fMRI基于体素镜像同伦连接方法分析偏侧帕金森病老年患者的病理生理机制

朱亮旭

(内江市中医医院，四川 内江 641000)

fMRI基于体素镜像同伦连接方法分析偏侧帕金森病老年患者的病理生理机制

朱亮旭

(内江市中医医院，四川 内江 641000)

目的采用静息态fMRI基于体素镜像同伦连接(VMHC)方法观察偏侧帕金森病老年患者的脑半球间连接功能改变情况，探讨其可能的病理生理机制。方法收集24例老年原发性偏侧帕金森患者，根据发病侧分为左侧发病组(11例)和右侧发病组(13例)。收集性别、年龄相匹配的15名健康自愿者为对照组。采集静息态fMRI数据，在Matlab7.8平台上进行预处理，计算出三组VMHC改变的脑区，进行相关性分析。结果三组受试者丘脑、舌回、额中及下回、缘上回、额上回、中央前及后回的VMHC值之间差异均有统计学意义(Plt;0.05)。左侧发病组患者丘脑半球VMHC值明显高于对照组；在视觉皮层、感觉运动皮层、其他脑区(顶下小叶、中央旁小叶、下半月小叶、小脑后叶)的VMHC值明显低于对照组(Plt;0.05)。右侧发病组患者在前额叶、感觉运动皮层VMHC值明显低于对照组；在丘脑、苍白球、额上回VMHC值明显高于对照组(Plt;0.05)。左侧发病组患者在视觉皮层、感觉运动皮层VMHC值明显低于对照组；在缘上回VMHC值明显高于对照组(Plt;0.05)。左侧发病组，枕中回和中央后回的VMHC水平与BDI-Ⅱ评分呈负相关，与MMSE评分呈正相关。右侧发病组，缘上回VMHC水平与病程呈正相关，中后回的VMHC水平与MMSE评分呈正相关。结论老年帕金森患者运动症状偏侧性影响到脑半球间的功能连接模式，可能是偏侧帕金森病的病理生理机制之一。

偏侧帕金森病；fMRI；体素镜像同伦连接

帕金森病是一种累及多巴胺神经元及相关神经通路的退行性疾病，偏侧发病是其特征之一，可能与黑质中多巴胺神经元偏侧性丢失有关，且发病侧对侧的脑半球多巴胺异常改变更明显〔1〕。目前对偏侧帕金森病脑功能连接的研究较少，且对其神经病理生理改变仍鲜有了解。基于体素镜像同伦连接(VMHC)是最新研发的一种用于观察脑半球之间功能连接的静息态fMRI手段，已成功用于精神分裂、抑郁症等多种神经精神类疾病的病理生理机制研究〔2〕。本次研究使用VMHC方法观察不同发病侧老年帕金森病患者的脑半球间连接功能改变，比较VMHC改变模式的差异，探讨偏侧帕金森病发病的病理生理机制。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2015年1月至2016年6月内江市中医医院收治的24例老年原发性偏侧帕金森病患者，入选标准：(1)年龄≥60岁，符合英国脑库诊断标准，无症状波动现象；(2)无痴呆，简易精神量表评分(MMSE)≥24分。排除标准：合并抑郁、高血压、糖尿病，有神经系统疾病史或手术史的患者。根据发病侧分为左侧发病组(11例)和右侧发病组(13例)。左侧发病组中男7例，女4例；年龄60～81岁，平均(68.92±5.08)岁。右侧发病组中男8例，女5例；年龄60～80岁，平均(68.50±4.72)岁。收集同期年龄、性别构成相匹配的健康自愿者为对照组(15例)。本研究经医院伦理委员会审核批准，受试者签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1RS-fMRI扫描 采用美国GE公司3.0 T超导型MRI系统，专用8通道相控阵线圈。开始扫描前用海绵垫固定受试者头部，佩戴软耳塞最大化降低噪音，RS-fMRI扫描期间提醒受试者保持清醒状态，尽可能保持静止不动。行血氧水平依赖功能磁共振成像，共采集210个时间点。受试者均常规行T1WI、T2WI、液体衰减反转恢复序列T2WI。

1.2.2数据处理 在Matlab7.8平台上，运用静息态fMRI数据处理助手对收集到的受试者原始数据进行预处理：将检测的前10个时间点剔除、头动及时间层校正，将图像配准至医用MNI标准空间，对空间平滑后的图像进行去线性漂移、低频滤波、去除协变量。预处理完成后计算出三组VMHC改变。为进一步分析受试者VMHC改变与脑灰质局部体积变化的相关性，本研究对收集到的三维图像进行了基于体素的形态测量学分析，使用统计参数图完成。

1.3统计学分析 使用RESTClient 3.5对三组受试者VMHC相关系数Z值进行ANCOVA分析；将受试者年龄、教育程度、全脑VMHC均值为协变量，对发病组(左侧发病组和右侧发病组)与对照组的VMHC之间、发病组VMHC之间进行两独立样本的t检验。提取发表组VMHC显著差异的脑区间相关系数，使用SPSS15.0分析其与相关临床指标的Pearson相关性。

2 结 果

2.1三组受试者VMHC有明显差异的脑区 三组受试者丘脑、舌回、额中及下回、缘上回、额上回、中央前及后回的VMHC值之间差异均有统计学意义(Plt;0.05)。见表1。

