Analysis of amplitude of low-frequency fluctuation in patients with anxiety after radiofrequency catheter ablation by resting state fMRI

, , , ,

(Department of Radiology, the Second People's Hosipital of Shenzhen, First AffiliatedHospital of Shenzhen University, Shenzhen 518023, China)

Analysis of amplitude of low-frequency fluctuation in patients with anxiety after radiofrequency catheter ablation by resting state fMRI

YANGJianping,LYUGuiwen*,LEIYi,XIAJun,LINFan

(DepartmentofRadiology,theSecondPeople'sHosipitalofShenzhen,FirstAffiliatedHospitalofShenzhenUniversity,Shenzhen518023,China)

Objective To observe brain functional activity of patients with arrhythmia after radiofrequency ablation with amplitude of low-frequency fluctuation (ALFF). Methods Twenty-six patients with anxiety disorder after radiofrequency catheter ablation (RFCA) were included as RFCA group. Age and sex matched twenty-six healthy volunteers were included as control group. The difference of ALFF between the two groups was analyzed by two-samplettest. Partial correlation between extracted values from dysfunctional brain regions and hamilton anxiety scale (HAMA) scores were investigated. Results Compared with control group, ALFF of left middle temporal gyrus, right putamen, left amygdala significantly increased, and left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), right praecuneus, left middle frontal gyrus and right middle occipital gyus significantly decreased in RFCA group (Alphasimcorrection,P<0.01). ALFF values of left DLPFC were negatively correlated with HAMA scores (r=-0.872,P=0.013). Conclusion The brain activity of RFCA patients in resting state is abnormal. ALFF can provide more evidences for the pathogenesis of the disease.

Radiofrequency catheter ablation; Anxiety disorder; Amplitude of low-frequency fluctuation; Magnetic resonance imaging

心律失常是心源性猝死的主要原因，药物治疗易导致反复发作。因射频导管消融术(radiofrequency catheter ablation, RFCA)治疗效果明显，已成为临床治疗恶性心律失常的主要手段[1]。但RFCA术后会产生如焦虑等的心理疾患[2]。焦虑可诱发冠状动脉痉挛、R-T离散增加，心率变异性下降，从而影响患者术后的生活质量。目前对于心律失常RFCA后焦虑状态的发病原因缺乏全面了解。静息态功能磁共振(resting-state fMRI, rs-fMRI)是研究脑功能改变的常用工具，其通过测量自发低频(0.01～0.08 Hz)的BOLD时间相干性反映功能的连通性[3]。低频振幅(amplitude of low-frequency fluctuation, ALFF)是通过计算低频功率频谱的平方根，反映神经元活动[4]。本研究通过ALFF技术观察心律失常RFCA后焦虑患者全脑功能的改变。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年1月—2016年10月于我院心内科因房室返折性心动过速(atrioventricular reentrant tachycardia, AVRT)、房室结返折性心动过速(atrioventricular nodal reentrant tachycardia, AVNRT)及室性心动过速(ventricular tachycardia, VT)接受RFCA治疗且资料齐全的心律失常患者26例(RFCA组)，男14例，女12例，年龄36～47岁，平均(39.5±6.5)岁。术前由2名心理科医师采用汉密尔顿焦虑量表(hamilton anxiety scale, HAMA)检查，总分<7分，即无焦虑症状；术后再次测试，总分 均≥14分，其中总分14～<21分为有焦虑症状(1例)，21～<29分为有明显焦虑(12例)，≥29分为有严重焦虑(13例)；患者均为右利手。RFCA组HAMA评分平均(27.08±4.23)分，病程(19.31±3.24)天。排除标准：年龄<18岁或>60岁；合并严重心力衰竭、严重心脏瓣膜病、遗留神经系统症状的脑血管意外患者、头部有器质性病变者(如多发性脑梗死、脑出血、多发性硬化等疾病)；既往有精神疾病病史(如焦虑症、抑郁症等)。

纳入同期年龄、性别相匹配的26名健康志愿者(正常对照组)，由2名心理科医生采用HAMA量表检查，总分<7分，排除既往有精神疾病病史，且均为右利手，男13名，女13名，年龄34～46岁，平均 (38.8±7.8)岁。本研究经我院伦理委员会批准，所有受检者均签署知情同意书。

1.2仪器与方法 采用Siemens Trio 3.0T MR仪，8通道头部线圈。扫描前嘱受试者闭眼、清醒、尽量不思考，扫描时佩戴耳塞。静息态BOLD-fMRI采用梯度回波平面成像脉冲序列，TR 900 ms，TE 48 ms，翻转角90°，矩阵256×256，FOV 250 mm×250 mm，共30层，层厚4 mm，层间距0.8 mm，共240个时间点。3D-T1WI采用快速梯度回波(MPRAGE)序列，TR 900 ms，TE 2.48 ms，翻转角9°，矩阵256×256，FOV 250 mm×250 mm，共192层(矢状位扫描)，层厚1 mm，层间距0.5 mm。T2WI：TR 6 000 ms，TE 93 ms，FOV 220 mm×220 mm，翻转角120°，矩阵320×320，共30层，层厚5 mm，无间隔。

