楊旭宏，黃雪瑩，劉文瀟，王明磊，葛鑫，張偉，黨佩，丁向春，王曉東，4*

肝性腦病(hepatic encephalopathy，HE)是急慢性肝功能不全患者常見(jiàn)而嚴(yán)重的并發(fā)癥，而輕微型肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy，MHE)是肝性腦病最早、最輕微的表現(xiàn)形式，患者無(wú)明顯意識(shí)障礙，僅表現(xiàn)為輕度認(rèn)知功能障礙[1-2]，臨床癥狀或體征不典型，往往通過(guò)神經(jīng)心理學(xué)或電生理學(xué)檢查才可以發(fā)現(xiàn)[3]，但其會(huì)引起一過(guò)性輕度認(rèn)知功能損害，增加了患者發(fā)生各種意外及職業(yè)殘疾的風(fēng)險(xiǎn)[4]，如不進(jìn)行有效治療，MHE 的患者可明顯增加肝性腦病的發(fā)生率和病死率[5]。因此，對(duì)MHE 患者及時(shí)診斷與治療，對(duì)改善患者預(yù)后具有非常重要的價(jià)值，但其神經(jīng)影像機(jī)制及影響因素尚不明確。

靜息態(tài)功能磁共振成像(resting state functional magnetic resonance imaging，fMRI)是一種無(wú)創(chuàng)的影像學(xué)檢查方法，將血紅蛋白作為內(nèi)源性對(duì)比劑，利用神經(jīng)元活動(dòng)發(fā)生變化時(shí)引起含氧血紅蛋白的增加和脫氧血紅蛋白的減少而成像的一種無(wú)創(chuàng)技術(shù)[6]，是研究腦認(rèn)知功能的主要影像學(xué)技術(shù)。目前，關(guān)于fMRI分析方法有很多，其中局部一致性(regional homogeneity，ReHo)分析可以繪制大腦的區(qū)域活動(dòng)水平[7]，能夠反映局部神經(jīng)元活動(dòng)水平的一致性[8]，ReHo增高代表局部腦神經(jīng)元活動(dòng)一致性增強(qiáng)，反之則減弱。既往已有學(xué)者利用fMRI 探究MHE 患者腦神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)[9]，但患者病因混雜，不同病因的肝硬化對(duì)腦功能改變有不同的影響[10]，此外，對(duì)于沒(méi)有MHE 的肝硬化患者的局部腦活動(dòng)一致性和認(rèn)知障礙之間的關(guān)系報(bào)道較少。因此，本研究收集乙肝后伴發(fā)MHE的肝硬化患者結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)量表評(píng)分，旨在探討MHE 患者腦區(qū)神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)的一致性，為進(jìn)一步闡明MHE的病理生理機(jī)制提供神經(jīng)影像學(xué)證據(jù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究獲得寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)科研倫理審查委員會(huì)批準(zhǔn)同意(批準(zhǔn)文號(hào)：KYLL-2021-841)。前瞻性納入2020 年10 月至2021 年10 月收住寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院感染疾病科經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢查、影像學(xué)檢查確診為乙肝后肝硬化患者58 例[11]，和同期招募性別、年齡、受教育程度相匹配的35 例健康志愿者(healthy control, HC)作為健康對(duì)照組。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)既往神經(jīng)系統(tǒng)疾病史；(2)既往有腦實(shí)質(zhì)病史(腦腫瘤、腦卒中、腦外傷及大范圍脫髓鞘改變等)；(3)既往有藥物性肝損害；(4)存在MRI 檢查禁忌；(5)由于視力、受教育程度等原因無(wú)法完成神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試或蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Montreal Cognitive Assessment，MoCA)。所有受試者實(shí)驗(yàn)前均被告知研究相關(guān)內(nèi)容并簽署知情同意書(shū)。

