fMRI基于體素鏡像同倫連接方法分析偏側帕金森病老年患者的病理生理機制

朱亮旭

(內江市中醫醫院，四川 內江 641000)

fMRI基于體素鏡像同倫連接方法分析偏側帕金森病老年患者的病理生理機制

朱亮旭

(內江市中醫醫院，四川 內江 641000)

目的采用靜息態fMRI基于體素鏡像同倫連接(VMHC)方法觀察偏側帕金森病老年患者的腦半球間連接功能改變情況，探討其可能的病理生理機制。方法收集24例老年原發性偏側帕金森患者，根據發病側分為左側發病組(11例)和右側發病組(13例)。收集性別、年齡相匹配的15名健康自愿者為對照組。采集靜息態fMRI數據，在Matlab7.8平臺上進行預處理，計算出三組VMHC改變的腦區，進行相關性分析。結果三組受試者丘腦、舌回、額中及下回、緣上回、額上回、中央前及后回的VMHC值之間差異均有統計學意義(Plt;0.05)。左側發病組患者丘腦半球VMHC值明顯高于對照組；在視覺皮層、感覺運動皮層、其他腦區(頂下小葉、中央旁小葉、下半月小葉、小腦后葉)的VMHC值明顯低于對照組(Plt;0.05)。右側發病組患者在前額葉、感覺運動皮層VMHC值明顯低于對照組；在丘腦、蒼白球、額上回VMHC值明顯高于對照組(Plt;0.05)。左側發病組患者在視覺皮層、感覺運動皮層VMHC值明顯低于對照組；在緣上回VMHC值明顯高于對照組(Plt;0.05)。左側發病組，枕中回和中央后回的VMHC水平與BDI-Ⅱ評分呈負相關，與MMSE評分呈正相關。右側發病組，緣上回VMHC水平與病程呈正相關，中后回的VMHC水平與MMSE評分呈正相關。結論老年帕金森患者運動癥狀偏側性影響到腦半球間的功能連接模式，可能是偏側帕金森病的病理生理機制之一。

偏側帕金森病；fMRI；體素鏡像同倫連接

帕金森病是一種累及多巴胺神經元及相關神經通路的退行性疾病，偏側發病是其特征之一，可能與黑質中多巴胺神經元偏側性丟失有關，且發病側對側的腦半球多巴胺異常改變更明顯〔1〕。目前對偏側帕金森病腦功能連接的研究較少，且對其神經病理生理改變仍鮮有了解。基于體素鏡像同倫連接(VMHC)是最新研發的一種用于觀察腦半球之間功能連接的靜息態fMRI手段，已成功用于精神分裂、抑郁癥等多種神經精神類疾病的病理生理機制研究〔2〕。本次研究使用VMHC方法觀察不同發病側老年帕金森病患者的腦半球間連接功能改變，比較VMHC改變模式的差異，探討偏側帕金森病發病的病理生理機制。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年1月至2016年6月內江市中醫醫院收治的24例老年原發性偏側帕金森病患者，入選標準：(1)年齡≥60歲，符合英國腦庫診斷標準，無癥狀波動現象；(2)無癡呆，簡易精神量表評分(MMSE)≥24分。排除標準：合并抑郁、高血壓、糖尿病，有神經系統疾病史或手術史的患者。根據發病側分為左側發病組(11例)和右側發病組(13例)。左側發病組中男7例，女4例；年齡60～81歲，平均(68.92±5.08)歲。右側發病組中男8例，女5例；年齡60～80歲，平均(68.50±4.72)歲。收集同期年齡、性別構成相匹配的健康自愿者為對照組(15例)。本研究經醫院倫理委員會審核批準，受試者簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1RS-fMRI掃描 采用美國GE公司3.0 T超導型MRI系統，專用8通道相控陣線圈。開始掃描前用海綿墊固定受試者頭部，佩戴軟耳塞最大化降低噪音，RS-fMRI掃描期間提醒受試者保持清醒狀態，盡可能保持靜止不動。行血氧水平依賴功能磁共振成像，共采集210個時間點。受試者均常規行T1WI、T2WI、液體衰減反轉恢復序列T2WI。

