朱亮旭

(內(nèi)江市中醫(yī)醫(yī)院，四川 內(nèi)江 641000)

fMRI基于體素鏡像同倫連接方法分析偏側(cè)帕金森病老年患者的病理生理機(jī)制

朱亮旭

(內(nèi)江市中醫(yī)醫(yī)院，四川 內(nèi)江 641000)

目的采用靜息態(tài)fMRI基于體素鏡像同倫連接(VMHC)方法觀察偏側(cè)帕金森病老年患者的腦半球間連接功能改變情況，探討其可能的病理生理機(jī)制。方法收集24例老年原發(fā)性偏側(cè)帕金森患者，根據(jù)發(fā)病側(cè)分為左側(cè)發(fā)病組(11例)和右側(cè)發(fā)病組(13例)。收集性別、年齡相匹配的15名健康自愿者為對(duì)照組。采集靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，在Matlab7.8平臺(tái)上進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算出三組VMHC改變的腦區(qū)，進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果三組受試者丘腦、舌回、額中及下回、緣上回、額上回、中央前及后回的VMHC值之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)。左側(cè)發(fā)病組患者丘腦半球VMHC值明顯高于對(duì)照組；在視覺(jué)皮層、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層、其他腦區(qū)(頂下小葉、中央旁小葉、下半月小葉、小腦后葉)的VMHC值明顯低于對(duì)照組(Plt;0.05)。右側(cè)發(fā)病組患者在前額葉、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層VMHC值明顯低于對(duì)照組；在丘腦、蒼白球、額上回VMHC值明顯高于對(duì)照組(Plt;0.05)。左側(cè)發(fā)病組患者在視覺(jué)皮層、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層VMHC值明顯低于對(duì)照組；在緣上回VMHC值明顯高于對(duì)照組(Plt;0.05)。左側(cè)發(fā)病組，枕中回和中央后回的VMHC水平與BDI-Ⅱ評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)。右側(cè)發(fā)病組，緣上回VMHC水平與病程呈正相關(guān)，中后回的VMHC水平與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)。結(jié)論老年帕金森患者運(yùn)動(dòng)癥狀偏側(cè)性影響到腦半球間的功能連接模式，可能是偏側(cè)帕金森病的病理生理機(jī)制之一。

偏側(cè)帕金森??；fMRI；體素鏡像同倫連接

帕金森病是一種累及多巴胺神經(jīng)元及相關(guān)神經(jīng)通路的退行性疾病，偏側(cè)發(fā)病是其特征之一，可能與黑質(zhì)中多巴胺神經(jīng)元偏側(cè)性丟失有關(guān)，且發(fā)病側(cè)對(duì)側(cè)的腦半球多巴胺異常改變更明顯〔1〕。目前對(duì)偏側(cè)帕金森病腦功能連接的研究較少，且對(duì)其神經(jīng)病理生理改變?nèi)怎r有了解。基于體素鏡像同倫連接(VMHC)是最新研發(fā)的一種用于觀察腦半球之間功能連接的靜息態(tài)fMRI手段，已成功用于精神分裂、抑郁癥等多種神經(jīng)精神類(lèi)疾病的病理生理機(jī)制研究〔2〕。本次研究使用VMHC方法觀察不同發(fā)病側(cè)老年帕金森病患者的腦半球間連接功能改變，比較VMHC改變模式的差異，探討偏側(cè)帕金森病發(fā)病的病理生理機(jī)制。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年1月至2016年6月內(nèi)江市中醫(yī)醫(yī)院收治的24例老年原發(fā)性偏側(cè)帕金森病患者，入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡≥60歲，符合英國(guó)腦庫(kù)診斷標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)癥狀波動(dòng)現(xiàn)象；(2)無(wú)癡呆，簡(jiǎn)易精神量表評(píng)分(MMSE)≥24分。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并抑郁、高血壓、糖尿病，有神經(jīng)系統(tǒng)疾病史或手術(shù)史的患者。根據(jù)發(fā)病側(cè)分為左側(cè)發(fā)病組(11例)和右側(cè)發(fā)病組(13例)。左側(cè)發(fā)病組中男7例，女4例；年齡60～81歲，平均(68.92±5.08)歲。右側(cè)發(fā)病組中男8例，女5例；年齡60～80歲，平均(68.50±4.72)歲。收集同期年齡、性別構(gòu)成相匹配的健康自愿者為對(duì)照組(15例)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，受試者簽署知情同意書(shū)。

