王田堯 魏春曉 劉永康 劉 軍*

研究顯示大部分輕度腦外傷（mild traumatic brain injury，mTBI）患者在受傷后一周內(nèi)存在一定程度的認(rèn)知和情感功能的異常，部分患者的癥狀可以持續(xù)3～6個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間，而臨床目前依舊缺乏可靠的檢測(cè)手段來(lái)明確診斷以及預(yù)測(cè)患者臨床轉(zhuǎn)歸。

靜息態(tài)腦功能成像（resting-state functional MRI，rsfMRI）作為無(wú)創(chuàng)性研究手段，通過(guò)顯示靜息狀態(tài)下腦內(nèi)不同功能區(qū)之間的功能連接模式的變化來(lái)反映人類的認(rèn)知和行為變化，在各種精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病中得到了廣泛應(yīng)用。區(qū)域一致性（regional homogeneity，ReHo）作為測(cè)量局部活動(dòng)模式的指標(biāo)，ReHo假設(shè)自發(fā)給定體素的神經(jīng)活動(dòng)與其相鄰的體素類似，是一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，不需要事先提供感興趣區(qū)域，所以具有良好的可重復(fù)性。作為局部短距離連通的測(cè)量指標(biāo)，ReHo可以被用來(lái)測(cè)量mTBI導(dǎo)致的局部區(qū)域損傷。最近的研究顯示ReHo在諸如阿爾茨海默病、帕金森病及抑郁癥等許多疾病的診斷中都有較好的應(yīng)用[1-2]。

已有研究顯示靜息態(tài)功能成像在評(píng)估急性期mTBI患者腦損傷的病理生理方面有著極其重要的作用，急性期出現(xiàn)的腦功能連接異常與患者臨床癥狀的持續(xù)性可能存在一定的聯(lián)系[3]。本研究旨在檢測(cè)mTBI患者在創(chuàng)傷早期（創(chuàng)傷后3天內(nèi)）的腦功能網(wǎng)絡(luò)連接的異常。

方 法

1.資料

本研究包括47例早期（創(chuàng)傷后3天內(nèi)）mTBI患者（男性31例，女性15例，平均年齡30.04±6.82歲）和37例年齡、性別相匹配的健康志愿者（男性20例，女性15例，平均年齡31.41±8.67歲）。mTBI診斷依據(jù)1993年美國(guó)康復(fù)醫(yī)療協(xié)會(huì)（American Congress of Rehabilitation Medicine，ACRM）制定的標(biāo)準(zhǔn)[4]。mTBI患者的入組標(biāo)準(zhǔn)：①創(chuàng)傷后應(yīng)該在1周內(nèi)，最好24小時(shí)或48小時(shí)以內(nèi)；②GSC評(píng)分13～15分；③意識(shí)喪失（LOC）＜30分鐘；④創(chuàng)傷后失憶（PTA）＜24小時(shí)。mTBI患者的排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往有耳部手術(shù)史、頭部外傷史；②神經(jīng)發(fā)育或神經(jīng)方面障礙（癡呆癥或精神錯(cuò)亂），心理疾??；③妊娠；④缺血性和出血性腦卒中；⑤30天內(nèi)違禁藥物服用史；⑥尿毒癥，肝硬化，心力衰竭，肺水腫，凝血功能障礙，腎功能不全；⑦活體植入物（如鐵，耳蝸植入物，血管夾等）以及心臟起搏器等MRI檢查禁忌物；⑧病人送抵醫(yī)院前已接受心肺復(fù)蘇；⑨常規(guī)顱腦CT有異常表現(xiàn)。

2.圖像采集與分析

2.1 圖像采集：所有的圖像采集于Philips Achieva 3.0T TX MRI scanner，采集序列包含DWI、3D-T1WI MPRAGE（TR/TE =8.2ms/3.5ms；flip angle=8degree；resolution=1mm×1mm×1mm。slice thickness=1mm，voxel size=1mm×1mm，F(xiàn)OV=256mm×256mm）、以及靜息態(tài)血氧飽和 成 像（TR/TE=1500/35，flip angle=90，resolution=3.75mm×3.75mm×5mm。sl°ice thickness=5mm，voxel size=3.75mm×3.75 mm，F(xiàn)OV=240mm×240mm，matrix 64×64，dyn=210，total acquisition time is 5.35minutes）。在圖像采集期間所有被試者被要求睜眼，保持身體靜止以及盡量不思考問(wèn)題。

