity analyses[J].Front Syst Neurosci,2011,5：1.

[7] Luders H,Lesser RP,Hahn J,et al.Basal temporal language area demonstrated by electrical stimulation[J].Neurology,1986, 36(4)：505-510.

[8] Price CJ.The anatomy of language：a reviewof 100 fMRI studies published in 2009[J].Ann N Y Acad Sci,2010,1191： 62-88.

[9] Desai RH,Binder JR,Conant LL,et al.Activation of sensory-motor areas in sentence comprehension[J].Cereb Cortex, 2010,20(2)：468-478.

[10] Friederici AD,Kotz SA,Scott SK,et al.Disentangling syntax and intelligibility in auditory language comprehension[J].HumBrain Mapp,2010,31(3)：448-457.

[11] Jeon HA,Lee KM,KimYB,et al.Neural substrates of semantic relationships：common and distinct left-frontal activities for generation of synonyms vs.antonyms[J].Neuroimage,2009,48(2)： 449-457.

[12] Schafer RJ,Constable T.Modulation of functional connectivity with the syntactic and semantic demands of a Noun Phrase Formation Task：a possible role for the Default Network[J].Neuroimage,2009,46(3)：882-890.

[13] Woodward TS,Cairo TA,Ruff CC,et al.Functional connectivity reveals load dependent neural systems underlying encoding and maintenance in verbal working memory[J].Neuroscience,2006, 139(1)：317-325.

[14] Van Ettinger-Veenstra H,Ragnehed M,Mcallister A,et al. Right-hemispheric cortical contributions to language ability in healthy adults[J].Brain Lang,2012,120(3)：395-400.

[15] Wildgruber D,Riecker A,Hertrich I,et al.Identification of emotional intonation evaluated by fMRI[J].Neuroimage,2005, 24(4)：1233-1241.

[16] Ethofer T,Anders S,Erb M,et al.Cerebral pathways in processing of affective prosody：a dynamic causal modeling study[J]. Neuroimage,2006,30(2)：580-587.

R743.3

A

2013-12-17）

（責任編輯：李立）

10.3936/j.issn.1002-0152.2014.08.012

☆國家自然基金項目（編號：31260235）

*鹽城市第一人民醫(yī)院磁共振室（鹽城224000）

△石河子大學第三附屬醫(yī)院神經(jīng)醫(yī)學中心