1.2方法

1.2.1RS-fMRI掃描 采用美國(guó)GE公司3.0 T超導(dǎo)型MRI系統(tǒng)，專(zhuān)用8通道相控陣線圈。開(kāi)始掃描前用海綿墊固定受試者頭部，佩戴軟耳塞最大化降低噪音，RS-fMRI掃描期間提醒受試者保持清醒狀態(tài)，盡可能保持靜止不動(dòng)。行血氧水平依賴(lài)功能磁共振成像，共采集210個(gè)時(shí)間點(diǎn)。受試者均常規(guī)行T1WI、T2WI、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列T2WI。

1.2.2數(shù)據(jù)處理 在Matlab7.8平臺(tái)上，運(yùn)用靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)處理助手對(duì)收集到的受試者原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：將檢測(cè)的前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)剔除、頭動(dòng)及時(shí)間層校正，將圖像配準(zhǔn)至醫(yī)用MNI標(biāo)準(zhǔn)空間，對(duì)空間平滑后的圖像進(jìn)行去線性漂移、低頻濾波、去除協(xié)變量。預(yù)處理完成后計(jì)算出三組VMHC改變。為進(jìn)一步分析受試者VMHC改變與腦灰質(zhì)局部體積變化的相關(guān)性，本研究對(duì)收集到的三維圖像進(jìn)行了基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)分析，使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖完成。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用RESTClient 3.5對(duì)三組受試者VMHC相關(guān)系數(shù)Z值進(jìn)行ANCOVA分析；將受試者年齡、教育程度、全腦VMHC均值為協(xié)變量，對(duì)發(fā)病組(左側(cè)發(fā)病組和右側(cè)發(fā)病組)與對(duì)照組的VMHC之間、發(fā)病組VMHC之間進(jìn)行兩獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)。提取發(fā)表組VMHC顯著差異的腦區(qū)間相關(guān)系數(shù)，使用SPSS15.0分析其與相關(guān)臨床指標(biāo)的Pearson相關(guān)性。

2 結(jié) 果

2.1三組受試者VMHC有明顯差異的腦區(qū) 三組受試者丘腦、舌回、額中及下回、緣上回、額上回、中央前及后回的VMHC值之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)。見(jiàn)表1。

表1 三組受試者VMHC的協(xié)方差分析

與對(duì)照組比較：1)Plt;0.05；與左側(cè)發(fā)病組比較：2)Plt;0.05；下表同

2.2左側(cè)發(fā)病組與對(duì)照組VMHC有明顯差異的腦區(qū) 左側(cè)發(fā)病組患者丘腦半球VMHC值明顯高于對(duì)照組；在視覺(jué)皮層(楔葉、舌回、額中回)、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層(中央后回)、其他腦區(qū)(頂下小葉、中央旁小葉、下半月小葉、小腦后葉)的VMHC值明顯低于對(duì)照組(Plt;0.05)。見(jiàn)表2，圖1。

表2 左側(cè)發(fā)病組與對(duì)照組間VMHC值分析

2.3右側(cè)發(fā)病組與對(duì)照組VMHC有明顯差異的腦區(qū) 右側(cè)發(fā)病組患者在前額葉(額中、下回)、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層(中央前回)VMHC值明顯低于對(duì)照組；在丘腦、蒼白球、額上回VMHC值明顯高于對(duì)照組(Plt;0.05)。見(jiàn)表3，圖2。

