左颞中回语言功能的静息态功能磁共振研究☆

李春星 周仪 方艺 段婷婷 李华

左颞中回语言功能的静息态功能磁共振研究☆

李春星*周仪*方艺*段婷婷*李华△

目的通过静息态功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)来探讨不同失语亚型的共性。方法首先，运用西门子3.0T磁共振仪获得12例不同失语患者和20例正常对照者静息态数据，进行低频振幅（amplitude of lowfrequency fluctuation,ALFF）分析，采用两样本t检验，得到失语组ALFF信号减低的脑区，然后选择左侧颞中回后部作为感兴趣区在正常对照组中进行单样本t检验，得到功能连接（functional connectivity,FC）图。结果与正常对照组相比失语组左侧颞中回后部、左侧前额叶内侧回、右侧小脑的ALFF减低（P＜0.005，Alphasim校正，cluster size＞27voxels）；左侧颞中回后部在正常对照组功能连接的脑区主要有颞下回、梭状回、额下回、缘上回及右侧颞中回、额下回眶部、额中回（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)。结论静息状态下，存在以优势半球颞中回后部为中心的语言理解网络，该网络可能是大脑语言理解功能的神经基础。

失语症 低频幅度 功能连接

静息态功能连接的研究，目前主要有两种方向，一是研究远隔脑区的时间序列的同步性，来研究脑区之间的功能连接情况，最广泛应用的是种子相关分析法；二是查看局部脑区自发神经活动的程度，来研究局部脑区的代谢活性，主要有低频振幅（amplitude of lowfrequency fluctuation，ALFF）算法。静息态功能磁共振无需设计繁琐的实验任务及考虑受试者执行任务能力的差异，已经成为目前脑功能研究的热点[1]，本文采用静息态功能磁共振初步探讨探讨不同失语亚型的共性

1 对象与方法

1.1 研究对象脑梗死后失语组：12例失语患者，男8例，女4例，年龄46～74岁，平均年龄(60.5± 8.6)岁。入组标准：①首次发病，病程3 d至3个月，CT或MRI显示有明确的左侧大脑半球病灶；②发病前言语功能正常，病后能配合做失语检查，失语的诊断标准来自西方失语量表（western aphasia battery,WAB）[5]；③无精神、认知（除语言）等障碍；④汉族，右利手，受教育年龄＞5年。正常对照组：20例健康中老年人，男12例，女8例，年龄54～64岁，平均年龄（60.3±3.0）岁。入组标准：①无认知障碍主诉，无神经精神、药物滥用等病史；②无言语障碍、躯体疾病等；③CT或MRI显示未见明显异常；④汉族，右利手，受教育年龄＞5年。两组受试者都知情同意。排除标准：①非首次发病的失语患者；②有痴呆，等认知功能障碍疾病；③不能配合做失语检查。

1.2 临床失语评估西方失语量表汉化版，患者在做fMRI之前进行失语量表检查。WAB主要包括：①自发语：细分为信息内容和流畅性；②听理解：细分为是—不是问答、单词听理解、执行命令；③复述；④命名：细分为呼名、列举、语句完成、应答。失语检查完成后，可以得到失语商(aphasia quotient，AQ)。它为口语障碍程度的可信赖尺度，可反映出失语症的严重度，而且可以作为失语症的好转与恶化的评价指标。最高分100分，正常值为98.4～99.6，AQ＜93.8可评为失语。患者在做fMRI之前一天进行失语量表检查。

1.3 fMRI数据的采集采用Siemens verio 3.0T磁共振仪，先扫解剖像，后扫描功能像，三维磁化强度预备快速梯度回波成像获得T1WI结构像：TR/ TE=2300/2.52 ms，层厚1 mm，层数176，FOV=256 mm×256 mm，矩阵256×256，体素1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm，翻转角：9°；静息态fMRI扫描序列采用梯度回波-平面回波序列(GRE-EPI)：TR/TE= 2330/30 ms，层厚3 mm，层数36 FOV=240 mm× 240mm，矩阵64×64，体素3.8 mm×3.8 mm×3.0 mm，翻转角：90°。静息态功能扫描获得205个时间点，扫描时间为8 min15 s。

1.4 图像处理

1.4.1 fMRI数据预处理 预处理基于Ma t l ab2009b平台，使用SPM8（Statistical Parametric Mapping, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）及DPARSF（Data Processing Assistant for Resting-State fMRI Analysis Toolkit,http://resting-fmri.sourceforge.net)和REST（Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit，http:// resting-fmri.sourceforge.net）对静息态数据进行系统预处理。考虑到磁场稳定及被试对环境的适应，首先剔除前5个时相的采集图像，对剩余200个时相的数据进行下列预处理：时间校正、头动校正、空间标准化、空间平滑用（6 mm×6 mm×6 mm）、去线性漂移及低频滤波（0.01～0.08 Hz）。