表1 三组受试者VMHC的协方差分析

与对照组比较：1)Plt;0.05；与左侧发病组比较：2)Plt;0.05；下表同

2.2左侧发病组与对照组VMHC有明显差异的脑区 左侧发病组患者丘脑半球VMHC值明显高于对照组；在视觉皮层(楔叶、舌回、额中回)、感觉运动皮层(中央后回)、其他脑区(顶下小叶、中央旁小叶、下半月小叶、小脑后叶)的VMHC值明显低于对照组(Plt;0.05)。见表2，图1。

表2 左侧发病组与对照组间VMHC值分析

2.3右侧发病组与对照组VMHC有明显差异的脑区 右侧发病组患者在前额叶(额中、下回)、感觉运动皮层(中央前回)VMHC值明显低于对照组；在丘脑、苍白球、额上回VMHC值明显高于对照组(Plt;0.05)。见表3，图2。

2.4左侧发病组与右侧发病组VMHC有明显差异的脑区 左侧发病组患者在视觉皮层(额中回)、感觉运动皮层(中央后回)VMHC值明显低于对照组；在缘上回VMHC值明显高于对照组(Plt;0.05)。见表4，图3。

2.5不同脑区VMHC水平与临床指标的相关性分析 左侧发病组，枕中回和中央后回的VMHC水平与贝克抑郁量表第2版(BDI-Ⅱ)评分呈负相关(r=-0.691、-0.705；Plt;0.05)，与MMSE评分呈正相关(r=0.675、0.631，Plt;0.05)。右侧发病组，缘上回VMHC水平与病程呈正相关(r=0.692，Plt;0.05)，中后回的VMHC水平与MMSE评分呈正相关(r=0.540，Plt;0.05)。

图1 左侧发病组与对照组VMHC有明显差异的脑区

脑区BA脑区MNI坐标(mm)XYZ簇大小VMHC值右侧发病组对照组丘脑-±10-190171.83±0.191)1.67±0.27苍白球-±15-30171.83±0.201)1.67±0.27额中、下回10±43504270.37±0.191)0.71±0.25额上回9±224119250.64±0.151)0.44±0.21中央前回4±34-2958290.65±0.231)1.05±0.45

图2 右侧发病组与对照组VMHC有明显差异的脑区

图3 左侧发病组与右侧发病组VMHC有明显差异的脑区

脑区BA脑区MNI坐标(mm)XYZ簇大小VMHC值左侧发病组对照组枕中回18±34-98-10170.58±0.121)0.77±0.19缘上回40±58-5528450.71±0.161)0.57±0.26中央后回-±36-4562190.65±0.221)0.95±0.31

3 讨 论

本次研究在左侧和右侧帕金森组中均观察到感觉运动皮层(中央前回、后回)的脑区之间功能连接下降；相关研究认为，帕金森病患者感觉功能衰退程度可反映病情严重程度，其病理性改变可能与脑黑质多巴胺相关神经元进行性丢失，引发感觉运动皮层多巴胺水平异常有关〔3〕。本研究从一个新的角度表明，在基底节与感觉运动通路之间的异常连接之外，左侧和右侧大脑半球之间感觉运动皮层功能连接也出现异常，其中左侧发病组患者感觉运动皮层VMHC降低幅度更明显。两组患者均在基底节区(丘脑、苍白球)表现出VMHC水平增加，证实了帕金森病患者病理改变中黑质多巴胺神经元退行性变化和在皮层-基底节环路的功能异常右侧发病患者双侧大脑缘上回之间的功能连接明显弱于左侧发病者；其可能与相关研究结论中帕金森病患者纹状体与缘上回之间连接重组存在偏侧性有关〔4〕。最新研究发现，帕金森病患者的感觉运动皮层、纹状体、视觉皮层之间的功能连接减弱〔5〕。本次研究结论与上述研究基本一致，除两组患者在感觉运动皮层两个半球间的功能连接减弱之外，左侧发病组视觉皮层也出现VMHC水平降低，且在枕中回左侧发病组较右侧发病组的VMHC降低幅度更明显。推测帕金森病患者右侧脑与视觉皮层相关的连接神经纤维可能较左侧脑更易受损，在今后的研究中需进一步证实。

1方姣龙，白 洁.mGluRs 与帕金森病相关研究进展〔J〕.中国老年学杂志，2016；36(6)：1510-2.

2王 朔.应用静息态功能磁共振研究右侧颞叶癫痫患者脑镜像同伦功能连接及与警觉功能的关系〔D〕.桂林：广西医科大学，2015.

3林 倩.脑细胞外基质结合bFGF发挥对帕金森模型动物的神经保护作用〔D〕.温州：温州医科大学，2016.

4张智敏，白 洁.酪胺酸羟化酶和帕金森病相关研究进展〔J〕.中国老年学杂志，2016；36(9)：2280-2.

5王 琛.VPS35对多巴胺受体D1的调控机制研究〔D〕.厦门：厦门大学，2016.

〔2017-04-12修回〕

(编辑 袁左鸣)

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

国家卫生和计划生育委员会重点建设试点项目(2014-5-1034)；贵州省科技厅科研项目(黔科合H字〔2015〕7111号)

朱亮旭(1974-)，男，副主任医师，主要从事神经系统及骨关节影像诊断研究。