2.4左側(cè)發(fā)病組與右側(cè)發(fā)病組VMHC有明顯差異的腦區(qū) 左側(cè)發(fā)病組患者在視覺(jué)皮層(額中回)、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層(中央后回)VMHC值明顯低于對(duì)照組；在緣上回VMHC值明顯高于對(duì)照組(Plt;0.05)。見(jiàn)表4，圖3。

2.5不同腦區(qū)VMHC水平與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析 左側(cè)發(fā)病組，枕中回和中央后回的VMHC水平與貝克抑郁量表第2版(BDI-Ⅱ)評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(r=-0.691、-0.705；Plt;0.05)，與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.675、0.631，Plt;0.05)。右側(cè)發(fā)病組，緣上回VMHC水平與病程呈正相關(guān)(r=0.692，Plt;0.05)，中后回的VMHC水平與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.540，Plt;0.05)。

圖1 左側(cè)發(fā)病組與對(duì)照組VMHC有明顯差異的腦區(qū)

腦區(qū)BA腦區(qū)MNI坐標(biāo)(mm)XYZ簇大小VMHC值右側(cè)發(fā)病組對(duì)照組丘腦-±10-190171.83±0.191)1.67±0.27蒼白球-±15-30171.83±0.201)1.67±0.27額中、下回10±43504270.37±0.191)0.71±0.25額上回9±224119250.64±0.151)0.44±0.21中央前回4±34-2958290.65±0.231)1.05±0.45

圖2 右側(cè)發(fā)病組與對(duì)照組VMHC有明顯差異的腦區(qū)

圖3 左側(cè)發(fā)病組與右側(cè)發(fā)病組VMHC有明顯差異的腦區(qū)

腦區(qū)BA腦區(qū)MNI坐標(biāo)(mm)XYZ簇大小VMHC值左側(cè)發(fā)病組對(duì)照組枕中回18±34-98-10170.58±0.121)0.77±0.19緣上回40±58-5528450.71±0.161)0.57±0.26中央后回-±36-4562190.65±0.221)0.95±0.31

3 討 論

本次研究在左側(cè)和右側(cè)帕金森組中均觀察到感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層(中央前回、后回)的腦區(qū)之間功能連接下降；相關(guān)研究認(rèn)為，帕金森病患者感覺(jué)功能衰退程度可反映病情嚴(yán)重程度，其病理性改變可能與腦黑質(zhì)多巴胺相關(guān)神經(jīng)元進(jìn)行性丟失，引發(fā)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層多巴胺水平異常有關(guān)〔3〕。本研究從一個(gè)新的角度表明，在基底節(jié)與感覺(jué)運(yùn)動(dòng)通路之間的異常連接之外，左側(cè)和右側(cè)大腦半球之間感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層功能連接也出現(xiàn)異常，其中左側(cè)發(fā)病組患者感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層VMHC降低幅度更明顯。兩組患者均在基底節(jié)區(qū)(丘腦、蒼白球)表現(xiàn)出VMHC水平增加，證實(shí)了帕金森病患者病理改變中黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元退行性變化和在皮層-基底節(jié)環(huán)路的功能異常右側(cè)發(fā)病患者雙側(cè)大腦緣上回之間的功能連接明顯弱于左側(cè)發(fā)病者；其可能與相關(guān)研究結(jié)論中帕金森病患者紋狀體與緣上回之間連接重組存在偏側(cè)性有關(guān)〔4〕。最新研究發(fā)現(xiàn)，帕金森病患者的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層、紋狀體、視覺(jué)皮層之間的功能連接減弱〔5〕。本次研究結(jié)論與上述研究基本一致，除兩組患者在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層兩個(gè)半球間的功能連接減弱之外，左側(cè)發(fā)病組視覺(jué)皮層也出現(xiàn)VMHC水平降低，且在枕中回左側(cè)發(fā)病組較右側(cè)發(fā)病組的VMHC降低幅度更明顯。推測(cè)帕金森病患者右側(cè)腦與視覺(jué)皮層相關(guān)的連接神經(jīng)纖維可能較左側(cè)腦更易受損，在今后的研究中需進(jìn)一步證實(shí)。

1方姣龍，白 潔.mGluRs 與帕金森病相關(guān)研究進(jìn)展〔J〕.中國(guó)老年學(xué)雜志，2016；36(6)：1510-2.

