管伶娜，劉良卿，許建興

（江蘇大學(xué)附屬武進(jìn)醫(yī)院/徐州醫(yī)科大學(xué)武進(jìn)臨床學(xué)院放射科，江蘇 213002）

急性橋腦梗死是較常見的腦血管疾病[1],多數(shù)患者出現(xiàn)認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能障礙,病死率及致殘率較高,預(yù)后較差。研究急性橋腦梗死的發(fā)生機(jī)制及其發(fā)生發(fā)展規(guī)律,有助于為臨床治療方案的制定提供依據(jù)。急性橋腦梗死后激活腦組織許多修復(fù)途徑,最主要的是細(xì)胞組織修復(fù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。靜息態(tài)功能磁共振（resting state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI）是一種無創(chuàng)安全、簡便易行的神經(jīng)影像學(xué)方法,為研究人腦功能連接及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供非常有價(jià)值的數(shù)據(jù),而且還衍生出大量后處理分析方法,其中低頻振幅（ampltitude of low-frequency fluctuation,ALFF）和度中心度（degree centrality,DC）應(yīng)用較多,可用于觀察大腦自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)和功能連接程度[2]。ALFF 可反映腦神經(jīng)元自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的強(qiáng)弱,廣泛用于重度抑郁癥、阿爾茨海默病等疾病以及早產(chǎn)兒研究[3-6]。DC 是基于體素水平體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)屬性的分析方法,刻畫節(jié)點(diǎn)的中心程度,反映腦網(wǎng)絡(luò)中信息流通的屬性[7],已廣泛用于研究患者腦網(wǎng)絡(luò)屬性的改變[8-9]。本文選擇我院2018 年6 月—2019 年12 月確診的急性橋腦梗死患者30 例,研究靜息狀態(tài)下患者DC和ALFF 的變化特點(diǎn),探討rs-fMRI 是否能為研究急性橋腦梗死后腦網(wǎng)絡(luò)功能的改變提供新的思路,從而為臨床康復(fù)治療提供幫助。

1 資料與方法

1.1 一般資料 急性橋腦梗死患者30 例為急性橋腦梗死組,其中女性12 例,男性18 例,平均年齡64.3±8.9 歲,美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（the nation institutes of health stroke scale,NIHSS）評(píng)分4.2±1.6 分。納入標(biāo)準(zhǔn):（1）首次橋腦單發(fā)急性病灶,發(fā)病7 天內(nèi)經(jīng)MR 及臨床確診;（2）NIHSS 評(píng)分≤14 分;（3）MR 檢查無其他部位腦梗死灶、軟化灶及腦實(shí)質(zhì)病變;（4）自愿參加本研究。招募健康志愿者30 例為對(duì)照組,其中女性19 例,男性11 例,平均年齡63.1±9.3 歲。本研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

1.2 方法 采用西門子Avanto 1.5 T 磁共振系統(tǒng),8通道頭顱線圈,掃描時(shí)被檢查者配帶耳塞,安靜仰臥于掃描床上,清醒、閉眼、頭部固定,不執(zhí)行任何特定的認(rèn)知任務(wù),不做動(dòng)作和思維活動(dòng)。靜息態(tài)fMRI 采用平面回波序列（EPI）,參數(shù)如下:FOV24 cm×24 cm,矩陣64×24,TR 2 000 ms,TE 40 ms,層厚6.0 mm,間距1.2 mm,翻轉(zhuǎn)角90°,激勵(lì)次數(shù)為1。共采集180個(gè)時(shí)間點(diǎn),每個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲取18 層軸位圖像,掃描時(shí)間為360 s。所有受試者均行頭顱常規(guī)MRI 掃描以除外腦內(nèi)其他疾病。

