脊髓型多发性硬化患者默认网络及突显网络的功能连接

韩永良，李咏梅，刘 义，尹 平，曾 春，王静杰，罗 琦

(重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016)



脊髓型多发性硬化患者默认网络及突显网络的功能连接

韩永良，李咏梅*，刘 义，尹 平，曾 春，王静杰，罗 琦

(重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016)

目的采用独立成分分析(ICA)方法分析脊髓型多发性硬化(SMS)患者脑静息态默认网络(DMN)及突显网络(SN)功能连接(FC)的异常。方法对我院22例SMS患者(SMS组)及22名健康对照者(正常对照组)行静息态fMRI，对所得数据进行ICA分析,并利用SPM8比较两组脑网络FC的差异，同时分析差异脑区的时间序列信号(FC分数)与临床扩展残疾状态量表(EDSS)评分及病程的相关性。结果与正常对照组相比，SMS组DMN的FC减弱的脑区包括双侧内侧额上回、边缘叶及双侧楔叶，FC增强的脑区包括双侧前扣带回、右侧距状皮层；SMS组SN的FC减弱的脑区为双侧内侧扣带回，FC增强的脑区延伸到双侧中央前回、左侧中央后回。两组FC分数与EDSS评分及病程均无相关性(P均>0.05)。结论SMS患者静息态DMN、SN均存在FC异常，可能与继发于脊髓病变的逆行性神经元变性或功能网络重构有关。

多发性硬化；磁共振成像；脑网络；独立成分分析

多发性硬化(multiple sclerosis, MS)是一种免疫介导的、以髓鞘脱失和轴索退化为特点的自身免疫性疾病，可出现多个系统的损害(如感觉运动障碍、共济失调、认知障碍、视力受损等)，而脊髓型多发性硬化(spinal form of multiple sclerosis, SMS)是患者仅以脊髓病灶为主引起临床症状，且常规影像学检查无脑内可视病灶的一类MS，并在较长时间内表现为脊髓病损的临床症状和体征，致残率高。既往fMRI研究[1-3]发现，复发-缓解型MS(relapsing remitting multiple sclerosis, RR-MS)患者大脑结构及功能存在广泛损害，包括默认网络(default mode network, DMN)、视觉网络(visual network, VN)、感觉运动网络(sensorimotor network, SMN)功能连接(functional connectivity, FC)的异常等。而对SMS患者，目前仅有VN的FC及灰质弥散张量参数异常的报道[4-5]，而其他静息网络如DMN、突显网络(salience network, SN)等FC的变化尚需探讨。因此，本研究采用独立成分分析(independent component analysis, ICA)方法分析fMRI数据，观察SMS患者DMN及SN FC的变化，并评价FC分数与扩展残疾状态评分(expanded disability status scale, EDSS)间的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 SMS组：收集2013年1月—2015年12月期间于我院神经内科就诊的SMS患者22例，其中男6例，女16例，年龄18～62岁，平均(40.3±13.4)岁，病程3～192个月，平均(65.8±21.8)个月，EDSS评分为0.5～7.5分，中位评分2.0分。纳入标准[6]：①临床推测主要病变位于视神经和脊髓；②无大脑及小脑症状；③可有轻微的脑干定位体征；④至少1次复发；⑤病程≥1年；⑥常规脑MR检查阴性；⑦右利手。

正常对照组：同期招募与SMS组年龄、性别相匹配的健康志愿者22名，男5名，女17名，年龄20～55岁，平均(38.5±5.9)岁；均无精神疾病史且神经系统查体正常，无严重心、肝、肾脏疾患。所有受试者均无MR检查禁忌证，均为右利手。

所有受检者和(或)家属均签署知情同意书；本研究获得我院生物医学伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用GE Signa HDxt 3.0T超导MR扫描仪，8通道头线圈及脊柱线圈分别采集头颅及脊髓数据。受试者保持闭目平卧，用海绵垫固定头部，嘱其放松，保持清醒。头颅MRI：采用常规轴位T1W(TR 250 ms，TE 2.86 ms)、T2W(TR 3 600 ms，TE 120 ms)、T2W FLAIR序列(TR 8 000 ms，TE 120 ms)，层厚5.0 mm，层数20层；静息态BOLD序列采用GRE-EPI序列轴位扫描(TR 2 000 ms，TE 30 ms，翻转角90°，FOV 200 mm×200 mm，矩阵64×64，层厚3 mm，层距1 mm，共33层，240个时间点数据)；扫描范围均自颅顶至枕骨大孔。脊髓MRI：采用矢状位T1W(TR 500 ms，TE 12 ms)及T2W(TR 2 200 ms，TE 110 ms)、轴位T2W(TR 2 200 ms，TE 110 ms)序列。常规T2W FLAIR用于排除脑部的其他病变，由2名有经验的放射科医师确认受试者常规MR扫描显示无脑内可视病灶。

