程志勇，胡孝朋，余永強(qiáng)，梅照軍，陶龍香，程宏偉

額葉低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者執(zhí)行功能的功能磁共振研究

程志勇1，胡孝朋2，余永強(qiáng)2，梅照軍1，陶龍香2，程宏偉1

目的研究額葉低級(jí)別膠質(zhì)瘤（LGG）患者的執(zhí)行功能是否存在損害和相關(guān)的腦功能區(qū)域，探討執(zhí)行功能受損及代償方式。方法收集15例額葉LGG患者（病例組）和15例正常者（對(duì)照組）的基本資料。應(yīng)用Stroop色詞測(cè)驗(yàn)（CWT）比較兩組執(zhí)行功能差異；再通過靜息態(tài)血氧水平依賴功能磁共振成像（BOLD-fMRI）掃描，應(yīng)用局部一致性（Re-Ho）方法處理BOLD-fMRI數(shù)據(jù)，得出病例組與對(duì)照組之間差異腦區(qū)。結(jié)果病例組與對(duì)照組在CWT中的正確率及平均反應(yīng)時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。病例組ReHo值比對(duì)照組升高的區(qū)域主要在：雙側(cè)顳下回、雙側(cè)顳中回、右側(cè)梭狀回、右側(cè)枕中回；對(duì)照組ReHo值比病例組升高的區(qū)域主要在：右側(cè)尾狀核、雙側(cè)扣帶回、左側(cè)額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)中央后回。結(jié)論額葉LGG患者執(zhí)行功能受損，與執(zhí)行功能顯著相關(guān)部位的神經(jīng)元活動(dòng)下降，并提示顳葉為可能的代償部位。

額葉；低級(jí)別膠質(zhì)瘤；執(zhí)行功能；局部一致性；功能磁共振

膠質(zhì)瘤是神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)性腫瘤，發(fā)病年齡高峰除30～40歲，尚有另一個(gè)10～20歲的發(fā)病高峰［1］。大腦額葉是膠質(zhì)瘤最多發(fā)部位，有豐富的傳入及傳出神經(jīng)，幾乎與中樞神經(jīng)系統(tǒng)所有部分有聯(lián)系［2］，額葉腫瘤導(dǎo)致的認(rèn)知功能障礙報(bào)道［3－4］逐漸增多，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著診療技術(shù)的進(jìn)步，低級(jí)別膠質(zhì)瘤（low-grade glioma，LGG）患者預(yù)期壽命顯著提高，因此患者的生存質(zhì)量越來(lái)越得到重視。執(zhí)行功能對(duì)于患者認(rèn)知、情緒及社會(huì)功能方面有重要影響，與生存質(zhì)量有密切關(guān)系。該研究旨在利用Stroop色詞測(cè)驗(yàn)（Stroop color-word test，CWT）對(duì)額葉LGG患者的執(zhí)行功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合基于局部一致性（regional homogeneity，ReHo）的靜息態(tài)血氧水平依賴功能磁共振成像（blood oxygenation level dependent functional MRI，BOLD-fMRI）方法對(duì)額葉LGG患者的整體腦活動(dòng)狀況進(jìn)行觀察分析。靜息態(tài)BOLD-fMRI作為無(wú)損傷的檢測(cè)方法，具有高空間分辨率和較好的時(shí)間分辨率，已廣泛用于大腦功能的測(cè)定［5］。

1 材料與方法

1.1 病例資料

1.1.1 病例組 收集2013年8月～2014年8月在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院行手術(shù)治療的額葉腫瘤患者，術(shù)后病理證實(shí)為L(zhǎng)GG（WHOⅠ-Ⅱ級(jí)）15例，男10例，女5例；年齡29～61（45.13±12.11）歲，患者均為右利手。入選標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前影像學(xué)檢查考慮首發(fā)LGG可能性大，并排除其他腦部及精神疾病可能，如梗死、炎癥、癡呆、抑郁等；②正常視聽言語(yǔ)表達(dá)理解能力，受教育程度大于4年；③行手術(shù)切除治療，存在病理結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：大于65歲，轉(zhuǎn)移瘤及選擇非手術(shù)治療患者。