所有受試者在安靜且光照充足的房間內(nèi)完成數(shù)字連接試驗(yàn)A (Number Connection Test-A，NCT-A)和數(shù)字符號(hào)試驗(yàn)(Digital Symbol Test，DST)，最后由同一位醫(yī)師進(jìn)行評(píng)定。根據(jù)第11屆世界胃腸病工作組大會(huì)報(bào)告NCT-A及DST兩項(xiàng)測(cè)試結(jié)果均為陽(yáng)性者納入MHE組[12]，NCT-A及DST陽(yáng)性范圍是根據(jù)Li等[13]制訂出的符合中國(guó)的評(píng)分范圍。

1.2 儀器與方法

采用GE Architect 3.0 T MR掃描儀和48通道頭顱線圈先行常規(guī)MRI [T1 液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR)和T2加權(quán)成像(T2 weighted imaging，T2WI)]掃描排除腦實(shí)質(zhì)病變。掃描時(shí)囑咐閉眼平靜呼吸，使用頭部固定器固定頭部。MRI 掃描包括T1 FlAIR (TR/TE=2000 ms/20 ms)，T2WI(TR/TE=4000 ms/107 ms)，層厚6 mm，層間距1 mm，視野250 mm×250 mm。靜息態(tài)血氧水平依賴功能磁共振成像(blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI)檢查采用Ax BOLD rest 36sl序列，TR=2000 ms，TE=30 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 250 mm×250 mm, 矩陣64×64,層數(shù)35,層厚3.6 mm, 掃描動(dòng)態(tài)180次，掃描時(shí)間6 min。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

采集后的原始圖像在Matlab 2012a 使用靜息態(tài)腦影像數(shù)據(jù)處理與分析工具(DPARSF_V4.5,http://www.restfmri.net)和spm 8 進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程由軟件自動(dòng)處理校正，具體處理步驟參考Yan等[14]處理過(guò)程，步驟如下：(1)剔除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以排除開(kāi)始掃描時(shí)由于患者頭動(dòng)或磁場(chǎng)不均勻的影響；(2)時(shí)間校正：將每個(gè)人不同時(shí)間點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正；(3)頭動(dòng)校正：將平移大于2.0 mm或旋轉(zhuǎn)2.0°的圖像剔除；(4) 將圖像進(jìn)行MNI (Montreal Neurological Institute)空間配準(zhǔn)；(5)將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行去線性漂移和濾波(0.01～0.08 Hz)處理，以減少生理性噪音的影響，提高圖像的信噪比。

ReHo 參數(shù)的計(jì)算：ReHo 圖像采用肯德?tīng)柡椭C系數(shù)(Kendall's coefficient concordance，KCC) (也稱為ReHo 值)衡量某一體素與其周圍若干體素的相似性，間接反映腦神經(jīng)元活動(dòng)的同步性[15]。ReHo 參數(shù)的計(jì)算是基于每一個(gè)體素與其鄰近26個(gè)體素在時(shí)間序列上的同步性，取得每一個(gè)受試者的ReHo圖，為獲得標(biāo)準(zhǔn)化的ReHo 值，將單個(gè)體素的ReHo 值除以全腦ReHo值的平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)數(shù)資料用(%)表示，使用卡方檢驗(yàn)比較組間差異；采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)方法對(duì)所有計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。對(duì)于三組受試者的MoCA、NCT-A 和DST 評(píng)分的組間差異比較，采用兩兩受試者之間的兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；對(duì)于性別和受教育程度的組間差異比較，采用三樣本間的單因素方差分析比較(年齡、受教育程度方差齊)，使用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。結(jié)果均以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

使用fMRI 數(shù)據(jù)處理工具助手(DPARSF_V4.5,http://www.restfmri.net)和spm 8[16],分別將3 組受試者的ReHo 腦圖采用雙樣本t檢驗(yàn)方法分析出ReHo 存在差異的腦區(qū)，并將性別、年齡、受教育程度作為斜變量進(jìn)行回歸，采用Alphasim 法對(duì)P值進(jìn)行校正。使用spm 8 軟件提取差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的ReHo腦區(qū)(以P＜0.05和最小激活團(tuán)簇＞17個(gè)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)。采用相關(guān)分析方法分析MHE 組腦區(qū)平均ReHo 值與MoCA 評(píng)分的相關(guān)性并找出存在相關(guān)性的腦區(qū)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究隊(duì)列的特征

