轻微型肝性脑病患者静息态下双侧楔前叶与全脑其他区域功能连接变化

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(重庆医科大学附属第二医院放射科，重庆 400010)

轻微型肝性脑病(minimal hepatic encephalopathy， MHE)是肝性脑病(hepatic encephalopathy， HE)的早期阶段，患者仅表现为轻微的注意力缺陷、视觉运动功能减退和空间工作记忆能力障碍等。然而，研究[1]发现这些轻微的神经功能异常不仅影响患者日常生活能力，还可增加跌倒事故等意外风险的发生率。既往研究[2]报道MHE患者楔前叶神经元自发活动存在异常。本研究采用种子体素相关性脑功能连接(functional connectivity， FC)方法，观察MHE患者静息态下双侧楔前叶与全脑其他区域FC变化，探索MHE在脑FC及脑网络方面的神经损伤机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2014年6月—2017年6月于我院接受诊治的45例肝硬化患者，其中22例伴MHE(MHE组)，23例无MHE(NMHE组)。MHE组男12例，女10例，年龄47～70岁，平均(54.4±7.9)岁，肝功能Child-Pugh分级A级8例、B级12例、C级2例，血氨(33.17±8.52)μmol/L；NMHE组男12例，女11例，年龄43～75岁，平均(56.5±11.6)岁，肝功能Child-Pugh分级A级18例、B级5例。纳入标准：①汉族，年龄20～80岁，右利手；②符合肝硬化诊断标准，非酒精性肝硬化；③既往无明显HE症状及HE发作史，无明显认知障碍；④选用数字连接试验(number connection test-A, NCT-A)和数字符号试验(digital symbol test, DST)进行神经心理测试，并以健康人群测试结果作为正常标准[3]，将至少1项测试异常者纳入MHE组，无异常者纳入NMHE组。排除标准：①fMRI图像中头动过大(平动大于0.5 mm或转动大于0.5°)或图像配准不当；②伴有明显影响脑结构及功能的其他神经或精神性疾病；③MRI禁忌证；④酒精或药物滥用史。选取同期24名健康志愿者为对照组，男、女各12名，年龄47～70岁，平均(56.5±7.8)岁。本研究经我院伦理委员会批准，受试者均知晓研究相关内容并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Phillips Achieva/Intera 3.0T MR扫描仪，头部8通道敏感线圈。扫描前嘱受试者尽量保持安静休息状态，以海绵固定头部以减少头动。首先行常规扫描轴位T1W、T2W、T2-FLAIR序列及矢状位T1WI，以排除颅内器质性疾病；然后进行fMRI，采用梯度回波-回波平面脉冲序列，TR 2 000 ms，TE 30 ms，翻转角90°，FOV 240 mm×240 mm，矩阵64×64，层数34，层厚4 mm，扫描动态180次，扫描时间6 min。

1.3 图像分析及数据处理 首先采用DPARSFA(Data Processing Assistant for Resting State fMRI Advanced Edition)软件对fMRI图像进行预处理。处理步骤：去除前10个时间点图像；进行头动校正和时间层校正；将原始图像空间标准化配准到MNI空间，重采样体素为3 mm×3 mm×3 mm；进行平滑处理，平滑核半高全宽为8 mm；去线性漂移处理；去除协变量对结果的影响；低频滤波处理(0.01～0.10 Hz)。使用WFU PickAtlas Tool Version 3.0工具软件，在自动解剖标记模板上选取双侧楔前叶区域作为种子点。采用Pearson相关性分析观察每个研究对象种子点与全脑其他区域时间信号的相关系数，然后采用Fisherz变换将相关系数转换为接近正态分布的z值，以z值代表2个脑区之间的FC。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示。采用χ2检验比较3组间性别以及MHE组与NMHE组间Child-Pugh分级构成比的差异；以单因素方差分析比较3组间年龄、受教育年限、NCT-A及DST测试结果的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

采用单因素方差分析比较3组间双侧楔前叶与全脑其他区域FC的差异(P<0.05，Alphasim校正，簇体素数>200个)，并将校正后结果保存为模板；以该模板为基础，采用Post-Hoc检验比较3组中每2组间脑FC的差异(P<0.05，Alphasim校正，簇体素数>100个)。采用Pearson相关性分析评价3组间存在差异脑区的FC与NCT-A、DST测试结果和血氨水平的相关性(P<0.05，Alphasim校正，簇体素数>100个)。

2 结果

3组间性别比、年龄和受教育年限差异均无统计学意义(P均>0.05)，NCT-A和DST测试结果差异均有统计学意义(P均<0.001)，见表1。MHE组与NMHE组肝功能Child-Pugh分级差异有统计学意义(χ2=8.711，P=0.013)。

2.1 左侧楔前叶与全脑其他区域的FC 3组间左侧楔前叶与右侧额中/上回、左侧中扣带回、右侧楔前叶的FC差异有统计学意义(P<0.05，Alphasim校正)。Post-Hoc检验结果显示，与对照组比较，MHE组左侧楔前叶与右侧额上回、左侧中扣带回的FC降低，NMHE组左侧楔前叶与右侧额中回的FC降低(P<均0.05，Alphasim校正)；与NMHE组比较，MHE组左侧楔前叶与右侧额上回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)，见表2、图1。

