基于功能连接法的高压氧治疗创伤性脑损伤的功能磁共振研究

宋 娟，肖 慧（通讯作者），韩 青，于珍珍

（1无锡市儿童医院 江苏 无锡 214023）

（2联勤保障部队第九〇〇医院 福建 福州 350025）

（3南京医科大学附属无锡人民医院 江苏 无锡 214023）

创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）发病率具创伤首位，致残致死率更高[1-2]。中重型TBI静息态脑功能相关研究文献报道尚少。高压氧治疗（Hyperbaric oxygen therapy，HBOT）对TBI脑功能康复影响的相关研究报道甚少。因此，本研究着重于中重度TBI患者局部脑区活动改变及HBOT前后脑功能变化。

近些年，研究TBI患者脑功能损伤多采用基于血氧浓度的功能磁共振成像（blood oxygen level dependent fMRI，BOLD-fMRI）技术，基于其无创及具有较高空间分辨力等优势，已逐渐被脑神经生理、心理及精神等领域的研究采用。BOLD-fMRI分为静息态fMRI（resting-state fMRI，rs-fMRI）和任务态fMRI。TBI患者一般难以配合，因此多采用rs-fMRI。采用基于楔前叶（Precuneus，Pru）为种子区的功能连接（Function Connectivity，FC）法及MoCA评分来检测HBOT前后的脑功能变化情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料

25例TBI患者来自就诊于联勤保障部队第九OO医院康复科，患者HBOT前后均接受rs-fMRI检查。除去rsfMRI扫描头动超过2mm或2及随后未接受HBOT患者10例，TBI组纳入15例（女3例，男12例），平均年龄39.03±11.41岁。TBI组按随访结果分为HBOT前（pre-HBOT）组和HBOT后（post-HBOT）组，共12例（女3例，男9例），平均年龄38.61±10.92岁。纳入标准：首次脑损伤病史；发生颅脑损伤后一月以内（急性或亚急性期）；临床综合评价为中重度TBI患者；接受HBOT。HBOT使用医院纯氧/0.2ATA，每疗程吸氧10次，共2个疗程。

1.2 数据采集

使用西门子Skyra3.0T磁共振。BOLD-fMRI扫描：被试者处于静息状态，rs-fMRI序列扫描（TR/TE 2000/30ms，Slice number 33，Voxel size 3.8mm×3.8mm×4.0mm.）；3D-T1WI结构数据（TR/TE 1900/2.3ms，Slice number 160/176，Voxel size 1mm×1mm×1mm）。

1.3 数据处理及分析

在Matlab 2012a环境下采用静息态fMRI数据处理助手软件及SPM8、REST1.8软件包对rs-fMRI数据进行处理及分析，获得TBI组与健康对照组、HBOT前后FC差异图（P＜0.05）。

1.4 统计学方法

本研究中受试者受教育程度、年龄及MoCA量表采用SPSS18.0软件统计分析。

2 结果

2.1 一般资料

本文TBI组、对照组及HBOT前/后组受教育程度及年龄差异无统计学意义（见表1）。对比pre-HBOT组，post-HBOT组MoCA得分升高，其中除了抽象力的增高无统计学意义（P=0.29＞0.05），其他如记忆力、命名力、注意力、视空间与执行力、语言能力、定向力增高均有统计学意义（P＜0.05），见表。

表 三组间受教育程度及年龄比较（±s）

表 三组间受教育程度及年龄比较（±s）

n 年龄（岁） 受教育程度（年）TBI组 15 39.03±11.41 7.37±2.08 HBOT前/后组 12 38.61±10.92 7.53±1.66对照组 15 39.42±11.20 7.32±3.21 F-0.09 0.02 P-0.91 0.98

2.2 FC分析结果

2.3.1 对比健康组 TBI组Pru与右侧岛叶、右侧颞极、右侧海马及右侧颞下回等脑区之间的FC减低；与右侧舌回及右侧距状沟周围皮层的FC增高（图1）。

2.3.2 对比pre-HBOT组 post-HBOT组Pru与右侧梭状回、右侧颞极、右侧颞下回、右侧海马旁回及右侧海马等脑区之间FC增强。（图2）。

图1 TBI组与健康组基于体素以Pru为种子区的FC比较差异图

图2 pre-HBOT组与post-HBOT组基于体素以Pru为种子区的FC比较差异图

3 讨论

本实验中采用BOLD-fMRI技术，通过FC数据分析法，发现TBI组Pru与右侧岛叶、右侧颞极、右侧海马及右侧颞下回等脑区之间的FC较正常组减低，这些FC减低脑区主要分布在颞叶区；颞叶主要负责处理听觉信息并涉及人类情绪及精神活动。海马主要负责学习和记忆，短期记忆主要储存于海马中，只当记忆片段短时间内被反复调用时，海马才会将其储存到大脑皮质永久记忆。Pru与右侧颞叶、海马之间FC强度减弱，预示颞叶及海马处理信息异常可能会导致TBI患者认知功能障碍，这与报道相一致[3]。有研究表示岛叶部分涉及语言、面部厌恶表情、对他人疼痛的同情、对疼痛的感知及听觉功能的控制[4-6]，本研究中Pru与右侧岛叶之间FC强度减低，提示岛叶功能异常也可能会导致TBI患者语言功能减低、表情淡漠，但这个方面的报道甚少，有待进一步探究和验证。

本实验还显示，对比健康组，TBI组Pru与右侧舌回及右侧距状沟周围皮层的FC强度增高。有研究表明距状回和舌叶是视觉网络的关键脑区[7]，右侧舌回及右侧距状沟周围皮层FC强度增高，可能是一种代偿。

HBOT是通过提升血液及组织中的氧含量，增加脑部供氧、减轻脑水肿，从而降低颅内压，对缺血、组织水肿等导致TBI二次损伤的关键要素进行直接治疗[8-10]。在细胞层面上，HBOT可以提高新陈代谢、减轻氧化应激及减少细胞凋亡[11-13]。

TBI患者高压氧治疗疗效的相关研究有限，HBOT被认为可以刺激血管再生、支持损伤脑组织的修复，引起神经再塑性[14]。本研究示HBOT后组与Pru之间FC明显增强脑区与治疗前功能减低脑区较一致，预示HBOT有利于脑损伤的修复。但HBOT的有效性仍存在争议[15]，还需要扩大样本量进一步研究。

综上，通过本实验三组对比研究，总结如下：TBI患者存在多处脑功能损伤区，rs-fMRI为诊断脑功能损伤提供了途径；HBOT能促使TBI患者脑功能修复，能够作为TBI患者早期治疗法的一种；促使TBI患者脑功能恢复，以及参与相同脑功能的不同脑区的功能代偿，可能是HBOT创伤性脑损伤的康复机制之一。