1.2.2數據處理 在Matlab7.8平臺上，運用靜息態fMRI數據處理助手對收集到的受試者原始數據進行預處理：將檢測的前10個時間點剔除、頭動及時間層校正，將圖像配準至醫用MNI標準空間，對空間平滑后的圖像進行去線性漂移、低頻濾波、去除協變量。預處理完成后計算出三組VMHC改變。為進一步分析受試者VMHC改變與腦灰質局部體積變化的相關性，本研究對收集到的三維圖像進行了基于體素的形態測量學分析，使用統計參數圖完成。

1.3統計學分析 使用RESTClient 3.5對三組受試者VMHC相關系數Z值進行ANCOVA分析；將受試者年齡、教育程度、全腦VMHC均值為協變量，對發病組(左側發病組和右側發病組)與對照組的VMHC之間、發病組VMHC之間進行兩獨立樣本的t檢驗。提取發表組VMHC顯著差異的腦區間相關系數，使用SPSS15.0分析其與相關臨床指標的Pearson相關性。

2 結 果

2.1三組受試者VMHC有明顯差異的腦區 三組受試者丘腦、舌回、額中及下回、緣上回、額上回、中央前及后回的VMHC值之間差異均有統計學意義(Plt;0.05)。見表1。

表1 三組受試者VMHC的協方差分析

與對照組比較：1)Plt;0.05；與左側發病組比較：2)Plt;0.05；下表同

2.2左側發病組與對照組VMHC有明顯差異的腦區 左側發病組患者丘腦半球VMHC值明顯高于對照組；在視覺皮層(楔葉、舌回、額中回)、感覺運動皮層(中央后回)、其他腦區(頂下小葉、中央旁小葉、下半月小葉、小腦后葉)的VMHC值明顯低于對照組(Plt;0.05)。見表2，圖1。

表2 左側發病組與對照組間VMHC值分析

2.3右側發病組與對照組VMHC有明顯差異的腦區 右側發病組患者在前額葉(額中、下回)、感覺運動皮層(中央前回)VMHC值明顯低于對照組；在丘腦、蒼白球、額上回VMHC值明顯高于對照組(Plt;0.05)。見表3，圖2。

2.4左側發病組與右側發病組VMHC有明顯差異的腦區 左側發病組患者在視覺皮層(額中回)、感覺運動皮層(中央后回)VMHC值明顯低于對照組；在緣上回VMHC值明顯高于對照組(Plt;0.05)。見表4，圖3。

2.5不同腦區VMHC水平與臨床指標的相關性分析 左側發病組，枕中回和中央后回的VMHC水平與貝克抑郁量表第2版(BDI-Ⅱ)評分呈負相關(r=-0.691、-0.705；Plt;0.05)，與MMSE評分呈正相關(r=0.675、0.631，Plt;0.05)。右側發病組，緣上回VMHC水平與病程呈正相關(r=0.692，Plt;0.05)，中后回的VMHC水平與MMSE評分呈正相關(r=0.540，Plt;0.05)。

圖1 左側發病組與對照組VMHC有明顯差異的腦區

腦區BA腦區MNI坐標(mm)XYZ簇大小VMHC值右側發病組對照組丘腦-±10-190171.83±0.191)1.67±0.27蒼白球-±15-30171.83±0.201)1.67±0.27額中、下回10±43504270.37±0.191)0.71±0.25額上回9±224119250.64±0.151)0.44±0.21中央前回4±34-2958290.65±0.231)1.05±0.45

圖2 右側發病組與對照組VMHC有明顯差異的腦區

圖3 左側發病組與右側發病組VMHC有明顯差異的腦區

腦區BA腦區MNI坐標(mm)XYZ簇大小VMHC值左側發病組對照組枕中回18±34-98-10170.58±0.121)0.77±0.19緣上回40±58-5528450.71±0.161)0.57±0.26中央后回-±36-4562190.65±0.221)0.95±0.31