1.4.2 低频幅度分析 滤波后的数据经过傅里叶转换成频率谱，而频率谱与原始时间序列的频率振幅的平方成正比，这样每一体素频率谱的平方根在0.01～0.08 Hz的低频下被计算出来，得到平均平方根作为ALFF,为了达到标准化目的，每个体素的ALFF值都除以全脑均值(mean)，即mALFF,得到全脑的mALFF,其用于双样本的计算中，目的在于检测全脑局部脑区神经元自发的活动程度。

1.4.3 感兴趣区的选择(region ofinterest，ROI) 考虑到左侧颞中回后部的解剖位置，既往相关研究及本实验得出失语组其ALFF信号值低于正常对照组，选取左侧颞中回后部为感兴趣区，其种子点X、Y、Z轴的坐标来自于第一部分为(-60、-66、0)，ROI的体积是用REST slice viewer生成一个覆盖73体素的Mask(图1)。将上述Mask应用到正常对照组中。

1.4.4 功能连接分析 首先去除协变量，主要为去除头动、全脑信号、白质信号和脑脊液对低频同步振荡信号的影响。然后以左侧颞中回后部中各体素的时间信号的平均值作为种子点的时间信号，通过分析种子点与全脑各体素的时间序列得到Pearson相关图及相关系数。

1.5 统计学方法对正常人与失语患者在REST软件里进行双样本t检验，检验水准为P=0.005（Alphasim校正），最小集簇大小为27 voxles，结果在REST Slice Viewer显示。对正常对照组以左侧颞中回后部为种子点在REST软件里进行单样本t检验，检验水准为P=0.001（未校正），最小集簇大小为40 voxles。

2 结果

2.1 临床资料本实验在扫描时要求患者保持静止，为避免头动造成伪影影响实验效果，在用DPARSF软件行预处理时，正常对照组及失语组头部运动三维平移超过2 mm、三维旋转超过2°的受试者数据剔除。扫描过程中睡着的受试者数据剔除。符合上述标准的有运动性失语患者4例、感觉性失语1例、完全性失语1例，失语，但失语类型不明确的6例，共12例患者，男8例，女4例，年龄50～74岁，平均年龄（63.8±8.7）；正常对照组，男12例，女8例，年龄54～64岁，平均年龄（60.3±3.0）岁。

2.2 失语组与正常对照组的ALFF差异失语患者ALFF值减低的脑区有左侧颞中回后部、左侧前额叶内侧回、右侧小脑(P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels）（表1图2）。失语患者ALFF值升高的脑区有左侧枕叶、中央前回、岛叶及右侧楔前叶（P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels）（表2图2）。

2.3 正常对照组静息状态下左侧颞中回后部的功能连接正常对照组静息状态下与左侧颞中回后部正相关的脑区主要有：左侧颞中回(BA21)、颞下回(BA20)、梭状回(BA37)、额下回(BA474544)、缘上回(BA39)及右侧颞中回（BA21）、额下回眶部（BA47）、额中回(BA46)。（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)（表3、图3）。

正常对照组静息状态下与左侧颞中回后部负相关的脑区主要有：双侧额上回（BA9）、枕叶（BA171819）、右侧尾状核头部、小脑扁桃体。（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)（表4、图3）。

3 讨论

表1 失语患者ALFF值减低的脑区

表2 失语患者ALFF值升高的脑区

表3 正常对照组静息状态下与左侧颞中回后部正相关的脑区

大脑病变出现语言障碍称失语症，患者的病变性质不同，病变部位不同，病程不同，其失语的临床表现会有很大差异，从而出现不同失语亚型，现代解剖技术及影像研究发现失语亚型与脑损伤的部位不是一一对应的：即同一失语类型可由不同部位的脑损伤产生；不同类型的失语症可能有同一病灶引起。另外，临床上近有半数失语病例不能明确归入哪一类。可见，失语症的诊断要以临床症状模式为依据，不能以病变部位为基础。但是不管何种失语都有一个共同的特点就是有不同程度的语言理解障碍。本文通过对不同失语亚型患者及正常志愿者的研究，来探讨不同失语亚型的共性。

