重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院影像科(重慶 400010)

楊 旭 趙建農(nóng)

輕微型肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy,MHE)：是肝性腦病的輕型，無(wú)典型臨床表現(xiàn)[1]，目前診斷MHE尚缺乏客觀有效的標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，靜態(tài)功能磁共振成像(rs-fMRI)作為一種新的影像學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于肝性腦的研究，能夠?qū)崟r(shí)顯示腦功能變化，實(shí)現(xiàn)了從微觀到宏觀，解剖與功能相結(jié)合的系統(tǒng)研究[2]。以往已有較多基于全腦功能分析的研究，大量研究發(fā)現(xiàn)在很多精神疾病和行為障礙患者的大腦中均存在腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的異?；顒?dòng)。本研究將主要集中觀察DMN腦區(qū)間功能連接的變化情況，通過(guò)比較MHE患者，非肝性腦病肝硬化患者non-HE和健康對(duì)照者HC間DMN的功能連接變化情況，發(fā)現(xiàn)MHE患者DMN中出現(xiàn)異常的腦區(qū)，并進(jìn)行受試者工作特征(ROC)測(cè)量分析，從而評(píng)估該腦區(qū)功能連接性強(qiáng)度變化對(duì)于診斷MHE的有效性。

1 材料與方法

1.1 一般資料本研究共納入無(wú)肝性腦病臨床癥狀的肝硬化患者73例[男52例，女21例，平均年齡(48.0±10.3)歲]。實(shí)驗(yàn)組納入標(biāo)準(zhǔn)如下：年齡在18歲及以上，無(wú)MRI檢查禁忌癥，經(jīng)臨床及兩位影像科高年資醫(yī)師均診斷為肝炎后肝硬化，研究對(duì)象均為右利手，檢查期間均無(wú)行為異常、意識(shí)障礙、肝昏迷等典型肝性腦病的癥狀，既往無(wú)肝性腦病病史。研究對(duì)象排除標(biāo)準(zhǔn)：藥物濫用史，明顯腦病史，腦腫瘤和卒中患者。MHE的診斷參照世界第11屆消化病學(xué)大會(huì)頒布的《肝性腦病的定義、命名、診斷及定量》。同時(shí)根據(jù)年齡性別匹配健康對(duì)照者(healthy control，HC)73名，男48名，女25名，平均年齡(47.4±10.1)歲。所有研究對(duì)象行MRI掃描之前行神經(jīng)心理測(cè)試，采用韋氏成人智力量表中的數(shù)字連接試驗(yàn)(the number connection test-A，NCT-A)和數(shù)字符號(hào)試驗(yàn)(the digital symbol test，DST)[3]。參照龔耀先韋氏成人智力量表結(jié)果，以超出DST均值一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍為標(biāo)準(zhǔn)診斷為異常。最后將NCT-A或DST至少一項(xiàng)測(cè)試異常者擬診為MHE。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，73例患者中有24例(33.0%)納入MHE組。

1.2 實(shí)驗(yàn)室檢查實(shí)驗(yàn)室檢查包括凝血酶原時(shí)間，蛋白質(zhì)代謝，并于MRI檢查1周內(nèi)接受靜脈血氨檢測(cè)，用以評(píng)估肝病嚴(yán)重程度。肝功能根據(jù)Child-Pugh評(píng)分定級(jí)。73例患者中，Child-Pugh A級(jí)41例，Child-Pugh B級(jí)30例，Child-Pugh C級(jí)2例。

1.3 MRI數(shù)據(jù)獲取及處理所有受試者采用3.0 T MR(Achieva/Intera，Phillips)掃描儀及頭部八通道敏感線圈采集顱腦信號(hào)。掃描獲得常規(guī)圖像(軸位T1 WI、T2WI、T2液體衰減翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列及矢狀位T1WI)；解剖圖像采用矢狀位3D-T1薄層掃描，與前后聯(lián)合連線平行無(wú)間距150層連續(xù)矢狀位掃描以覆蓋全腦，參數(shù)∶TR/TE 7.5/3.7ms，翻轉(zhuǎn)角8°，F(xiàn)OV 240mm×240mm，體素大小1mm×1mm×1mm，矩陣232×227；功能圖像采用梯度回波-回波平面成像脈沖序列(GREEPI)，與T1-3D同樣定位連續(xù)軸位掃描以覆蓋全腦，參數(shù)：TR/TE 2000/30ms，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 240mm×240mm，體素大小3.75mm×3.75mm，層厚4mm，層數(shù)34，矩陣64×64，掃描動(dòng)態(tài)180。將MRI采集的所有受試者DICOM數(shù)據(jù)分類(lèi)整理后使用SPM5和DPARSF軟件對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。剩余時(shí)間序列利用REST1.8軟件進(jìn)行低頻濾波處理(0.01–0.08Hz)，得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化到蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所(MNI)標(biāo)準(zhǔn)頭部解剖模板上，再在2*2*2mm的空間中進(jìn)行重建，最后對(duì)所有圖像進(jìn)行空間平滑高斯濾過(guò)，使殘差項(xiàng)更符合高斯分布假設(shè)、減少標(biāo)準(zhǔn)化后剩余的個(gè)體間差異、提高信噪比。

