陳小玲，李文美△，梁志堅(jiān)

（廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 1.放射科；2.神經(jīng)內(nèi)科,南寧 530021）

急性腦梗死是由于血栓或栓子的阻塞引起的供血突然中斷而導(dǎo)致的大腦缺血性損傷[1]?；坠?jié)區(qū)腦梗死是腦梗死中常見的一種類型，通常認(rèn)為與運(yùn)動(dòng)功能障礙、感覺障礙、情緒遲鈍、卒中后抑郁和失語等有關(guān)[2-5]。靜息態(tài)功能磁共振（resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI）是指被試者在清醒、靜止不動(dòng)、平靜呼吸、避免任何思維活動(dòng)的情況下進(jìn)行的磁共振成像，該技術(shù)作為一種研究大腦生理活動(dòng)的無創(chuàng)方法廣泛應(yīng)用于腦卒中的研究[6]。目前已有研究利用低頻振幅（ALFF）分析基底節(jié)區(qū)腦梗死的大腦功能，發(fā)現(xiàn)基底節(jié)區(qū)腦梗死患者存在固有腦活動(dòng)改變[7]。有證據(jù)表明，大腦的活動(dòng)是高度快速動(dòng)態(tài)變化的，而急性基底節(jié)區(qū)腦梗死大腦自發(fā)腦活動(dòng)的時(shí)間變異性目前尚不清楚。本研究應(yīng)用動(dòng)態(tài)ALFF（dALFF）分析方法，比較健康志愿者與急性基底節(jié)區(qū)腦梗死患者腦局部功能區(qū)域活動(dòng)的時(shí)間變異性，并進(jìn)一步研究其對(duì)神經(jīng)功能重塑的意義。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2019年8月至2020年12月在廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科接受住院治療的34例急性基底節(jié)區(qū)梗死患者（梗死組），其中男25例，女9例，年齡34～84歲，平均（56.5±11.0）歲，受教育年限（11.50±3.59）年，其中受教育程度小學(xué)學(xué)歷4 例（12%），初中學(xué)歷11 例（32%），高中學(xué)歷6 例（18%），大學(xué)學(xué)歷13 例（38%）。34 例中，左側(cè)基底節(jié)區(qū)20 例，右側(cè)基底節(jié)區(qū)14 例。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）頭顱CT或磁共振確診為急性腦梗死7 d內(nèi)的患者；（2）首發(fā)梗死，患者有神經(jīng)功能缺損的表現(xiàn)；（3）單發(fā)基底節(jié)區(qū)病灶：（4）無任何其他神經(jīng)或精神類疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）復(fù)發(fā)性梗死或繼發(fā)性出血；（2）合并其他顱內(nèi)疾病；（3）合并神經(jīng)精神類疾病。采用美國國立衛(wèi)生研究員卒中評(píng)分（national institutes of health stroke scale，NIHSS）評(píng)估急性基底節(jié)區(qū)腦梗死患者梗死嚴(yán)重程度及神經(jīng)功能缺損，F(xiàn)ugl-Meyer 運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分量表（Fugl-Meyer motor function assessment,FMA）評(píng)估患者上肢、下肢運(yùn)動(dòng)功能并計(jì)算總得分，NIHSS 評(píng)分為3.25（1.75,5.75）分，F(xiàn)MA 上下肢運(yùn)動(dòng)功能總分為82.5（64,87.67）分，F(xiàn)MA 上肢得分54（40,58.89）分，F(xiàn)MA 下肢得分27.1（24.2,29.5）分。