2.2 右侧楔前叶与全脑其他区域的FC 3组间右侧楔前叶与右侧脑岛、右侧颞极、左侧颞上回、左侧楔前叶、双侧前额叶、左侧中扣带回的FC差异有统计学意义(P<0.05，Alphasim校正)。Post-Hoc检验结果显示，与对照组比较，MHE组右侧楔前叶与右侧颞极、左侧颞上回、双侧前额叶和内侧扣带回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)，NMHE组右侧楔前叶与左侧楔前叶、左侧中扣带回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)；与NMHE组比较，MHE组右侧楔前叶与右侧脑岛、右侧额中/上回的FC降低(P均<0.05，Alphasim校正)，见表3、图2。

2.3 相关性分析 MHE患者3组间存在差异脑区的FC与NCT-A、DST结果及血氨水平均无相关性(P均>0.05)。

3 讨论

楔前叶作为联络皮层，参与广泛的皮层和皮层下网络映射，其解剖学连接复杂，与之对应，其行为亦表现出专业化的复杂性[4]。本研究通过观察种子体素相关性脑FC，发现MHE患者静息态下双侧楔前叶与全脑多个区域FC存在异常。与对照组比较，MHE组右侧楔前叶与双侧前额叶和内侧扣带回区可见最大团块(1 236个体素)脑FC降低，提示右侧楔前叶与双侧前额叶和内侧扣带回区之间的FC存在大范围异常。作为大脑发育最为高级的脑区，额叶与情景记忆检索和视空间想象功能密切相关，此2个脑区间FC损伤可能与MHE患者视空间想象功能、空间工作记忆等认知功能障碍有关。楔前叶、前额叶均为默认模式网络(default mode network, DMN)的组成脑区。本研究结果显示MHE患者右侧楔前叶与双侧前额叶和内侧扣带回FC异常，推测MHE患者出现相应神经功能障碍可能与DMN功能受损有关。Chen等[5-6]发现MHE患者包括楔前叶在内的DMN脑区间FC降低，且DMN内脑区间的动态FC异常，推测楔前叶与DMN其他脑区间的FC异常与MHE认知功能障碍有关。因此，笔者推测右侧楔前叶与前额叶和内侧扣带回FC异常可能影响DMN，从而导致MHE患者出现注意力分散、自处理障碍及反应迟钝等认知功能异常表现。

表1 3组临床资料及NCT-A、DST测试结果比较

表2 组间两两比较与左侧楔前叶FC差异有统计学意义的脑区

表3 组间两两比较与右侧楔前叶FC差异有统计学意义的脑区

图1 左侧楔前叶与全脑其他区域FC组间差异有统计学意义的脑区 A.左侧楔前叶种子点； B.轴位观； C.左侧大脑半球侧面观； D.右侧大脑半球侧面观 (a：左侧楔前叶；b：右侧额上回；c：右侧额上回；d：左侧中扣带回；e：右侧额中回；a-b：MHE组与NMHE组间差异脑区；a-c及a-d：MHE组与对照组间差异脑区；a-e：NMHE组与对照组间差异脑区) 图2 右侧楔前叶与全脑其他区域FC组间差异有统计学意义的脑区 A.右侧楔前叶种子点； B.轴位观； C.左侧大脑半球侧面观； D.右侧大脑半球侧面观 (a：右侧楔前叶；b：右侧脑岛；c：右侧额中/上回；d：右侧颞极；e：左侧颞上回；f：双侧前额叶和内侧扣带回；g：左侧楔前叶；h：左侧中扣带回；a-b、a-c：MHE组与NMHE组间差异脑区；a-d、a-e、a-f：MHE组与对照组间差异脑区；a-g、a-h：NMHE组与对照组间差异脑区)

本研究还发现，与对照组和NMHE组相比，MHE组右侧楔前叶与右侧脑岛、右侧颞极及左侧颞上回间FC降低，提示右侧楔前叶与边缘系统脑区间FC存在异常。边缘系统脑区参与人的情绪、行为、学习和记忆等高级活动，其中颞中回参与情景记忆活动[7]，颞上回参与听觉、语言处理过程，是与社会认知功能相关的关键结构[8]。本研究发现右侧楔前叶与边缘系统脑区间FC异常，可能与MHE患者情绪改变、学习能力降低及记忆力降低等功能障碍相关。

本研究发现双侧楔前叶与其他脑区的FC均降低，而无增高脑区，提示MHE患者楔前叶FC均为负性改变；本组MHE患者中，与左、右侧楔前叶存在FC异常的脑区并不相同，提示双侧楔前叶FC损伤改变不一致，与既往研究[9-10]不完全相符。关于双侧楔前叶在脑功能中所扮演的角色，已有研究[11]提出健康人双侧楔前叶均可接收来自其他脑区的信息，但两侧楔前叶功能可能存在差异，有待细分HE神经功能损伤程度并针对楔前叶进行全面分析。

本研究的主要不足：样本量较小，可能存在部分结果偏倚；对于MHE患者的神经功能评价相对简单，无法反映其特定脑区的功能损伤。

总之，MHE患者双侧楔前叶与全脑内多个脑区FC存在异常，进而影响DMN和边缘系统，这可能是其大脑内源性神经功能损伤的机制之一。