1.3 数据处理

1.3.1 数据预处理 采用静息态fMRI数据处理助手(DPARSFA,V2.3,http://www.restfmri.net)基于Matlab 7.11(R2010b)平台进行图像预处理，包括去除前10个时间点数据、时间及头动校正、空间标准化，根据记录的头动参数进行排除，SMS组中2例患者由于头动[平动>1 mm和(或)转动>1°]不满足要求而被排除；8 mm全宽半高高斯平滑核滤波 (0.01～0.08 Hz)去线性漂移[7-8]。

1.3.2 ICA分析 将预处理后的数据输入GIFT v2.0a(http://icatb.sourdeforge.net/)软件，选取Fast ICA算法，分别获得30个独立成分的空间分布图，将噪声成分剔除，参考既往研究[9-12]，分别记录DMN、SN的全脑分布图。

1.4 统计学分析 采用SPM 8软件对两组各网络行单样本t检验(体素>40个，P<0.001)，组间行双样本t检验，分析组间各网络连接的差异脑区(体素>40个，P<0.05，FDR校正)。采用REST_V1.9软件(http://www.restfmri.net)提取两组有差异脑区的FC分数，采用SPSS 20.0统计分析软件，对有差异脑区的FC分数与EDSS评分和病程行Pearson相关分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

20例患者均为单纯脊髓病变，所有病灶均表现为等T1长T2信号，以患者最大病灶计，分布于颈髓、胸髓病灶数分别为12个(12/20，60.00%)、8个(8/20，40.00%)；累及≤1个、1～2个、≥2个的脊髓节段分别为2个(2/20，10.00%)、15个(15/20，75.00%)、3个(3/20，15.00%)。

对照组和SMS组均分离出DMN和SN，均包括后扣带回/楔前叶(posterior cingulate cortex/precuneus, PCC/Pcu)、内侧前额叶/前扣带回(medial prefrontal and anterior cingulate cortices, MPFC/ACC)和腹外侧前额叶(ventrolateral prefrontal cortex, vLPFC)、背侧前扣带回(dorsal anterior cingulate cortex, dACC)等脑区。

表1 SMS组DMN的FC有明显差异的脑区

注：MNI：蒙特利尔神经科学研究所；FDR校正，P<0.05，体素>40个

表2 SMS组SN的FC有明显差异的脑区

图1 两组FC差异脑区 A.SMS组DMN FC高于对照组的脑区皮层分布图，主要为双侧前扣带回、右侧距状皮层; B.SMS组DMN FC低于对照组的脑区皮层分布图，主要为双侧内侧额上回、边缘叶及双侧楔叶； C.SMS组SN FC高于对照组的脑区皮层分布图，主要为双侧中央前回、左侧中央后回； D.SMS组SN FC低于对照组的脑区皮层分布图，主要为双侧内侧扣带回 (FDR校正，P<0.05，体素>40个)

与对照组比较，SMS组DMN的FC减弱的脑区包括双侧内侧额上回、边缘叶及双侧楔叶，FC增强的脑区包括双侧前扣带回、右侧距状皮层；SMS组SN FC减弱的脑区为双侧内侧扣带回，FC增强的脑区延伸至双侧中央前回、左侧中央后回。见表1、2和图1。

两组DMN及SN有差异脑区的FC分数与EDSS评分及病程均无相关性(P均>0.05)。

3 讨论

SMS是指病灶仅发生于脊髓而无颅内可视病灶的一类MS，多见于亚洲人，选择性累及脊髓、视神经，也被称为视神经脊髓型MS。病理变化主要是髓鞘崩解、灶周水肿、血管周围炎性细胞浸润，致局部血脑屏障破坏，晚期胶质细胞增生，纤维增殖形成瘢痕[13]。多数学者[1-3]研究发现典型的MS患者脑功能及结构异常改变，但对于SMS患者是否存在脑功能的改变报道较少。

ICA是纯数据驱动的信号处理方法，不需任何先验信息，可探测其他基于先验假设的方法无法检测分离的脑激活成分[14]，其原理是在BOLD信号以及心跳呼吸、漂移等干扰噪声统计独立性的基础上，将fMRI数据按照统计独立原则，通过优化算法分解为若干相互独立的成分，目前该方法已被广泛应用于脑自发神经的活动研究。本研究采用ICA方法分析SMS患者DMN和SN的改变。

DMN包括PCC/Pcu、MPFC/ACC等[15]脑区，在大脑处于静息状态时存在持续性活动，与人脑对内外环境的监测、情景记忆的提取、意识的维持、情绪加工等功能密切相关[16]。既往研究[17]发现，RR-MS患者和健康对照组DMN空间分布大致相仿，但主要成分平均FC分数呈不均一变化，存在局部FC的改变，FC增强脑区包括双侧扣带回、右侧额中回、右侧颞中回、右侧角回等。而在认知任务和临床孤立综合征(clinical isolated syndrome, CIS)研究[18-19]中均发现，患者ACC内侧部、PCC等区域DMN的FC增加，且与全脑萎缩程度及T2WI病灶负荷无显著相关性。本研究结果与既往报道[18-19]一致，且发现SMS组DMN的右侧距状皮层FC也有增强，可能与病程早期有限的功能重构有关[20]，而DMN其他活动和代谢正常的脑区与重构的功能脑区间是否存在FC，需进一步纵向研究。

