静息态功能MRI观察脑梗死后失语症患者功能连接变化

张贺诚，刘 晶，李小圳，田家赓，高 闯，梁煜爽，康 庆，赵天佐*

(1.北京中西医结合医院放射科，北京 100039；2.清华大学医院检验科，北京 100084；3.北京中医药大学东直门医院放射科，北京 100700)

脑梗死是中、老年人的常见疾病之一，若未能及时治疗，所致后遗症将严重影响患者日常生活[1]。失语症为获得性语言障碍，多因优势侧大脑半球损伤导致语言功能受损，常伴认知及运动功能障碍[2]。近年用于脑功能成像方法中，静息态功能MRI(resting-state functional MRI，rs-fMRI)因操作简便、无需受试者配合而特别适用于依从性差患者，可避免执行特定任务引起的个体差异[3]。功能MRI(functional MRI，fMRI)可用于描述和分析不相邻的2个或多个脑区间的脑功能活动[4]，即功能连接(functional connectivity，FC)；通过选取种子点，分析其与其他脑区的FC，能反映该点与其他脑区之间的FC改变[5]。本研究采用rs-fMRI，将种子点置于左侧额下回(left inferior frontal gyrus，LIFG)布罗卡(Broca)区，观察脑梗死后失语症患者各脑区FC变化，以探讨失语症的可能机制。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2017年2月—2019年5月10例于北京中医药大学东直门医院就诊的左侧脑梗死后失语症患者(观察组)，男8例，女2例，年龄44～80岁，平均(61.0±8.9)岁。纳入标准：①汉族，右利手；②MRI检出明确左半球脑梗死病灶；③有明确失语症状；④神志清楚，以言语功能障碍为主要异常表现。排除标准：①伴认知功能障碍；②合并脑外伤、恶性肿瘤或精神疾病等其他严重疾病。同期于本院体检性别、年龄及民族等匹配的10名健康志愿者作为对照组，男8例，女2例，年龄44～80岁，平均(61.0±8.9)岁，排除标准同前。检查前受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Achieva 3.0T MR扫描仪，配置32通道头部线圈。嘱受试者仰卧、闭眼，平静呼吸。采集高分辨率T1WI和rs-fMRI，获取原始DICOM文件。轴位3D T1WI：TR 1 900 ms，TE 2.5 ms，FOV 250 mm×250 mm，FA 9°，层厚1.0 mm，层间隔0.5 mm，层数176；采用梯度回波-平面回波成像(gradient echo-echo planar imaging，GRE-EPI)序列采集rs-fMRI，TR 2 000 ms，TE 30 ms，FOV 224 mm×224 mm，FA 90°，层厚3.5 mm，层间隔l.0 mm，层数31，共240个时间点。

1.3 图像处理 于Matlab R2013b程序环境下应用DPARSF软件处理rs-fMRI数据。选取LIFG的Broca区，即布罗德曼分区(Brodmann area，BA)44，其蒙特利尔神经学研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)中心坐标为(-51，9，21)，半径为6个体素，生成1个覆盖33个体素的种子点作为ROI。

1.4 统计学分析 采用REST软件(http://restfmri.net/forum/index.php)分析观察组及对照组的FC图。采用单样本T检验比较组内、双样本T检验比较组间FC，检验水准为统计阈值概率P<0.01(经AlphaSim校正)，体素>50，经多重比较校正得到2组的FC图。在Slice Viewer程序中显示结果，观察FC变化的脑区及相关强度，T>0呈正相关，T<0呈负相关，T值越大则相关性越强。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对照组大脑双侧枕叶、顶叶、额叶、颞叶、小脑半球、小脑扁桃体及脑干与ROI 的FC呈正相关(P均<0.05)，见表1及图1。观察组双侧额下回，左侧中央后回、中央前回、额中回、扣带回、豆状核、海马、楔叶、枕叶，右侧顶下小叶、缘上回与ROI的 FC呈正相关(P均<0.05)，见表2及图2。观察组双侧缘上回、颞下回、梭状回、顶下小叶、枕中回，右侧额中回、扣带回、小脑半球，左侧颞中回、颞上回等与ROI 的FC的相关性高于对照组(P均<0.05)，见表3及图3。