2王 朔.應(yīng)用靜息態(tài)功能磁共振研究右側(cè)顳葉癲癇患者腦鏡像同倫功能連接及與警覺(jué)功能的關(guān)系〔D〕.桂林：廣西醫(yī)科大學(xué)，2015.

3林 倩.腦細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合bFGF發(fā)揮對(duì)帕金森模型動(dòng)物的神經(jīng)保護(hù)作用〔D〕.溫州：溫州醫(yī)科大學(xué)，2016.

4張智敏，白 潔.酪胺酸羥化酶和帕金森病相關(guān)研究進(jìn)展〔J〕.中國(guó)老年學(xué)雜志，2016；36(9)：2280-2.

5王 琛.VPS35對(duì)多巴胺受體D1的調(diào)控機(jī)制研究〔D〕.廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2016.

〔2017-04-12修回〕

(編輯 袁左鳴)

PathophysiologicalmechanismoffMRIintheelderlypatientswithParkinson'sdiseasebyvoxelbasedimagehomotopyconnection

ZHULiang-Xu.

NeijiangHospitalofTraditionalChineseMedicine,Neijiang641000,Sichuan,China

ObjectiveTo observe the side of Parkinson's disease in elderly patients with cerebral hemisphere connected function changes by resting state fMRI connected voxel image based on homotopy (VMHC) method.Methods24 elderly patients with primary unilateral Parkinson were divided into the left (n=11) and the right groups (n=13) according to the onset of the disease. Sex and age matched 15 healthy volunteers were collected as control group. The resting state fMRI data were collected and processed on the Matlab7.8 platform, and the brain regions of three groups of VMHC were calculated.ResultsThe VMHC values of thalamus, lingual gyrus, middle frontal gyrus, inferior frontal gyrus, superior frontal gyrus, superior frontal gyrus and posterior gyrus of the three groups had significant differences(Plt;0.05). The VMHC value of thalamus of left hemisphere onset group was significantly higher than that of control group;the VMHC values of visual cortex, sensorimotor cortex and other brain regions were significantly lower than those of control group (Plt;0.05). The VMHC values of prefrontal cortex, sensorimotor cortex of the right side of the patients were significantly lower, the VMHC values of thalamus, globus pallidus, superior frontal gyrus were significantly higher than those of control group (Plt;0.05). In left side group, the VMHC levels of middle occipital gyrus and posterior central gyrus was negatively correlated with the BDI- II score, and was positively correlated with the MMSE score. In the right side, the VMHC value of supramarginal gyrus was positively correlated with the duration of the disease, and the VMHC level of middle posterior ring was positively correlated with MMSE score.ConclusionsThe lateralization of motor symptoms in elderly patients with Parkinson's disease might affect the functional connectivity pattern of the cerebral hemispheres, which might be one of the pathophysiological mechanisms of the unilateral disease.

Partial Parkinson's disease; fMRI; Voxel image homotopy connection

R745.1

A

1005-9202(2017)22-5671-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.22.085

國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)重點(diǎn)建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目(2014-5-1034)；貴州省科技廳科研項(xiàng)目(黔科合H字〔2015〕7111號(hào))

朱亮旭(1974-)，男，副主任醫(yī)師，主要從事神經(jīng)系統(tǒng)及骨關(guān)節(jié)影像診斷研究。