3 討 論

本次研究在左側和右側帕金森組中均觀察到感覺運動皮層(中央前回、后回)的腦區之間功能連接下降；相關研究認為，帕金森病患者感覺功能衰退程度可反映病情嚴重程度，其病理性改變可能與腦黑質多巴胺相關神經元進行性丟失，引發感覺運動皮層多巴胺水平異常有關〔3〕。本研究從一個新的角度表明，在基底節與感覺運動通路之間的異常連接之外，左側和右側大腦半球之間感覺運動皮層功能連接也出現異常，其中左側發病組患者感覺運動皮層VMHC降低幅度更明顯。兩組患者均在基底節區(丘腦、蒼白球)表現出VMHC水平增加，證實了帕金森病患者病理改變中黑質多巴胺神經元退行性變化和在皮層-基底節環路的功能異常右側發病患者雙側大腦緣上回之間的功能連接明顯弱于左側發病者；其可能與相關研究結論中帕金森病患者紋狀體與緣上回之間連接重組存在偏側性有關〔4〕。最新研究發現，帕金森病患者的感覺運動皮層、紋狀體、視覺皮層之間的功能連接減弱〔5〕。本次研究結論與上述研究基本一致，除兩組患者在感覺運動皮層兩個半球間的功能連接減弱之外，左側發病組視覺皮層也出現VMHC水平降低，且在枕中回左側發病組較右側發病組的VMHC降低幅度更明顯。推測帕金森病患者右側腦與視覺皮層相關的連接神經纖維可能較左側腦更易受損，在今后的研究中需進一步證實。

1方姣龍，白 潔.mGluRs 與帕金森病相關研究進展〔J〕.中國老年學雜志，2016；36(6)：1510-2.

2王 朔.應用靜息態功能磁共振研究右側顳葉癲癇患者腦鏡像同倫功能連接及與警覺功能的關系〔D〕.桂林：廣西醫科大學，2015.

3林 倩.腦細胞外基質結合bFGF發揮對帕金森模型動物的神經保護作用〔D〕.溫州：溫州醫科大學，2016.

4張智敏，白 潔.酪胺酸羥化酶和帕金森病相關研究進展〔J〕.中國老年學雜志，2016；36(9)：2280-2.

5王 琛.VPS35對多巴胺受體D1的調控機制研究〔D〕.廈門：廈門大學，2016.

〔2017-04-12修回〕

(編輯 袁左鳴)

PathophysiologicalmechanismoffMRIintheelderlypatientswithParkinson'sdiseasebyvoxelbasedimagehomotopyconnection

ZHULiang-Xu.

NeijiangHospitalofTraditionalChineseMedicine,Neijiang641000,Sichuan,China

ObjectiveTo observe the side of Parkinson's disease in elderly patients with cerebral hemisphere connected function changes by resting state fMRI connected voxel image based on homotopy (VMHC) method.Methods24 elderly patients with primary unilateral Parkinson were divided into the left (n=11) and the right groups (n=13) according to the onset of the disease. Sex and age matched 15 healthy volunteers were collected as control group. The resting state fMRI data were collected and processed on the Matlab7.8 platform, and the brain regions of three groups of VMHC were calculated.ResultsThe VMHC values of thalamus, lingual gyrus, middle frontal gyrus, inferior frontal gyrus, superior frontal gyrus, superior frontal gyrus and posterior gyrus of the three groups had significant differences(Plt;0.05). The VMHC value of thalamus of left hemisphere onset group was significantly higher than that of control group;the VMHC values of visual cortex, sensorimotor cortex and other brain regions were significantly lower than those of control group (Plt;0.05). The VMHC values of prefrontal cortex, sensorimotor cortex of the right side of the patients were significantly lower, the VMHC values of thalamus, globus pallidus, superior frontal gyrus were significantly higher than those of control group (Plt;0.05). In left side group, the VMHC levels of middle occipital gyrus and posterior central gyrus was negatively correlated with the BDI- II score, and was positively correlated with the MMSE score. In the right side, the VMHC value of supramarginal gyrus was positively correlated with the duration of the disease, and the VMHC level of middle posterior ring was positively correlated with MMSE score.ConclusionsThe lateralization of motor symptoms in elderly patients with Parkinson's disease might affect the functional connectivity pattern of the cerebral hemispheres, which might be one of the pathophysiological mechanisms of the unilateral disease.

Partial Parkinson's disease; fMRI; Voxel image homotopy connection

R745.1

A

1005-9202(2017)22-5671-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.22.085

國家衛生和計劃生育委員會重點建設試點項目(2014-5-1034)；貴州省科技廳科研項目(黔科合H字〔2015〕7111號)

朱亮旭(1974-)，男，副主任醫師，主要從事神經系統及骨關節影像診斷研究。