所有受試者的一般資料如表1 所示。數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)進(jìn)行頭動(dòng)校正，將平移＞2.0 mm 或轉(zhuǎn)動(dòng)＞2.0°以及圖像質(zhì)量欠佳的受試者剔除。健康對(duì)照組剔除5例，肝硬化組剔除3例，MHE組剔除3例，最終納入健康對(duì)照組30 例、肝硬化組27 例和MHE 組25 例。與健康對(duì)照組和肝硬化組相比，MHE 組DST 和MoCA 評(píng)分降低，NCT-A評(píng)分增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；健康對(duì)照組和肝硬化組NCT-A、DST 和MoCA 評(píng)分及三組受試者的性別、年齡、受教育程度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表1 研究隊(duì)列的一般資料Tab.1 Demographic and physiologic data of studied cohort

2.2 ReHo分析

相比于健康對(duì)照組，MHE 組右側(cè)額中回、右側(cè)顳中回、右側(cè)顳下回及雙側(cè)中央旁小葉ReHo顯著降低，左側(cè)楔前葉ReHo 升高；與肝硬化組相比，MHE 組右側(cè)額中回ReHo 減低，右側(cè)中央后回ReHo 升高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見(jiàn)圖1、表2。

圖1 三組受試者兩兩對(duì)比的ReHo差異腦區(qū)。1A：輕微型肝性腦病組與健康對(duì)照組ReHo差異腦區(qū)；1B：肝硬化組與健康對(duì)照組ReHo差異腦區(qū)；1C：肝硬化組與輕微型肝性腦病組ReHo差異腦區(qū)。Fig. 1 Brain areas with differences in ReHo between 3 groups. 1A: Brain areas with differences in ReHo between the MHE and HC group; 1B: Brain areas with differences in ReHo between the cirrhosis patients and HC group;1C: Brain areas with differences in ReHo between the cirrhosis patients and MHE group.

表2 三組受試者局部一致性存在差異的腦區(qū)Tab.2 Brain regions with abnormal regional homogeneity in three groups

2.3 相關(guān)性分析

相關(guān)分析顯示，MHE 組MoCA 評(píng)分與左側(cè)中央前回、左側(cè)顳上回和部分枕部的平均ReHo 值呈負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，與右側(cè)緣上回的平均ReHo值呈正相關(guān)(P＜0.05)。見(jiàn)圖2。

圖2 輕微型肝性腦病患者局部一致性與蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表評(píng)分相關(guān)腦區(qū)。蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表評(píng)分與輕微型肝性腦病患者左側(cè)中央前回、左側(cè)顳上回和左側(cè)部分枕部的局部一致性值呈負(fù)相關(guān)(藍(lán)色)，與右側(cè)緣上回的ReHo值呈正相關(guān)(紅色)。Fig. 2 Relevant brain regions for ReHo and MoCA scale scores in MHE patients. The MoCA scores negatively correlate with ReHo values in left middle frontal gyrus, left middle temporal gyrus and part of the occipital(blue color), and positively correlate with ReHo values in the right supra-marginal gyms(red color).

3 討論

本次研究我們使用靜息態(tài)功能磁共振成像評(píng)估MHE 患者腦區(qū)ReHo 改變，研究發(fā)現(xiàn)MHE 患者部分腦區(qū)表現(xiàn)出異常的神經(jīng)元活動(dòng)，右側(cè)額中回、右側(cè)顳中回、右側(cè)顳下回和雙側(cè)中央旁小葉ReHo降低，而左側(cè)楔前葉ReHo 升高，同時(shí)我們將MoCA 評(píng)分與腦區(qū)平均ReHo 值做相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，MHE 組MoCA 評(píng)分與左側(cè)中央前回、左側(cè)顳上回及部分枕部的平均ReHo 值呈負(fù)相關(guān)，與右側(cè)緣上回呈正相關(guān)。依此，我們推測(cè)這項(xiàng)研究中觀察到的這些異常結(jié)果可能會(huì)進(jìn)一步提高我們對(duì)MHE患者認(rèn)知功能損害的理解，也間接提示了腦區(qū)ReHo 改變?cè)贛HE 患者認(rèn)知功能損害中的潛在作用，腦區(qū)平均ReHo 值可能與MHE 患者認(rèn)知損害程度有關(guān)。這項(xiàng)研究將為MHE 認(rèn)知障礙的可能發(fā)病機(jī)制提供了神經(jīng)影像學(xué)證據(jù)，并為疾病早期診斷和治療提供依據(jù)。

