基于功能連接法的高壓氧治療創傷性腦損傷的功能磁共振研究

宋 娟，肖 慧（通訊作者），韓 青，于珍珍

（1無錫市兒童醫院 江蘇 無錫 214023）

（2聯勤保障部隊第九〇〇醫院 福建 福州 350025）

（3南京醫科大學附屬無錫人民醫院 江蘇 無錫 214023）

創傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）發病率具創傷首位，致殘致死率更高[1-2]。中重型TBI靜息態腦功能相關研究文獻報道尚少。高壓氧治療（Hyperbaric oxygen therapy，HBOT）對TBI腦功能康復影響的相關研究報道甚少。因此，本研究著重于中重度TBI患者局部腦區活動改變及HBOT前后腦功能變化。

近些年，研究TBI患者腦功能損傷多采用基于血氧濃度的功能磁共振成像（blood oxygen level dependent fMRI，BOLD-fMRI）技術，基于其無創及具有較高空間分辨力等優勢，已逐漸被腦神經生理、心理及精神等領域的研究采用。BOLD-fMRI分為靜息態fMRI（resting-state fMRI，rs-fMRI）和任務態fMRI。TBI患者一般難以配合，因此多采用rs-fMRI。采用基于楔前葉（Precuneus，Pru）為種子區的功能連接（Function Connectivity，FC）法及MoCA評分來檢測HBOT前后的腦功能變化情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料

25例TBI患者來自就診于聯勤保障部隊第九OO醫院康復科，患者HBOT前后均接受rs-fMRI檢查。除去rsfMRI掃描頭動超過2mm或2及隨后未接受HBOT患者10例，TBI組納入15例（女3例，男12例），平均年齡39.03±11.41歲。TBI組按隨訪結果分為HBOT前（pre-HBOT）組和HBOT后（post-HBOT）組，共12例（女3例，男9例），平均年齡38.61±10.92歲。納入標準：首次腦損傷病史；發生顱腦損傷后一月以內（急性或亞急性期）；臨床綜合評價為中重度TBI患者；接受HBOT。HBOT使用醫院純氧/0.2ATA，每療程吸氧10次，共2個療程。

1.2 數據采集

使用西門子Skyra3.0T磁共振。BOLD-fMRI掃描：被試者處于靜息狀態，rs-fMRI序列掃描（TR/TE 2000/30ms，Slice number 33，Voxel size 3.8mm×3.8mm×4.0mm.）；3D-T1WI結構數據（TR/TE 1900/2.3ms，Slice number 160/176，Voxel size 1mm×1mm×1mm）。

1.3 數據處理及分析

在Matlab 2012a環境下采用靜息態fMRI數據處理助手軟件及SPM8、REST1.8軟件包對rs-fMRI數據進行處理及分析，獲得TBI組與健康對照組、HBOT前后FC差異圖（P＜0.05）。

1.4 統計學方法

本研究中受試者受教育程度、年齡及MoCA量表采用SPSS18.0軟件統計分析。

2 結果

2.1 一般資料

本文TBI組、對照組及HBOT前/后組受教育程度及年齡差異無統計學意義（見表1）。對比pre-HBOT組，post-HBOT組MoCA得分升高，其中除了抽象力的增高無統計學意義（P=0.29＞0.05），其他如記憶力、命名力、注意力、視空間與執行力、語言能力、定向力增高均有統計學意義（P＜0.05），見表。

表 三組間受教育程度及年齡比較（±s）

表 三組間受教育程度及年齡比較（±s）

n 年齡（歲） 受教育程度（年）TBI組 15 39.03±11.41 7.37±2.08 HBOT前/后組 12 38.61±10.92 7.53±1.66對照組 15 39.42±11.20 7.32±3.21 F-0.09 0.02 P-0.91 0.98

2.2 FC分析結果

2.3.1 對比健康組 TBI組Pru與右側島葉、右側顳極、右側海馬及右側顳下回等腦區之間的FC減低；與右側舌回及右側距狀溝周圍皮層的FC增高（圖1）。

2.3.2 對比pre-HBOT組 post-HBOT組Pru與右側梭狀回、右側顳極、右側顳下回、右側海馬旁回及右側海馬等腦區之間FC增強。（圖2）。

圖1 TBI組與健康組基于體素以Pru為種子區的FC比較差異圖

圖2 pre-HBOT組與post-HBOT組基于體素以Pru為種子區的FC比較差異圖

3 討論

本實驗中采用BOLD-fMRI技術，通過FC數據分析法，發現TBI組Pru與右側島葉、右側顳極、右側海馬及右側顳下回等腦區之間的FC較正常組減低，這些FC減低腦區主要分布在顳葉區；顳葉主要負責處理聽覺信息并涉及人類情緒及精神活動。海馬主要負責學習和記憶，短期記憶主要儲存于海馬中，只當記憶片段短時間內被反復調用時，海馬才會將其儲存到大腦皮質永久記憶。Pru與右側顳葉、海馬之間FC強度減弱，預示顳葉及海馬處理信息異常可能會導致TBI患者認知功能障礙，這與報道相一致[3]。有研究表示島葉部分涉及語言、面部厭惡表情、對他人疼痛的同情、對疼痛的感知及聽覺功能的控制[4-6]，本研究中Pru與右側島葉之間FC強度減低，提示島葉功能異常也可能會導致TBI患者語言功能減低、表情淡漠，但這個方面的報道甚少，有待進一步探究和驗證。

本實驗還顯示，對比健康組，TBI組Pru與右側舌回及右側距狀溝周圍皮層的FC強度增高。有研究表明距狀回和舌葉是視覺網絡的關鍵腦區[7]，右側舌回及右側距狀溝周圍皮層FC強度增高，可能是一種代償。

HBOT是通過提升血液及組織中的氧含量，增加腦部供氧、減輕腦水腫，從而降低顱內壓，對缺血、組織水腫等導致TBI二次損傷的關鍵要素進行直接治療[8-10]。在細胞層面上，HBOT可以提高新陳代謝、減輕氧化應激及減少細胞凋亡[11-13]。

TBI患者高壓氧治療療效的相關研究有限，HBOT被認為可以刺激血管再生、支持損傷腦組織的修復，引起神經再塑性[14]。本研究示HBOT后組與Pru之間FC明顯增強腦區與治療前功能減低腦區較一致，預示HBOT有利于腦損傷的修復。但HBOT的有效性仍存在爭議[15]，還需要擴大樣本量進一步研究。

綜上，通過本實驗三組對比研究，總結如下：TBI患者存在多處腦功能損傷區，rs-fMRI為診斷腦功能損傷提供了途徑；HBOT能促使TBI患者腦功能修復，能夠作為TBI患者早期治療法的一種；促使TBI患者腦功能恢復，以及參與相同腦功能的不同腦區的功能代償，可能是HBOT創傷性腦損傷的康復機制之一。