同期招募年齡及受教育程度相匹配的44 例志愿者為健康對(duì)照組。其中男19 例，女25 例，年齡28～77 歲，平均（55.34±11.49）歲，受教育年限（12.23±3.06）年,其中受教育程度小學(xué)學(xué)歷1 例（3%）,初中學(xué)歷13例（29%），高中學(xué)歷18例（41%），大學(xué)學(xué)歷12例（27%）。健康對(duì)照組無顱腦外傷史，無顱內(nèi)疾病及精神疾病病史，神經(jīng)功能、神經(jīng)心理評(píng)估、語言、認(rèn)知功能等均正常。梗死組和健康對(duì)照組在年齡、受教育程度上比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；兩組性別比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=7.184，P＜0.05）。

1.2 磁共振數(shù)據(jù)采集 采用Siemens Prisma 3.0T超導(dǎo)型磁共振儀和64通道頭頸聯(lián)合線圈，掃描開始前囑咐所有被試者閉眼、保持清醒、掃描過程中盡量不要思考。仰臥位頭先進(jìn)，在頭部周圍塞入海綿泡沫以減少頭部運(yùn)動(dòng)。用耳塞填塞雙側(cè)外耳道以減少掃描產(chǎn)生的噪聲對(duì)腦功能數(shù)據(jù)的影響。靜息態(tài)功能磁共振成像利用血氧水平依賴（BOLD）序列，掃描參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 35 ms，體素大小2.6mm×2.6 mm×3.0 mm，層厚3 mm，層數(shù)40 層，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，時(shí)間點(diǎn)186，翻轉(zhuǎn)角90°；結(jié)構(gòu)像采用3D BRAVO 序列采集全腦高分辨率三維矢狀位T1 加權(quán)成像，掃描參數(shù)：TR 2 300 ms，TE 2.98 ms，體素大小1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm，層厚1 mm，層數(shù)176層，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm。

1.3 rs-fMRI數(shù)據(jù)預(yù)處理 Matlab（2017b）平臺(tái)上使用RESTplus v1.24 軟件進(jìn)行預(yù)處理，步驟為：（1）將DICOM 格式轉(zhuǎn)換為NIFTI格式；（2）去除前10 個(gè)時(shí)間點(diǎn)；（3）時(shí)間層校正；（4）頭動(dòng)校正；（5）應(yīng)用DARTEL（Diffeomorphic anatomical registration thr-ough exponentiated lie algebra）模板標(biāo)準(zhǔn)化，將個(gè)體腦影像配準(zhǔn)到蒙特利爾神經(jīng)研究所（montreal neurological institute,MNI）標(biāo)準(zhǔn)人腦模板的空間坐標(biāo)上，并進(jìn)行3 mm×3 mm×3 mm 體素大小的重采樣；（6）使用Friston24 調(diào)整頭動(dòng)參數(shù)，對(duì)全局信號(hào)、腦脊液信號(hào)、腦灰白質(zhì)信號(hào)進(jìn)行線性回歸；（7）采用6 mm 高斯半高寬的核函數(shù)進(jìn)行平滑；（8）去線性漂移。