此外，与既往研究[1,19]不同，本研究发现DMN的双侧楔叶、边缘叶FC减低。Tomasi等[21]研究表明，楔叶是全脑网络的重要枢纽之一，FC的减弱表明这些脑区神经环路可能受损，可进一步解释SMS患者认知障碍、记忆力下降、情绪调节障碍等临床症状。FC分数与EDSS及病程无相关性，可能因SMS患者DMN自发活动的同步性下降引起功能重塑，包括在接受任务时激活同一网络内或网络外的额外代偿脑区[22]。

SN包括双侧VLPFC、前岛叶(anterior insula, AI)和dACC[23]等脑区，对认知任务的起始、维持和执行有重要意义，且有利于行为反应的协调[24]，使特定的脑区对突发刺激做出合适的反应。本研究中，SMS组SN双侧内侧扣带回FC显著减弱，该脑区与具有认知、心理、肌张力调控等功能活动的通路密切相关，提示SMS患者传导通路相关脑区受损；SMS组SN的FC增强区延伸至双侧中央前回及左侧中央后回，可能与患者部分运动功能减低，感觉运动网络出现代偿有关。

本研究的不足：只选择DMN及SN作为研究网络，未分析其他静息网络的改变；研究主体仅限于EDSS分值较低的SMS患者，未对所有患者进行智能量表等评分；样本量偏少，今后拟扩大样本量进一步研究。

总之，本研究采用ICA的方法显示SMS患者存在DMN及SNFC增强和减弱改变，可能与继发于脊髓病变的逆行性神经元变性有关，且患者DMN及SN存在一定的功能重构或重组。

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《中国介入影像与治疗学》杂志2017年征订启事

《中国介入影像与治疗学》杂志创刊于2004年，是由中国科学院主管，中国科学院声学研究所主办的国家级学术期刊，主编为邹英华教授。刊号：ISSN 1672-8475，CN 11-5213/R。曾获中国精品科技期刊,现为中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、中国科学引文数据库核心期刊、《中文核心期刊要目总览》收录期刊、WHO《西太平洋区医学索引》(WPRIM)来源期刊、荷兰《医学文摘》收录源期刊、俄罗斯《文摘杂志》收录源期刊。

《中国介入影像与治疗学》杂志以报道介入影像与治疗学、介入超声学、介入材料学、药物学与护理学等方面的临床研究、基础研究以及医、理、工结合的成果与新进展为主，是介入影像、介入治疗专业人员学习、交流的平台。。

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MRI features of caesarean scar pregnancy during the first-trimester

WEINing,LYUWeifu*,LUDong,CHENGDelei

(DepartmentofRadiology,AnhuiProvincialHospitalAffiliatedtoMedicalUniversityofAnhui,Hefei230001,China)

Objective To investigate MRI features of caesarean scar pregnancy (CSP) during the first-trimester. Methods The MRI features and pathologic manifestations of 13 CSP patients during the first-trimester confirmed by surgery and pathology were retrospectively analyzed. Results All gestational sacs located at the caesarean scars in lower anterior uterus were display by MRI clearly. The incision scars showed low signal on T1WI and T2WI. In the 9 of 13 cases, gestational sacs presented as circular or ovoid, which showed homogeneous low signal on T1WI and high signal on T2WI. In the remaining 4 cases, gestational sac showed as irregular mass, 3 cases of which showed heterogeneous high signal on T1WI and high signal on T2WI, the other one showed isointensity on T1WI and heterogeneous low signal on T2WI. There were 7 patients underwent DWI examination, the gestational sac presented homogeneous or heterogeneous high signal on DWI and slightly low signal on ADC in 5 cases, the gestational sac of other 2 cases presented heterogeneous low signal on DWI and ADC showed high signal intensity. In the 2 of 13 cases performed enhanced MRI, the cyst wall of gestational sac was enhanced with annular enhancement. All the cases were found trophoblast cells, villi and decidua tissue on pathology after operation. Conclusion MRI features of CSP has its specific characteristics. It has unique value in early diagnosis of CSP and the choice of treatment.

Caesarean scar pregnancy; Pregnancy, ectopic; Magnetic resonance imaging

R749.1; R445.2

A

1672-8475(2016)11-0678-05

国家卫计委医学科研专项项目(w2015xr13)、安徽省自然科学基金(1408085MH162)。

魏宁(1989—)，男，安徽合肥人，在读硕士。研究方向：介入诊断与治疗。E-mail: 472948951@qq.com

吕维富，安徽医科大学附属省立医院影像科，230001。E-mail: lwf99@126.com

2016-07-20

2016-09-17

10.13929/j.1672-8475.2016.11.009