1.4 DMN基于種子功能連接基于以往fMRI研究，選取額前內(nèi)側(cè)回(medial prefrontal cortex,MPFC)，后扣帶回(posterior cingulated cortex,pCC)，以及雙側(cè)頂下小葉(inferior parietal lobule,IPL)作為種子區(qū)用來(lái)探測(cè)DMN包含的腦區(qū)，種子點(diǎn)的選取根據(jù)解剖位置，其MNI坐標(biāo)分別為MPF(-6，51，3)，pCC(-5，-49，40)，L-IPL(-53，-46,37)，R-IPL(56，-44,37)，以峰點(diǎn)為中心，選擇半徑為6mm的球體作為該區(qū)域種子區(qū)。得到種子區(qū)域的時(shí)間序列，然后計(jì)算該區(qū)域與整個(gè)大腦其他體素時(shí)間序列相關(guān)性，最后利用Fisher的r-z轉(zhuǎn)換將相關(guān)系數(shù)轉(zhuǎn)化為z值以使統(tǒng)計(jì)分析標(biāo)準(zhǔn)化。顯著性水平設(shè)置在P＜0.05。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析通過(guò)相關(guān)分析得到DMN，只有當(dāng)體素與至少3個(gè)種子區(qū)域中的2個(gè)顯著相關(guān)才進(jìn)行體素相關(guān)分析。采用單因素方差分析(ANOVA)對(duì)MHE，non-HE，和HC組之間得到的DMN腦區(qū)差異性進(jìn)行分析。統(tǒng)計(jì)學(xué)閾值設(shè)置在P＜0.05，并由AlphaSim程序校正。采用皮爾森相關(guān)分析研究患者神經(jīng)心理功能和DMN功能連接改變之間的關(guān)系，基于ANOVA結(jié)果分析三組DMN腦區(qū)的平均Z值與所有患者的NCT-A和DST分?jǐn)?shù)相關(guān)性。ANOVA具有顯著意義的腦區(qū)作為ROC分析關(guān)注腦區(qū)(ROI)，評(píng)估其功能連接異常對(duì)于診斷MHE的有效性。

2 結(jié) 果

2.1 人口統(tǒng)計(jì)特征及臨床數(shù)據(jù)本研究中，肝硬化患者M(jìn)HE的發(fā)病率為33.0%?；颊呓M和HC組間性別，年齡和教育年限均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)；但是患者組的神經(jīng)心理測(cè)量結(jié)果與健康對(duì)照組存在顯著差異(P＜0.05)。由于過(guò)度活動(dòng)，1例MHE患者和1名健康人的MRI數(shù)據(jù)被排除。因此，最終的數(shù)據(jù)分析來(lái)源于23例MHE患者，49例non-HE患者和72名健康人。

2.2 DMN相關(guān)結(jié)果及功能連接差異DMN主要包括MPFC，PCC/楔前葉(precuneus,PCUN)，IPL，雙側(cè)顳下回(inferior temporal gyrus，ITG)/顳中回(medial temporal gyrus,MTG)，雙側(cè)海馬旁回(parahippocampal gyrus,PHG)及額上回(superior frontal gyrus,SFG)。ANOVA結(jié)果表明DMN中的5個(gè)腦區(qū)之間的功能連接存在具有顯著性差異：MPFC，PCC/PCUN，左側(cè)顳極(temporal pole,TP)，雙側(cè)PHG。與HC組相比，MHE和non-HE患者的MPFC,PCC/PCUN和左側(cè)TP，雙側(cè)PHG的DMN連接下降。與non-HE患者相比，MHE患者的MPFC，PCC/PCUN和右側(cè)PHG的DMN連接性下降(見(jiàn)圖1)。皮爾森相關(guān)分析揭示MHE患者的NCT-A分?jǐn)?shù)與DMN中MPFC、PCC/PCUN和右側(cè)PHG的連接度呈負(fù)相關(guān)；DST分?jǐn)?shù)與右側(cè)PHG的連接度呈正相關(guān)。

圖1 DMN功能連接組間差異圖。與健康對(duì)照組相比，MHE和non-HE患者的MPFC，PCC/PCUN和TP，雙側(cè)PHG的DMN功能連接明顯下降。與non-HE患者相比，MHE患者的MPFC,PCC/PCUN和右側(cè)PHG的DMN連接降低。

圖2 診斷輕微型肝性腦病各腦區(qū)DMN功能連接的受試者工作特征曲線分析。ROC分析表明以下三個(gè)腦區(qū)：MPFC，右側(cè)PHG，PCC/PCUN功能連接度改變能從non-HE患者中區(qū)分出MHE。在這三個(gè)腦區(qū)中，MPFC早期診斷MHE最佳（AUC=0.814），敏感性為82.0%，特異性為70.6%。右側(cè)PHG和PCC/PCUN的敏感性分別為75.2%，61.5%，特異性分別為62.0%，50.4%。