1.4 dALFF 分析 采用滑動(dòng)窗方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，定義時(shí)間序列的最小頻率fmin，選取50 TRs（100 s）的最佳窗寬、步長(zhǎng)1 TR 的窗口對(duì)fMRI時(shí)間信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)截取。首先利用快速傅立葉變換（FFT）對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換后，在頻帶（0.01～0.08 Hz）計(jì)算每個(gè)頻率下的功率譜求平方根，在0.01～0.08 Hz內(nèi)計(jì)算平均值，得到平均ALFF 值。計(jì)算所有體素在時(shí)間窗中的ALFF后，每個(gè)參與者將得到基于窗口的ALFF圖。然后計(jì)算每個(gè)受試者在所有基于窗口的ALFF圖上的每個(gè)體素的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，最后用標(biāo)準(zhǔn)差除以均值得到相應(yīng)的變異系數(shù)（CV）。為了更好地測(cè)量不同個(gè)體之間局部腦活動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化，本研究使用CV 作為dALFF，它代表了低頻局部腦活動(dòng)中絕對(duì)能量消耗的時(shí)間變異性。動(dòng)態(tài)ALFF 在RESTplus v1.24 的temporal dynamic analysis（TDA）模塊計(jì)算。在SPM12 工具包對(duì)梗死組及健康對(duì)照組的dALFF 值進(jìn)行兩樣本t檢驗(yàn)，使用高斯隨機(jī)場(chǎng)（GRF）理論進(jìn)行多重比較校正（體素水平P＜0.05，團(tuán)塊水平P＜0.05，雙尾），以年齡、性別、受教育程度作為協(xié)變量。在Xjview10 工具包對(duì)兩組顯著差異腦區(qū)的dALFF值進(jìn)行提取。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)。服從正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)；不服從正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)（四分位數(shù)）[M（P25～P75）]表示，組間比較采用非參數(shù)檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以百分率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。對(duì)梗死組顯著差異腦區(qū)的dALFF值與NIHSS評(píng)分、Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分進(jìn)行Spearman相關(guān)分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組dALFF結(jié)果比較 與健康對(duì)照組比較，梗死組在左側(cè)顳極、海馬旁回、枕中回、背側(cè)額上回、內(nèi)側(cè)和旁扣帶回及右側(cè)直回、楔前葉dALFF 值增高（均P＜0.05），見表1、圖1。

表1 急性基底節(jié)區(qū)梗死組與健康對(duì)照組dALFF值差異腦區(qū)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖1 急性基底節(jié)區(qū)腦梗死患者dALFF 時(shí)間變異性顯著的腦區(qū)

2.2 急性基底節(jié)區(qū)腦梗死患者腦區(qū)dALFF值與NI-HSS、FMA評(píng)分的Spearman相關(guān)分析結(jié)果

右側(cè)直回區(qū)域的dALFF 值與急性基底節(jié)區(qū)梗死患者NIHSS 評(píng)分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.458，P=0.007），與FMA 下肢得分呈正相關(guān)關(guān)系（r=0.499，P=0.003），見圖2、圖3。

圖2 急性基底節(jié)區(qū)梗死患者右側(cè)直回的dALFF 值與NI-HSS得分相關(guān)分析散點(diǎn)圖

圖3 急性基底節(jié)區(qū)梗死患者右側(cè)直回的dALFF值與FMA下肢得分相關(guān)分析散點(diǎn)圖

3 討論

ALFF是檢測(cè)靜息狀態(tài)下與疾病相關(guān)的腦灰質(zhì)局部自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的有效方法，能直接提示神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)，進(jìn)而反映大腦各區(qū)域神經(jīng)代謝活動(dòng)的強(qiáng)弱。大腦動(dòng)態(tài)圖反映了大腦活動(dòng)的時(shí)間變異性[8]，因此只計(jì)算整個(gè)BOLD 信號(hào)時(shí)間序列的平均腦活動(dòng)可能會(huì)損失許多大腦波動(dòng)的細(xì)微信息[9]。在精神活動(dòng)不受限制的靜息狀態(tài)下，檢測(cè)腦活動(dòng)動(dòng)態(tài)特征尤其重要。因此，本研究采用滑動(dòng)窗口技術(shù)獲取短時(shí)間內(nèi)ALFF的時(shí)間變化信息并探討其對(duì)神經(jīng)功能重塑的意義。本研究結(jié)果顯示，梗死組多個(gè)腦功能區(qū)域dALFF 值增加，主要分布在左側(cè)顳上回、海馬旁回、枕中回、背側(cè)額上回、扣帶回中部及右側(cè)直回、楔前葉，提示這些區(qū)域腦部神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)變異性增加、活躍。