1.1.2 對(duì)照組 選擇同期我院護(hù)工人員及患者家屬，在性別、利手、受教育程度方面與病例組相匹配者15例，男10例，女5例；年齡29～63（43.27± 9.00）歲，既往無(wú)特殊腦部及精神疾病病史。病例組與對(duì)照組年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 儀器與方法

1.2.1 執(zhí)行功能檢測(cè) 對(duì)于符合納入標(biāo)準(zhǔn)的被試者，采用計(jì)算機(jī)輔助的CWT即紅、綠、藍(lán)、黃色字刺激，顏色及字義一致或不一致隨機(jī)出現(xiàn)，要求被試根據(jù)字的書寫顏色，選擇相應(yīng)按鈕。電腦自動(dòng)記錄被試者選擇情況及反應(yīng)時(shí)間，根據(jù)電腦記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出兩組的應(yīng)答正確率、平均反應(yīng)時(shí)間，以及字義與顏色不一致與字義與顏色一致的平均反應(yīng)時(shí)之差，并經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析兩者差異。

1.2.2 磁共振檢查 使用GE Signa HDxt 3.0超導(dǎo)MR儀，8通道標(biāo)準(zhǔn)頭顱線圈及配套泡沫固定被試者頭部周圍，減少頭動(dòng)引起的誤差，帶耳塞減少噪聲引起的誤差，告知被試保持靜息態(tài)，即放松閉眼、保持清醒靜止、避免有意義的思維活動(dòng)。檢查序列采用三維擾相梯度回波序列（3 D-spoiled gradient recalled acquisition in steadystate，3 DSPGR）獲取解剖圖像，掃描參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）400 ms，回波時(shí)間（echo time，TE）40 ms；層厚1.0 mm，層數(shù)176，翻轉(zhuǎn)角（flip angle，F(xiàn)A）11°，成像視野（field of view，F(xiàn)OV）240 mm×240 mm，掃描矩陣256×256；fMRI采用T2平面回波成像梯度回波序列，掃描參數(shù)：TR 3 000 ms，TE 30 ms，F(xiàn)A 90°，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣64×64，激勵(lì)層數(shù)為1，層厚3 mm，層距0。

1.3 圖像后處理首先預(yù)處理將獲得的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換Analyze格式，結(jié)合SPM8軟件將所得數(shù)據(jù)的前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)清除，進(jìn)行時(shí)間層矯正、頭動(dòng)校正（排除平動(dòng)大于2 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)大于2°）、圖像標(biāo)準(zhǔn)化、去線性漂移、帶通濾波（0.01～0.08 Hz）及空間平滑。其中病例組2例超出此范圍被排除，有1例因患者頭痛不能堅(jiān)持，收集數(shù)據(jù)不完整被排除。再應(yīng)用ReHo功能以27個(gè)體素為一個(gè)團(tuán)塊，使用肯德爾和諧系數(shù)（the kandall coefficient of concordace，KCC）作為指標(biāo)來(lái)度量每個(gè)體素和鄰近26個(gè)體素的ReHo值，KCC值0～1，代表BOLD-fMRI信號(hào)的Re-Ho值由弱變強(qiáng)，采用減法原則，將病例組與對(duì)照組的差異表示出來(lái)，并將這些有變化的腦區(qū)在加拿大蒙特利爾神經(jīng)研究所（montreal neurologicl institute，MNI）模板上顯示，精確查找激活腦區(qū)，其中暖色區(qū)域表示病例組ReHo值比對(duì)照組升高的區(qū)域，冷色表示對(duì)照組ReHo值比病例組升高的區(qū)域。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 13.0軟件對(duì)CWT結(jié)果進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。采用SPM8軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化ReHo圖進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，采用P＜0.001且體素（K值）≥5為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。經(jīng)轉(zhuǎn)換得出差異腦區(qū)具體解剖部位及坐標(biāo)。

2 結(jié)果

2.1 行為學(xué)結(jié)果CWT是研究執(zhí)行功能的典范之

一。主要計(jì)算出被試者的正確率＝正確個(gè)數(shù)／總個(gè)數(shù)，平均反應(yīng)時(shí)間＝總時(shí)間／應(yīng)答個(gè)數(shù)，平均反應(yīng)時(shí)之差＝字、色不一致項(xiàng)目的平均反應(yīng)時(shí)間－字、色一致項(xiàng)目的平均反應(yīng)時(shí)間，并進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。其中，病例組正確率比對(duì)照組低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；平均反應(yīng)時(shí)間比對(duì)照組延長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；平均反應(yīng)時(shí)之差比對(duì)照組延長(zhǎng)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見圖1。