3.1 感兴趣区的选取本研究首先采用ALFF算法发现失语病人的左侧颞中回后部、左侧前额叶内侧回和右侧小脑的ALFF信号低于正常对照组，研究表明ALFF反映的是局部脑区自发的神经活动的程度，体现的是局部脑区神经元的代谢活性[3,4]，

可知这些脑区代谢活性的异常与患者的失语表现存在一定的联系。从解剖上，左侧颞中回后部处于听觉与视觉皮层的交界区，接受来自于Wernicke区（颞上回后部）、初级听觉皮层（颞横回）及视觉皮层的信息；从先前的研究上，左侧颞中回后部参与词汇语句的理解[5]及皮质下存在多条纤维通路都参与语言的理解[6]。因此，相比左侧前额叶内侧回和右侧小脑，选择左侧颞中回后部作为感兴趣区进行功能链接分析探讨静息状态下语言的理解网络更可行。

表4 正常对照组静息状态下与左侧颞中回后部负相关的脑区

图1 种子点和ROI的选取图采用双样本t检验，检验水准为P＜0.005，Alphasim校正，cluster size＞27voxels。结果在REST Slice Viewer显示，十字交叉点即为种子点，周围体素生成的Mask为ROI，从冠状位、矢状位、轴位三个不同的层面显示种子点及ROI

图2 采用双样本t检验，检验水准为P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels。结果在REST Slice Viewer显示。红色区域表示与正常人相比，失语病人ALFF减低的脑区；蓝色区域表示与正常人相比，失语病人ALFF升高的脑区。图像中右下角的数值为MNI坐标Z轴的值

图3 正常对照组静息状态下与LMTG-ROI负相关的脑区，红色、蓝色分别代表与左侧颞中回后部正、负相关的脑区，颜色越亮，表示相关性越强（采用单样本t检验，P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)。图像坐标显示Z=–30到Z=+45(间隔5mm)

3.2 与左侧颞中回后部正相关的脑区和各个脑区的意义本课题研究结果显示，正常对照组静息状态下与左侧颞中回后部正相关的脑区主要为：左侧颞中回、颞下回、梭状回、额下回、缘上回及右侧颞中回、额下回眶部、额中回。研究发现不同程度的对左侧梭状回(BA37)电刺激会产生不同类型的失语症[7]。Price[8]在综述语言的理解与表达中得出有意义的言语会导致左侧颞中回和颞下回的激活。左侧额下回包括BA45、BA44、BA47，研究发现左侧额下回涉及句子的语义处理，当句子语义变得抽象[9]、涉及语法[10]时，额下回岛盖部（BA44）会出现持续的激活。同样的左侧额下回三角部、眶部分别在单词的检索[11]、书面语的句法和语义处理[12]中出现激活。左侧缘上回(BA39)及其皮质下的纤维束受损会出现传导性失语，研究发现缘上回参与语音的工作记忆[13]，因此传导性失语患者表现的音位错语可能与左侧缘上回受损有关。Van及其同事发现右侧额下回眶部（BA47）、右侧额中回(BA469)及右侧颞中回（BA21）对语言能力的运用起着正调节的作用[14]。不同的语韵会产生不同的语义，研究证实韵律存在右侧偏侧性[15]，Ethofer等研究发现存在从右侧颞中回后部到右侧额下回的情感语韵序列的激活[16]。

可见，与左侧颞中回后部正相关的脑区都在语言的理解中起着一定的作用，当它们受损时可能会出现一定的语言理解障碍，而它们在静息状态下与左侧颞中回后部共同构成了一个功能连接网络，此网络应与语言的理解相关。

总之，本文通过ALFF算法对不同的亚型失语组与正常对照组进行研究发现失语组左侧颞中回后部出现神经元的活性降低，而左侧颞中回后部参与语义词汇的处理，涉及语言的理解功能，但凡失语都有一定的语言理解障碍，因此，我们以左侧颞中回后部为感兴趣区在正常对照组中进行功能连接分析，得到以左侧颞中回后部为中心的功能连接网络，经分析发现此网络的各个脑区都不同程度的参与语言的理解功能。因此，考虑到左侧颞中回后部的解剖位置、语言功能及本实验的研究，我们推测人脑在不执行具体语言任务时存在以左侧颞中回后部为中心的语言理解网络，静息状态下该网络的存在可能是维持大脑语言理解功能的神经基础。

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R743.3

A

2013-12-17）

（责任编辑：李立）

10.3936/j.issn.1002-0152.2014.08.012

☆国家自然基金项目（编号：31260235）

*盐城市第一人民医院磁共振室（盐城224000）

△石河子大学第三附属医院神经医学中心