3.1 肝硬化患者認(rèn)知功能改變

枕中回和顳中回參與視覺(jué)信息處理[17]，中央后回作為感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)，與運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)信息加工有關(guān)[18]。本研究中這些區(qū)域ReHo 的降低可能代表了肝硬化患者視覺(jué)信息處理、視覺(jué)性注意活動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)信息加工等功能障礙，這與Lv 等[19]的研究一致。然而，我們?cè)谘芯窟^(guò)程中發(fā)現(xiàn)肝硬化患者在認(rèn)知量表測(cè)試過(guò)程中并沒(méi)有表現(xiàn)出相應(yīng)的功能缺陷，推測(cè)此時(shí)患者處于認(rèn)知障礙的潛伏期，雖然出現(xiàn)了輕微的功能損害(視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)區(qū)ReHo 減低)，但NCT-A 及DST 量表并不能發(fā)現(xiàn)。我們的研究數(shù)據(jù)也表明肝硬化組與健康對(duì)照組在NCT-A、DST及MoCA評(píng)分方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。McCrea 等[20]也證實(shí)肝硬化患者沒(méi)有任何一般智力、語(yǔ)言或視覺(jué)空間技能的損傷，但可能存在相對(duì)選擇性的功能障礙，該研究與本研究的結(jié)果相符。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)肝硬化組左側(cè)顳下回ReHo 增高，顳下回與視覺(jué)刺激處理有關(guān)[21]。正如先前報(bào)道所說(shuō)ReHo 增加可能與功能的代償有關(guān)[22]，本研究中，該區(qū)域ReHo 的升高可能為肝硬化患者視覺(jué)過(guò)程中的早期受損和代償神經(jīng)機(jī)制提供了證據(jù)，這一解釋與之前的報(bào)道一致[23]，因此，推測(cè)ReHo 的增加可能是肝硬化患者引起的代償表現(xiàn)。

3.2 MHE患者神經(jīng)元活動(dòng)一致性增高

楔前葉作為默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在一系列高度整合任務(wù)中起中心作用。楔前葉ReHo的增高可能會(huì)影響默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的正常功能，既往研究發(fā)現(xiàn)[24]，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)涉及各種認(rèn)知功能，如記憶、視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)注意、運(yùn)動(dòng)活動(dòng)和語(yǔ)言處理。而本研究中MHE患者左側(cè)楔前葉ReHo 增高可能揭示了其參與MHE 患者認(rèn)知功能損害更多的證據(jù)，包括視覺(jué)空間技能、情景記憶提取和自我處理操作[25]。結(jié)合既往研究及本研究結(jié)果，我們推測(cè)楔前葉活動(dòng)異常在MHE 患者認(rèn)知功能損害中具有重要意義。