2.3 ROC分析結(jié)果ROC分析表明DMN中以下三個(gè)腦區(qū)：MPFC，PCC/PCUN，右側(cè)PHG之間功能連接度改變能從肝硬化患者中區(qū)分出MHE(P＜0.05)(見(jiàn)圖2)。在這三個(gè)腦區(qū)中，MPFC的功能連接性降低對(duì)于診斷MHE最可靠(曲線下面積0.884，連接度的切點(diǎn)值為0.520)，敏感性為81.5%，特異性為70.4%。右側(cè)PHG和PCC/PCUN的敏感性分別為79.3%，64.5%，特異性分別為64.6%，52.2%。

3 討 論

近年來(lái)神經(jīng)影像學(xué)研究發(fā)展迅速，PET及腦功能磁共振成像研究均發(fā)現(xiàn)了MHE患者某些與注意等認(rèn)知有關(guān)的腦區(qū)存在不同程度的功能異常，證實(shí)了MHE患者大腦確實(shí)存在不同程度的功能損害，而大腦DMN的改變可能與MHE患者出現(xiàn)的神經(jīng)精神改變及認(rèn)知功能改變存在一定關(guān)系，也是近來(lái)fMRI研究的熱點(diǎn)。DMN主要負(fù)責(zé)大腦監(jiān)測(cè)內(nèi)外環(huán)境、自我內(nèi)省、提取情景記憶、情緒加工、維持覺(jué)知等功能，直接影響著人們的心理活動(dòng)[4]。既往數(shù)據(jù)提示DMN中幾個(gè)重要的腦區(qū)的損傷與MHE患者的定向、覺(jué)醒等表現(xiàn)異常有關(guān)[5]。Zhang等首次報(bào)道肝性腦病患者DMN腦區(qū)間功能連接性下降[6-7]；Chen等利用獨(dú)立成分分析(independent component analysis，ICA)，表明DMN功能連接從non-HE發(fā)展為MHE的過(guò)程中有逐漸下降的趨勢(shì)[8]；我們的研究發(fā)現(xiàn)肝硬化患者DMN功能連接降低的腦區(qū)與以往研究基本一致。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)DMN腦區(qū)間功能連接性破壞與患者神經(jīng)心理功能部分相關(guān)[9]，由此推測(cè)DMN腦區(qū)間連接度可能有助于區(qū)分non-HE患者與MHE患者。

本研究中一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是從健康人到non-HE并發(fā)展為MHE患者過(guò)程中，DMN的3個(gè)關(guān)鍵位點(diǎn)：MPFC，PCC/PCUN，右側(cè)PHG的功能連接出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。MPFC與社會(huì)認(rèn)知過(guò)程如做決定，自律等相關(guān)，而且與工作記憶密切相關(guān)，它是人進(jìn)行復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)如學(xué)習(xí)、計(jì)劃、推理、理解時(shí)做臨時(shí)的信息儲(chǔ)存和操作，輕微肝性腦病患者出現(xiàn)記憶下降、學(xué)習(xí)能力降低、神經(jīng)心理測(cè)試低于正常值可能與此有關(guān)；而PCC/PCUN是DMN的一個(gè)重要的整合節(jié)點(diǎn)，DMN中的PCUN與自身意識(shí)，自我中心的精神意象，情景記憶的提取密切相關(guān)，PCC是全腦皮層結(jié)構(gòu)的中心結(jié)點(diǎn)，而MPFC與認(rèn)知功能相關(guān)并可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)情緒加工過(guò)程[10]。右側(cè)PHG在短期記憶恢復(fù)中起著關(guān)鍵作用, 這些腦區(qū)的受損可能與肝性腦病患者認(rèn)知障礙(注意、工作記憶、執(zhí)行能力等)相關(guān)。在non-HE組與HC組比較結(jié)果中我們也發(fā)現(xiàn)一些腦區(qū)功能連接有降低，這些DMN腦區(qū)功能連接的減低可能是肝硬化患者認(rèn)知損傷的基礎(chǔ)，另一重要發(fā)現(xiàn)是上述提及的3個(gè)DMN腦區(qū)能從肝硬化患者中區(qū)分出MHE，而MPFC的敏感度和特異度最高，提示可能與額葉皮質(zhì)下環(huán)路損傷相關(guān)。早期診斷和干預(yù)MHE以預(yù)防神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)性損傷，提高肝硬化患者的生活質(zhì)量和延長(zhǎng)壽命極其重要；而我們發(fā)現(xiàn)的DMN中MPFC功能連接異常能為早期客觀診斷MHE提供了一種影像學(xué)方法。而NCT-A試驗(yàn)得分與DMN中MPFC、PCC/PCUN和右側(cè)PHG的連接度呈負(fù)相關(guān)；DST分?jǐn)?shù)與右側(cè)PHG的連接度呈正相關(guān)。