獲得原始數(shù)據(jù)后在Matlab 平臺(tái)上應(yīng)用DPARSF軟件將DICOM 格式轉(zhuǎn)換為NIFTI 格式,去除功能成像前10 個(gè)時(shí)間點(diǎn),再進(jìn)行時(shí)間矯正、頭動(dòng)矯正以及空間對(duì)齊。應(yīng)用3 mm×3 mm×3 mm 重采樣,在蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所（MNI）標(biāo)準(zhǔn)空間進(jìn)行6 mm 高斯核平滑,對(duì)圖像進(jìn)行（0.01 Hz ＜f＜0.1 Hz）帶通濾波,去線性漂移,選擇頭動(dòng)平移≤3 mm、旋轉(zhuǎn)≤3°的圖像進(jìn)入后續(xù)分析。

1.3 ALFF 值和DC 值計(jì)算 ALFF 值:利用DPARSF軟件對(duì)0.01～0.10 Hz 信號(hào)的功率譜進(jìn)行開方,完成ALFF 計(jì)算,然后進(jìn)行費(fèi)舍爾Z 值轉(zhuǎn)換（Fisher Zscore）,得到Z 值化加權(quán)ALFF 值腦圖。DC 值:利用DPARSF 軟件計(jì)算任意體素間的功能連接,閾值r=0.4,計(jì)算每個(gè)體素相關(guān)性權(quán)重的DC 值,再除以全腦DC 平均值得到標(biāo)準(zhǔn)化DC 值,然后進(jìn)行費(fèi)舍爾Z 值轉(zhuǎn)換,得到Z 值化加權(quán)DC 值腦圖。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用REST 軟件包,采用兩獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)對(duì)兩組標(biāo)準(zhǔn)化后的ALFF 值腦圖及DC值腦圖進(jìn)行差異性比較,并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行Alphaism矯正,閾值設(shè)置為P＜0.05,體素體積≥228 mm3,最后將結(jié)果圖疊加到MRIcron 看圖軟件的標(biāo)準(zhǔn)腦結(jié)構(gòu)模板2（Colin Holmes2,Ch2 模板）上進(jìn)行查看。

2 結(jié)果

2.1 兩組腦區(qū)ALFF 值比較 急性橋腦梗死組左前額葉、左小腦后葉和右小腦后葉ALFF 值低于對(duì)照組相應(yīng)區(qū)域,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 急性橋腦梗死組較對(duì)照組ALFF 值變化的腦區(qū)

2.2 兩組腦區(qū)DC 值比較 急性橋腦梗死組左小腦后葉DC 值低于對(duì)照組,右前額葉及右頂葉DC 值高于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 急性橋腦梗死組較對(duì)照組DC 值變化的腦區(qū)

2.3 兩組ALFF 樣本差異效果圖 將兩組ALFF 樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果圖疊加在Ch2 模板上,可見藍(lán)色區(qū)域?yàn)樽髠?cè)前額葉、左側(cè)小腦后葉及右側(cè)小腦后葉,表明急性橋腦梗死患者這些腦區(qū)的腦神經(jīng)自發(fā)活動(dòng)低于對(duì)照組。見圖1。

圖1 急性橋腦梗死組較對(duì)照組ALFF 值變化的腦區(qū)

2.4 兩組DC 樣本差異效果圖 將兩組DC 樣本t檢驗(yàn)結(jié)果圖疊加在Ch2 模板上,可見紅色區(qū)域?yàn)橛仪邦~葉及右頂葉,表明急性橋腦梗死組患者這些腦區(qū)代謝功能活躍,腦網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度及完整性增加,見圖2;藍(lán)色為左小腦后葉,表明急性橋腦梗死患者該腦區(qū)腦網(wǎng)絡(luò)連接速度及完整性有所下降,信息利用率降低,見圖2。

3 討論

橋腦是上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)[10],內(nèi)含有大量交錯(cuò)的神經(jīng)纖維,位于脊髓和間腦之間,是傳遞大腦皮層信息的中轉(zhuǎn)站,因此橋腦梗死灶雖然距離大腦功能皮層區(qū)較遠(yuǎn),但患者仍可出現(xiàn)昏迷、偏癱、語言障礙甚至癱瘓等大腦皮層功能受損的多樣化臨床表現(xiàn)[11-13]。