2.2 數(shù)據(jù)分析：基于MATLAB 2013b平臺(tái)和SPM8工具包，采用由北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的DPARSF（v2.3）批處理工具包下對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。步驟如下：①去除功能像掃描前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)；②層面內(nèi)時(shí)間校正；③頭顱運(yùn)動(dòng)校正；④空間標(biāo)準(zhǔn)化；⑤平滑處理；⑥去線性飄移；⑦頻域?yàn)V波。對(duì)低頻振蕩0.01～0.08Hz頻帶計(jì)算腦功能信號(hào)的功率并進(jìn)行開(kāi)方，得到腦功能低頻振蕩幅度值（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）和比率低頻振幅值（fraction amplitude of low frequency fluctuation，fALFF）。在數(shù)據(jù)計(jì)算第⑤步前直接計(jì)算ReHo圖，即計(jì)算每個(gè)體素的肯德?tīng)柡椭C系數(shù) （Kendall's coefficient of concordance，KCC），腦內(nèi)每個(gè)體素與其周圍相鄰的體素在時(shí)間序列上的一致性。

3.統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)mTBI組和正常對(duì)照組的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樣本t檢驗(yàn)（P＜0.05，連續(xù)體素＞228），獲得兩組間腦激活區(qū)的ALFF、fALFF及ReHo差異t圖，利用REST工具包報(bào)告體素值有顯著性差異的區(qū)域所在的解剖位置、坐標(biāo)（MNI 坐標(biāo)）及激活強(qiáng)度（t值）。

結(jié) 果

圖1 ReHo腦網(wǎng)絡(luò)連接。紅色區(qū)域?yàn)楣δ苓B接增強(qiáng)，藍(lán)色為功能連接減弱；圖2 ALFF腦網(wǎng)絡(luò)連接。紅色區(qū)域?yàn)楣δ苓B接增強(qiáng)，藍(lán)色為功能連接減弱；圖3 fALFF腦網(wǎng)絡(luò)連接。紅色區(qū)域?yàn)楣δ苓B接增強(qiáng)，藍(lán)色為功能連接減弱。

表1 mTBI組較健康對(duì)照組靜息態(tài)腦激活網(wǎng)絡(luò)改變

急性期輕度腦外傷患者較健康對(duì)照組出現(xiàn)左側(cè)顳中回、顳下回、中央前（后）回、舌回的不同程度的局部一致性腦功能連接減弱。在右側(cè)海馬及海馬旁回和左側(cè)運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)出現(xiàn)局部一致性腦功能連接增強(qiáng)（圖1～3及表1）。

討 論

由于臨床常規(guī)CT、MRI檢查的局限性，mTBI在臨床很容易被忽視。實(shí)際上mTBI患者也同樣存在不同程度的腦組織結(jié)構(gòu)和功能的微損傷，正因?yàn)榇嬖谶@些損傷或可解釋患者出現(xiàn)甚至長(zhǎng)期存在的神經(jīng)生理功能及認(rèn)知功能損傷的癥狀。在我們前期研究中發(fā)現(xiàn)該組早期mTBI患者已經(jīng)存在雙側(cè)額葉的彌散FA顯著性減低，提示他們存在特定的解剖結(jié)構(gòu)損傷[5]。本研究采用靜息態(tài)功能磁共振成像探究早期mTBI患者的腦組織功能連接改變的基礎(chǔ)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該組早期mTBI患者在左側(cè)顳葉、左側(cè)中央前、后回、右側(cè)邊緣葉以及左側(cè)運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)腦功能連接出現(xiàn)顯著的異常，這些損傷和患者的臨床癥狀之間存在一定的相關(guān)性，為進(jìn)一步深入解釋和評(píng)估m(xù)TBI患者的臨床轉(zhuǎn)歸提供了一定的理論依據(jù)。