2.2 功能磁共振結(jié)果病例組與對(duì)照組ReHo比較，兩組受試者顱腦ReHo值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。病例組ReHo值比對(duì)照組升高的區(qū)域主要集中在以下幾個(gè)部位：雙側(cè)顳下回、雙側(cè)顳中回、右側(cè)梭狀回、右側(cè)枕中回，各腦區(qū)位置及t值大小見表1。病例組ReHo值比對(duì)照組降低的區(qū)域主要集中在以下幾個(gè)部位：右側(cè)尾狀核、雙側(cè)扣帶回、左側(cè)額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)中央后回，各腦區(qū)位置及t值大小見表2。處理后ReHo值存在顯著性差異的腦區(qū)見圖2。

表1 病例組ReHo值比對(duì)照組升高區(qū)域

表2 病例組ReHo值比對(duì)照組降低區(qū)域

3 討論

執(zhí)行功能屬于人類的高級(jí)認(rèn)知功能，一般指?jìng)€(gè)體在實(shí)現(xiàn)某一特定目標(biāo)時(shí)，以靈活、優(yōu)化的方式控制多種認(rèn)知加工過程以及協(xié)同操作的功能。額葉與執(zhí)行功能關(guān)系密切，CWT正確率及平均反應(yīng)時(shí)間的結(jié)果顯示，病例組執(zhí)行功能受損。這一研究結(jié)果與國(guó)內(nèi)外多數(shù)學(xué)者研究［4，6］基本一致。對(duì)于腫瘤導(dǎo)致腦功能障礙的具體作用機(jī)制，目前尚不清楚，可能是由于腫瘤導(dǎo)致腦組織代謝異常即神經(jīng)遞質(zhì)及受體異?；蚰[瘤本身所產(chǎn)生的壓迫破壞及周圍水腫的影響，還可能與腫瘤周圍腦內(nèi)血管異常而引起的局部血氧異常有關(guān)。

本研究顯示病例組較對(duì)照組在CWT中的平均反應(yīng)時(shí)之差雖然延長(zhǎng)，但兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與研究［7］基本一致，而張登科等［8］研究的額葉外傷患者的平均反應(yīng)時(shí)之差卻較對(duì)照組明顯延長(zhǎng)。這可能是由于創(chuàng)傷出血是對(duì)大腦直接迅速的破壞，而LGG則是緩慢侵襲性的生長(zhǎng)，研究［9］證明，顱內(nèi)腫瘤患者的運(yùn)動(dòng)功能能夠被代償與重建，所以額葉LGG患者的執(zhí)行功能也可能存在相似的特點(diǎn)。

因人在靜息狀態(tài)下，大腦仍消耗大量的能量，提示在靜息狀態(tài)也存在著大量有意義的腦功能活動(dòng)。相對(duì)任務(wù)態(tài)而言，省略了任務(wù)環(huán)境的刺激，受試者處于一致的實(shí)驗(yàn)條件下，因而可比性較高。ReHo是靜息態(tài)BOLD-fMRI數(shù)據(jù)處理的一種方法，本研究使用ReHo值這一指標(biāo)，其通過分析同一條件下空間上相鄰的多個(gè)體素在同一時(shí)間序列中BOLD-fMRI信號(hào)波動(dòng)的相似性來(lái)探測(cè)腦功能，以相似性程度反映局部腦區(qū)中神經(jīng)元活動(dòng)的一致性程度［10］。ReHo值的大小反映局部神經(jīng)元活動(dòng)一致性的高低。