图3 静息状态下观察组与LIFG的FC的相关性高于对照组的脑区 (右侧色带数值表示FC程度)

表3 静息状态下观察组与LIFG的FC的相关性高于对照组的脑区

图2 观察组静息状态下与LIFG的FC呈正相关的脑区 (右侧色带数值表示FC程度)

表2 观察组静息状态下与LIFG的FC呈正相关的脑区

图1 对照组静息状态下与LIFG呈正相关的脑区 (右侧色带数值表示FC程度)

表1 对照组静息状态下与LIFG的FC呈正相关的脑区

3 讨论

分析fMRI扫描数据时，FC指解剖连接限定范围内图像信号在时间上的同步性或相关性，用于描述和分析空间上不相邻的2个或多个脑区之间的连接关系及其程度。研究脑FC的方法较多，其中种子点分析法研究目标明确，后处理及分析方便、敏感，是目前最常用的脑功能分析方法之一。本研究采用种子点方法分析脑FC，即以特定解剖结构或体素为ROI，以其rs-fMRI数据作为种子点，通过软件进行后处理，对该种子点与其他活动脑区的数据进行相关分析，得出显示不同脑区之间活动的相关图像。

大脑发育和获取语言过程中，两个半球之间，通常其中一个(多为左侧半球)在语言功能上居于主导地位，而另一半球的语言能力有限。本研究对照组双侧额叶激活区域面积和程度显著，提示双侧额叶在语言功能形成过程中均具有重要作用，左侧大脑半球的语言中枢及功能区与右侧大脑半球镜像区之间存在功能联系，可能在产生及恢复语言过程中发挥重要作用[6]，即健康人大脑在静息状态下同样存在语言功能神经网络，与既往研究[7]结果相符。

失语症患者大脑优势半球病变周围脑区功能重建对恢复语言功能具有重要作用[8]。本组多数病例病变累及Broca区，结合其失语严重程度及fMRI结果，支持Broca脑区在语言网络中具有重要作用[9-10]。近年关于右侧大脑半球脑梗死后失语症的研究[11-13]较多。本研究发现观察组及对照组的ROI均与右侧半球多个脑区存在FC，与MARINI等[14]的研究结果相符，提示左侧半球语言功能区发生病变时，右侧语言功能区可能被激活而发挥其重要功能；相比对照组，观察组与LIFG的FC的相关性较高脑区主要为左侧颞叶和右侧额叶，右侧颞叶和顶叶、双侧枕叶也可见多个脑区与LIFG的FC增强。

de SMET等[15]发现右侧小脑半球通过与语言优势半球皮层的神经联系和协同作用而参与意识、发声及控制发音等过程，对小脑仅具有运动协调功能的传统观点进行了修正。神经解剖学、神经影像学及相关临床研究结果显示，小脑的作用包括调节认知和情感处理，小脑与幕上关联区域的连接参与更高的认知和情感功能[15]。本研究观察组右侧小脑半球与LIFG的FC增强度高于对照组，可能进一步提示右侧小脑半球对于脑梗死后失语症患者的发声及发音控制等恢复过程具有积极作用。

本研究不足之处：①样本量小，个体差异如发病时间、病灶位置及大小等可能对结果造成影响；②未观察任务态下各脑区及神经网络的功能变化；③未针对不同类型失语症患者进行对比。

综上，健康人在静息状态下即存在与LIFG相关的语言功能网络，该网络可能是维持正常语言功能的神经基础。左侧脑梗死后失语患者多个脑区，主要包括左侧大脑额叶与LIFG Broca区的FC呈正相关，可能与脑梗死后失语症的发生和恢复机制有关。