本研究中一個(gè)ReHo減低的cluster跨越了左側(cè)中央前、后回。而此處被認(rèn)為是感覺(jué)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分[3，6]，中央前回作為初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的重要構(gòu)成部分，與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和執(zhí)行相關(guān)，而中央后回是初級(jí)觸覺(jué)感覺(jué)皮質(zhì)，主要接受機(jī)體觸覺(jué)感覺(jué)。在Elena的TBI研究中發(fā)現(xiàn)感覺(jué)網(wǎng)絡(luò)連接的增加可能與注意障礙呈正相關(guān)[7]，而感覺(jué)網(wǎng)絡(luò)連接減弱可能與運(yùn)動(dòng)的計(jì)劃和執(zhí)行能力減低相關(guān)[3，8]。在本組被試中該區(qū)域的ReHo減低可能提示患者的計(jì)劃和執(zhí)行運(yùn)動(dòng)功能受到一定的損傷。

另外一個(gè)ReHo減低的cluster位于右側(cè)海馬和海馬旁回。海馬結(jié)構(gòu)對(duì)于情緒記憶至關(guān)重要，其涉及到機(jī)體的記憶編碼和檢索[9]。此外海馬和海馬旁回也是腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。在TBI后出現(xiàn)記憶和認(rèn)知障礙的患者人群研究中大量的證據(jù)提到海馬結(jié)構(gòu)的萎縮，同樣顳葉由于位于大腦表面鄰近顱骨，在中度至重度TBI后通常也出現(xiàn)顯著的萎縮[10-12]。而這些改變?cè)趍TBI研究中，目前文獻(xiàn)支持較少。在Bigler等的mTBI研究中提到了海馬功能網(wǎng)絡(luò)連接受損[10，12-13]。本研究中出現(xiàn)右側(cè)海馬及海馬旁回區(qū)域的ReHo增加可能提示患者出現(xiàn)記憶受損后右側(cè)海馬區(qū)域?qū)τ谟洃浀拇鷥斪饔谩?/p>

運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)是位于大腦半球內(nèi)側(cè)面的主要與運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的區(qū)域，與運(yùn)動(dòng)的計(jì)劃有關(guān)，其主要參與機(jī)體自身產(chǎn)生和控制的運(yùn)動(dòng)，而不是外界刺激下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。例如運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)參與從記憶中產(chǎn)生的序列運(yùn)動(dòng)[14]。在Chandler的研究中發(fā)現(xiàn)mTBI患者中出現(xiàn)記憶障礙的人群在運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)出現(xiàn)功能連接增加[15]。本組研究中同樣出現(xiàn)了左側(cè)運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)的ReHo增加，提示可能與記憶障礙相關(guān)。

雖然這些ReHo的變化與mTBI后的病理生理機(jī)制的關(guān)聯(lián)尚未完全闡明，但一部分區(qū)域的ReHo變化卻可以解釋mTBI引起的機(jī)體功能異常[3]。因此這種可能的相關(guān)性值得進(jìn)一步探究。

我們認(rèn)為臨床的常規(guī)CT/MRI檢查對(duì)于mTBI的診斷幫助十分有限，而在患者有一定的臨床癥狀前提下，功能磁共振檢查十分必要。功能磁共振對(duì)于mTBI患者的臨床癥狀以及轉(zhuǎn)歸的解釋十分有幫助。

本研究依然存在一定的局限性，首先被試樣本量比較小，受限于mTBI患者的來(lái)源多樣性，所以部分研究結(jié)果不一定具有可重復(fù)性，而更大樣本的研究可以減低這些因素對(duì)于結(jié)果的影響。另外受限于條件，這組mTBI患者中被試缺失了部分認(rèn)知功能評(píng)估，故認(rèn)知功能的統(tǒng)計(jì)結(jié)果并未納入本次研究結(jié)論中。接下來(lái)的工作，我們會(huì)重點(diǎn)觀察這些被試的長(zhǎng)期隨訪的臨床轉(zhuǎn)歸情況，并且納入彌散張量成像研究結(jié)果，來(lái)進(jìn)一步探究mTBI后腦解剖結(jié)構(gòu)和功能連接的改變。

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