本研究顯示對(duì)照組ReHo值比病例組升高的區(qū)域主要集中在以下幾個(gè)部位：右側(cè)尾狀核、雙側(cè)扣帶回、左側(cè)額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)中央后回。這可能是由于病例組額葉腫瘤對(duì)正常腦組織的神經(jīng)元系統(tǒng)的破壞，導(dǎo)致額葉功能下降。研究［11］表明，執(zhí)行功能與前額葉關(guān)系密切，特別是位于大腦額葉內(nèi)側(cè)的前扣帶回皮質(zhì)。前扣帶回皮質(zhì)參與執(zhí)行功能內(nèi)在機(jī)制存在多種假設(shè)，包括注意監(jiān)管、反應(yīng)沖突評(píng)價(jià)、監(jiān)控信號(hào)的動(dòng)機(jī)與情緒評(píng)價(jià)等。尾狀核參與執(zhí)行功能也已被證明［12］，其主要可能是與前扣帶回皮質(zhì)之間的聯(lián)系被破壞而導(dǎo)致執(zhí)行功能的障礙。而額葉內(nèi)側(cè)回對(duì)于執(zhí)行功能存在一定影響，尚未被明確證實(shí)，可能與尾狀核類似，需進(jìn)一步研究。而中央后回通常被認(rèn)為軀體感覺中樞，可能患者存在軀體感覺功能的變化，與執(zhí)行功能有無(wú)關(guān)系，目前尚未明確。

本次研究另一個(gè)發(fā)現(xiàn)就是病例組ReHo值比對(duì)照組升高的區(qū)域主要集中在以下幾個(gè)部位：雙側(cè)顳下回、雙側(cè)顳中回、右側(cè)梭狀回、右側(cè)枕中回；這表明在患者額葉受到破壞時(shí)，以上部位的神經(jīng)元活動(dòng)明顯加強(qiáng)。目前關(guān)于顳葉與執(zhí)行功能的關(guān)系并無(wú)大量的研究，但是基于額葉、顳葉可通過穹窿、終紋及基底節(jié)區(qū)等在解剖結(jié)構(gòu)上相聯(lián)系；研究［13］顯示在癲癇發(fā)作時(shí)可以導(dǎo)致血流的異常分配，顳葉、丘腦的血流增加，而額葉血流下降，本次研究中同樣證實(shí)了額葉LGG患者靜息態(tài)時(shí)顳葉血流增加。研究［9］顯示術(shù)后急性期運(yùn)動(dòng)功能下降的腫瘤患者，在長(zhǎng)期隨訪中出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，并觀察到運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)和重建。研究［14］證明額葉、顳葉功能之間存在相互影響的作用，如在執(zhí)行沖突任務(wù)時(shí)，前扣帶回皮質(zhì)可能是協(xié)調(diào)其他大腦區(qū)域的核心部分，與此同時(shí)上頂葉及顳頂交界區(qū)也有調(diào)節(jié)前扣帶回皮質(zhì)的作用。Chang et al［15］發(fā)現(xiàn)在輕度認(rèn)知損害患者的情景記憶與額葉皮質(zhì)及雙側(cè)后部扣帶回顯著相關(guān)，甚至超過了內(nèi)側(cè)顳葉?？梢酝茰y(cè)額葉執(zhí)行功能受到緩慢破壞后，大腦的顳葉區(qū)域可能存在對(duì)執(zhí)行功能的代償作用。

綜上所述，額葉LGG患者的執(zhí)行功能受損，而且通過基于ReHo的BOLD-fMRI研究結(jié)果亦證明了在與執(zhí)行功能顯著相關(guān)的部位神經(jīng)元活動(dòng)下降及提示顳葉為可能的代償部位。但具體代償機(jī)制及變化過程不清，尚需加大樣本量，獲得更多隨訪數(shù)據(jù)，進(jìn)一步研究。并且對(duì)于神經(jīng)外科醫(yī)師在手術(shù)處理額葉LGG時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)細(xì)小穿支血管及以往認(rèn)為是“非功能區(qū)”腦組織的保護(hù)，提高患者生存質(zhì)量與預(yù)后。

［1］ 王忠誠(chéng).王忠誠(chéng)神經(jīng)外科學(xué)［M］.武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2005：514.

［2］ 初晶琦，甘 潔，劉建憲.應(yīng)用局部一致性研究靜息態(tài)腦功能磁共振成像的性別差異［J］.中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志，2014，11（6）：587－9.

［3］ Campanella F，Shallice T，Ius T，et al.Impact of brain tumour location on emotion and personality：a voxel-based lesion-symptom mapping study on mentalization processes［J］.Brain，2014，137 （Pt 9）：2532－45.

［4］ 彭立輝，郭立新，李 江，等.額葉腫瘤患者執(zhí)行功能研究［J］.中國(guó)臨床心理學(xué)雜志，2010，18（6）：717－9.