本研究結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,急性橋腦梗死組雙側(cè)小腦后葉ALFF 值及左側(cè)小腦后葉DC 值減低,表明小腦后葉參與大腦認(rèn)知功能活動(dòng),與有關(guān)報(bào)道指出的小腦后葉Crus1 和Crus2 分別與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)（defauct mode network,DMN）和額頂網(wǎng)絡(luò)（frontoparietal network,FPN）存在交互關(guān)系相一致[14]。這可能是由于急性橋腦梗死后雙側(cè)小腦后葉神經(jīng)元活動(dòng)程度降低,合并左側(cè)小腦后葉節(jié)點(diǎn)屬性改變,引起網(wǎng)絡(luò)功能紊亂,從而導(dǎo)致患者認(rèn)知功能障礙。

前額葉屬于腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò),在腦網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位,對(duì)大腦認(rèn)知活動(dòng)和認(rèn)知能力具有重大影響[15-17]。本研究發(fā)現(xiàn),急性橋腦梗死組患者左側(cè)前額葉ALFF值減低,提示該腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)減弱,導(dǎo)致DMN 功能改變,大腦覺醒閾值升高,這可能是患者出現(xiàn)肢體乏力和反應(yīng)遲鈍等臨床表現(xiàn)的主要原因。而急性橋腦梗死組右側(cè)前額葉DC 值增高,提示該腦區(qū)自身連接功能增強(qiáng),可能是為了代償神經(jīng)元活動(dòng)減低,在短期內(nèi)維持大腦部分功能,如大腦的覺醒狀態(tài)和反應(yīng)速度。

本研究顯示,急性橋腦梗死組右側(cè)頂葉DC 值也增高,這可能是機(jī)體為了防止患者進(jìn)入昏迷狀態(tài),增強(qiáng)右側(cè)頂葉的中心地位,使其功能連接增多,代償性增加信息流通。表明腦梗死后不僅損傷部分的腦神經(jīng)元活動(dòng)能力發(fā)生改變,同時(shí)也影響腦網(wǎng)絡(luò)之間的功能連接。

本研究發(fā)現(xiàn)急性橋腦梗死后左側(cè)前額葉及雙側(cè)小腦后葉Crus1 的ALFF 值降低,提示梗死后該腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)減弱,引起大腦DMN 相關(guān)腦區(qū)腦網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)性改變,可能是梗死直接損傷腦組織導(dǎo)致神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)至遠(yuǎn)隔區(qū)域減少;右側(cè)小腦后葉Crus2 的ALFF 值降低,提示梗死后部分神經(jīng)沖動(dòng)未能傳導(dǎo)至右側(cè)小腦Crus2,影響了大腦FPN 網(wǎng)絡(luò)。急性橋腦梗死后左小腦后葉DC 值降低,右前額葉及右頂葉DC值升高,提示左側(cè)小腦后葉的節(jié)點(diǎn)屬性發(fā)生改變,中心程度降低,連接功能減弱,而右側(cè)前額葉及右側(cè)頂葉為了代償受損腦區(qū)與認(rèn)知相關(guān)的FPN 和DMN 功能,提高了自身在功能連接中的中心地位,與有關(guān)報(bào)道符合[18]。

綜上所述,本研究應(yīng)用神經(jīng)影像學(xué)新技術(shù)rsfMRI,選擇ALFF 和DC 處理方法對(duì)急性橋腦梗死患者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和神經(jīng)元活動(dòng)度研究,顯示急性橋腦梗死患者在靜息狀態(tài)下大腦功能活動(dòng)發(fā)生改變,DC 和ALFF 分析方法是研究腦功能和腦網(wǎng)絡(luò)屬性改變的新途徑。