3.3 MHE患者神經(jīng)元活動(dòng)一致性減低

額中回是接受控制機(jī)體運(yùn)動(dòng)的背側(cè)丘腦腹后外側(cè)核命令的功能區(qū)[26]，中央旁小葉參與下肢的運(yùn)動(dòng)和軀體感覺(jué)[27]。本研究中MHE 組右側(cè)額中回及雙側(cè)中央旁小葉ReHo 降低，運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層區(qū)域ReHo 的降低反映了該區(qū)域局部腦神經(jīng)元活動(dòng)一致性降低，并暗示了其功能缺陷，這與之前的研究一致[19]。除此以外，額葉為大腦功能最發(fā)達(dá)的區(qū)域，與執(zhí)行控制功能、信息的加工、記憶及情緒控制有關(guān)[28]，通過(guò)ReHo分析發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，MHE 組右側(cè)額中回ReHo降低，提示MHE患者額葉功能的損傷是患者出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙的可能之一。以往學(xué)者利用ReHo分析發(fā)現(xiàn)肝硬化合并HE 患者左側(cè)中央后回ReHo 也減低[29]，但本項(xiàng)研究我們并未觀察到該區(qū)域ReHo 的降低，我們推測(cè)在Lin 等[29]的研究中主要以HE 患者為主，而本研究我們僅收集MHE患者，因此，該區(qū)域可能不存在功能缺陷。顳中回與視覺(jué)信息的整合[17]和視覺(jué)空間選擇性注意的調(diào)節(jié)[30]密切相關(guān)，顳下回是腹側(cè)視覺(jué)通路的終站，與視覺(jué)識(shí)別記憶有關(guān)[21]。在本研究中顳中回和顳下回ReHo 降低可能代表MHE 患者視覺(jué)信息處理能力存在功能損害，我們通過(guò)MoCA評(píng)分發(fā)現(xiàn)MHE患者視空間評(píng)分顯著低于健康對(duì)照組，Zhang等[31]通過(guò)對(duì)腦功能連接進(jìn)行多層模塊化算法也證實(shí)MHE患者視覺(jué)關(guān)聯(lián)區(qū)存在功能缺陷。除此之外，值得注意的是我們使用MoCA 評(píng)分評(píng)估MHE 患者認(rèn)知損害的主要方向，它涉及多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域，包括視空間與執(zhí)行功能、注意力與反應(yīng)力、記憶、延遲記憶以及計(jì)算和抽象思維。在MoCA 評(píng)分測(cè)試表現(xiàn)中MHE 患者的視空間功能、反應(yīng)力及記憶力評(píng)分明顯減低，而MoCA評(píng)分測(cè)試成績(jī)與視覺(jué)關(guān)聯(lián)區(qū)(顳下回、顳中回)及控制注意和記憶的異常ReHo 腦區(qū)相似，并且相關(guān)分析顯示，MoCA 評(píng)分測(cè)試成績(jī)與視覺(jué)關(guān)聯(lián)區(qū)(左側(cè)顳上回及部分枕部)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)區(qū)(左側(cè)中央前回)的平均ReHo值呈負(fù)相關(guān)，這可能為MHE患者視空間及運(yùn)動(dòng)功能損害提供了更多的證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)表明，視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層的腦活動(dòng)異?？梢苑从矼HE 患者的神經(jīng)行為缺陷，這與之前的一項(xiàng)研究一致[32]。因此，本研究可能為更好地理解MHE 患者認(rèn)知功能損害的病理生理機(jī)制提供可靠的影像標(biāo)志及治療靶點(diǎn)。

3.4 本研究的不足與展望

本研究存在一定的局限性。首先，小樣本量可能使結(jié)果存在一定的偏倚，后續(xù)研究中需擴(kuò)大樣本量提高說(shuō)服力；其次，本研究主要以乙肝后肝硬化患者為研究對(duì)象，并沒(méi)有考慮酒精性肝硬化或自身免疫性肝硬化等不同病因的影響，后續(xù)研究需收集更多病例研究不同病因?qū)δX區(qū)ReHo值及認(rèn)知功能損害的影響，從側(cè)面驗(yàn)證本項(xiàng)研究結(jié)果；最后，本研究?jī)H從局部的角度觀察MHE患者腦功能的變化，未來(lái)應(yīng)擴(kuò)大樣本量以及使用全腦的分析方法(功能連接或圖論分析)進(jìn)一步證實(shí)我們的發(fā)現(xiàn)。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)MHE患者局部腦區(qū)活動(dòng)一致性異常且部分腦區(qū)平均ReHo 值與認(rèn)知評(píng)分相關(guān)，提示ReHo 值可能是反映MHE 患者認(rèn)知功能改變嚴(yán)重程度的潛在影像標(biāo)志；本研究將有助于解釋MHE患者存在認(rèn)知、反應(yīng)及注意等相關(guān)功能障礙，對(duì)指導(dǎo)臨床早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)采取干預(yù)措施具有重要意義。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無(wú)利益沖突。