［5］ 王敏銳，王海寶，余永強(qiáng).手簡(jiǎn)單與精細(xì)運(yùn)動(dòng)的腦激活區(qū)功能磁共振成像研究［J］.安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，48（9）：1103－6.

［6］ Tucha O，Smely C，Preier M，et al.Cognitive deficits before treatment among patients with brain tumors［J］.Neurosurgery，2000，47（2）：324－33.

［7］ Zarghi A，Zali A，Tehranidost M，et al.Comparative assessment of neuro-cognitive impairments among patients with brain tumor and healthy adults［J］.Turk Neurosurg，2012，22（3）：309－16.

［8］ 張登科，蘇巧榮，張宏衛(wèi)，等.局限性腦外傷患者的心理推理能力和執(zhí)行功能缺陷［J］.中國(guó)心理衛(wèi)生雜志，2011，25（7）：549－55.

［9］ Otten M L，Mikell C B，Youngerman B E，et al.Motor deficits correlate with resting state motor network connectivity in patients with brain tumours［J］.Brain，2012，135（Pt 4）：1017－26.

［10］Zang Y，Jiang T，Lu Y，et al.Regional homogeneity approach to fMRI data analysis［J］.Neuroimage，2004，22（1）：394－400.

［11］Lord L D，Allen P，Expert P，et al.Functional brain networks before the onset of psychosis：A prospective fMRI study with graph theoretical analysis［J］.Neuroimage Clin，2012，1（1）：91－8.

［12］Riley J D，Moore S，Cramer S C，et al.Caudate atrophy and impaired frontostriatal connections are linked to executive dysfunction in temporal lobe epilepsy［J］.Epilepsy Behav，2011，21（1）：80 －7.

［13］Blumenfeld H，McNally K A，Vanderhill S D，et al.Positive and negative network correlations in temporal lobe epilepsy［J］.Cereb Cortex，2004，14（8）：892－902.

［14］Posner M I，Sheese B E，Odluda? Y，et al.Analyzing and shaping human attentional networks［J］.Neural Netw，2006，19 （9）：1422－9.

［15］Chang Y L，Jacobson M W，F(xiàn)ennema-Notestine C，et al.Level of executive function influences verbal memory in amnestic mild cognitive impairment and predicts prefrontal and posterior cingulate thickness［J］.Cereb Cortex，2010，20（6）：1305－13.

Executive function and resting fMRI study in frontal lobe low-grade glioma patients

Cheng Zhiyong，Hu Xiaopeng，Yu Yongqiang，et al （1Dept of Neurosurgery，2Dept of Radiology，The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022）

ObjectiveTo study whether the executive function is impaired in frontal lobe low-grade glioma（LGG）patients and find related functional brain areas.To investigate the possible methods the executive function is impaired and reconstructed.MethodsStroop color-word test（CWT）was applied in patients（n＝15）and healthy controls（n＝15）to investigate the executive function.Rest-state blood oxygenation level dependent functional MRI （BOLD-fMRI）data were collected from the frontal lobe LGG patients and healthy controls.Regional homogeneity （ReHo）approach was also applied for rest-state BOLD-fMRI data analysis and then calculated the different areas in two groups.ResultsIn CWT，the accuracy and the average response time were significantly different between patients and the healthy controls（P＜0.05）.Patients showed increased and decreased brain regions in ReHo in the resting state compared with the controls.The increased ReHo was distributed over bilateral inferior temporal gyrus，bilateral middle temporal gyrus，right fusiform gyrus，right occipital gyrus.The decreased ReHo was found in right caudate，bilateral cingulated gyrus，left medial frontal gyrus，right post central gyrus.ConclusionThe executive function is impaired by frontal LGG and BOLD-fMRI shows the regions related to executive function have been disrupted and suggests the compensated region may be temporal lobe.

frontal lobe；low-grade glioma；executive function；regional homogeneity；functional magnetic resonance imaging

R 739.41；R 445.2

A

1000－1492（2015）07－0996－04

2015－03－20接收

安徽省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：12010402113）

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院1神經(jīng)外科、2放射科，合肥230022

程志勇，男，碩士研究生；程宏偉，男，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail：chw001＠163.com