背側(cè)額上回是輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（supplementary moter area,SMA）的組成部分。SMA是運(yùn)動(dòng)序列管理的主要大腦區(qū)域[10]?？v向研究發(fā)現(xiàn)，梗死早期此區(qū)域的激活與運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)有關(guān)，在梗死后亞急性期和慢性期激活減少[11]?？蹘Щ貐⑴c軀體運(yùn)動(dòng)功能[12]。枕中回是進(jìn)行視覺信息的感覺處理中心，肢體運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重依賴視覺指導(dǎo)[13]。本研究中急性基底節(jié)區(qū)梗死患者FMA評(píng)分低于健康對(duì)照組，表明患者運(yùn)動(dòng)功能受損。在背側(cè)額上回、扣帶回中部與枕中回區(qū)域的dALFF值增加，提示急性基底節(jié)區(qū)梗死患者在神經(jīng)功能恢復(fù)期間具有運(yùn)動(dòng)功能重組的潛力。楔前葉是默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵區(qū)域。既往研究發(fā)現(xiàn)，基底節(jié)區(qū)腦梗死度中心度（DC）[14]和ALFF[15]的研究均發(fā)現(xiàn)楔前葉區(qū)域的功能異常。本研究也發(fā)現(xiàn)急性基底節(jié)區(qū)梗死患者右側(cè)楔前葉區(qū)域dALFF值增高，這表明楔前葉腦區(qū)在基底節(jié)區(qū)腦梗死后腦功能重構(gòu)發(fā)揮著重要作用。直回、顳極和海馬旁回是邊緣系統(tǒng)的組成部分，是一組涉及情緒、動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)和記憶的大腦結(jié)構(gòu)。這些腦區(qū)的dALFF值增高提示，急性基底節(jié)區(qū)梗死患者在神經(jīng)功能恢復(fù)過程中涉及多個(gè)腦區(qū)代償性激活。

本研究結(jié)果顯示，右側(cè)直回區(qū)域的自發(fā)性神經(jīng)元活動(dòng)的變異性增加與NIHSS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與FMA下肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分呈正相關(guān)關(guān)系。FMA 評(píng)分越高，運(yùn)動(dòng)能力越強(qiáng)，NIHSS評(píng)分越高，梗死神經(jīng)功能損害越嚴(yán)重，提示右側(cè)直回區(qū)域dALFF 值增高，可能是與急性基底節(jié)區(qū)梗死患者神經(jīng)功能恢復(fù)相關(guān)的一個(gè)指標(biāo)。既往研究發(fā)現(xiàn)，較高認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力可能介導(dǎo)梗死患者更好的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)[16]，本研究結(jié)果與上述研究一致。右側(cè)直回與人類認(rèn)知功能相關(guān)，該區(qū)域dALFF值增高，且與FMA下肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分呈正相關(guān)關(guān)系，提示右側(cè)直回自發(fā)活動(dòng)波動(dòng)增加在急性基底節(jié)區(qū)梗死患者的運(yùn)動(dòng)功能重塑機(jī)制發(fā)揮著重要作用。

綜上所述，本研究應(yīng)用dALFF方法分析基底節(jié)區(qū)急性腦梗死患者區(qū)域神經(jīng)活動(dòng)的時(shí)域動(dòng)態(tài)特征發(fā)現(xiàn)，腦區(qū)自發(fā)性神經(jīng)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)性顯著增高主要集中在情緒、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)相關(guān)的功能區(qū)域，提示dALFF 能捕捉到基底節(jié)區(qū)梗死后腦功能重塑的存在。右側(cè)直回區(qū)域的自發(fā)性神經(jīng)元活動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化與急性基底節(jié)區(qū)腦梗死患者神經(jīng)功能恢復(fù)存在相關(guān)性。

本研究也存在以下局限：（1）進(jìn)一步的縱向研究可能會(huì)豐富和提高對(duì)梗死恢復(fù)期大腦結(jié)構(gòu)皮層自發(fā)神經(jīng)元活動(dòng)的動(dòng)態(tài)特征的理解。（2）研究樣本相對(duì)較小，后續(xù)研究需要增加樣本量以得到更加可靠及有效的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。