1.3数据预处理 基于Matlab R2010b的操作界面，采用DPABI中DPARSFA 4.1软件对BOLD数据进行预处理。去除前10个时间点，进行时间校正，剔除头动大于2 mm或旋转角度超过2°的患者，每个T1图像与功能图像配准，然后分割为灰质、白质和脑脊液，功能图像标准化到MNI标准空间，进行 3 mm×3 mm×3 mm重采样，采用6 mm半高全宽进行平滑。将预处理图像做带通滤波，去除高频干扰及低频漂移，留取0.01～0.08 Hz滤波；为消除个体间ALFF差异，对全脑体素的ALFF值做标准化。为减少BOLD信号波动，对脑白质和脑脊液信号及6个头动参数文件行回归分析。

1.4 ALFF分析 采用REST软件，将每个体素的ALFF值除以全脑平均ALFF值，获得标准化后ALFF值，体标准化的ALFF值经REST软件处理进入组内及组间分析。最终结果与REST viewer软件中Ch2bet模板叠加并以brainnet软件呈现。设定2组间有差异脑区的峰值点为ROI，利用REST软件提取其ALFF值。

1.5统计学分析 2组静息状态下脑功能组内ALFF值的比较采用单样本t检验，P<0.001及体素数>13为差异有统计学意义。2组ALFF图比较采用REST软件行双样本t检验，采用Alphasim进行多重比较校正，以P<0.01，团块体积>40个体素为差异有统计学意义。有差异脑区的ALFF值与HAMA量表评分的相关性采用偏相关分析(控制年龄、性别)，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2组年龄(t=1.212，P=0.238)和性别构成比 (χ2=0.086，P=0.849)差异均无统计学意义。

正常对照组(图1A)显示以双侧后扣带/楔前叶为中心，包括双侧颞顶叶内侧皮层为主的脑默认网络(default mode network, DMN)区ALFF增高(t=5.29，P<0.001，未校正)，ALFF降低差异无统计学意义；RFCA组(图1B)显示上述区域ALFF增高(t=4.05，P<0.001，未校正)，但较正常对照组区域范围明显减少。2组ALFF增高差异有统计学的意义脑区包括左侧颞中叶、右侧壳核、左侧杏仁核，ALFF降低差异有统计学意义的脑区包括左侧前额叶背外侧皮层(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)、右侧楔前叶、左侧额中叶、右侧枕中叶(Alphasim校正，P<0.01)，见表1和图2。

图1 2组内单样本t检验结果 A.正常对照组，红—黄色显示ALFF显著高于全脑平均值； B.RFCA组，红—黄色显示ALFF显著高于全脑平均值 图2 2组间双样本t检验结果 红色表示ALFF增高差异有统计学意义的脑区，蓝色表示ALFF降低差异有统计学意义的脑区(Alphasim校正，P<0.01)

表1 RFCA组与对照组组间双样本t检验结果

注：Alphasim校正，P<0.01

图3 RFCA组左侧DLPFC的ALFF值与HAMA量表评分的偏相关分析散点图

RFCA组左侧DLPFC的ALFF值与HAMA量表评分呈负相关(r=-0.872，P=0.013；图3)，其余有差异脑区的ALFF值与HAMA量表评分均无相关性(P均>0.05)。

3 讨论

心律失常是由于窦房结或窦房结以外激动异常，其传导缓慢、阻滞或经异常通道传导，从而导致心脏搏动的频率和(或)节律异常[5]。抗心律失常药物往往很难根治恶性心律失常如AVRT、AVNRT和VT，易反复发作。RFCA相比抗心律失常药物疗效确切且多可治愈，已成为根治恶性心律失常的一线治疗方法。但有研究[6]表明RFCA后患者由于躯体的变化与心理因素相互影响，导致焦虑、抑郁症状的比例达 44%～68%，其原因可能有：①患者对不良事件发生概率、手术预后等焦虑；②手术造成血压异常升高及导尿现象造成患者紧张、烦躁；③患者对手术效果、使用器材、材料不满意；④术后止血绷带过紧、穿刺点渗血、血肿等引发患者不适、紧张。目前对RFCA后焦虑症的发病原因缺乏全面了解。

rs-fMRI技术可反映脑的自发神经元同步活动及神经生理过程，并已用于对如精神分裂症[7]等疾病的研究。ALFF通过计算低频功率频谱的平方根，检测BOLD信号中脑自发神经元的活动，已应用于帕金森病、癫痫等疾病[4,8]。ALFF值的升高与减低，可反映病理状态下脑区的异常。

本研究发现心律失常RFCA后焦虑状态患者杏仁核ALFF增高。杏仁核属皮层下边缘系统部分，参与情感行为的形成、自助活动、内分泌整合过程，且参与其他精神类疾病的调控[9]。杏仁核是焦虑状态的发病及持续的基础，杏仁核的异常与情绪记忆的编码以及信息处理的缺陷有关，患者对负性情感刺激反应增强，而对正性情感刺激反应减弱。研究[10]发现，杏仁核的神经活动与抑郁症患者对阳性刺激的快感缺失显著相关，因此推测心律失常RFCA后焦虑状态患者倾向于注意负性刺激、阳性信息处理的减弱，可能与杏仁核的异常有关。本研究还发现壳核ALFF增高，壳核等纹状体与情绪和激励行为有关，动物实验[11]发现杏仁核与纹状体有广泛的纤维连接，因此推测杏仁核和纹状体可能均为心律失常RFCA后焦虑状态快感缺失等的重要脑区。本研究亦发现心律失常RFCA后焦虑状态患者的左侧DLPFC异常，且与HAMA评分呈负相关，DLPFC属于认知控制网络的一部分，在认知功能(包括注意和工作记忆)以及在情绪反应的调节中起重要作用[12]，DLPFC被认为是焦虑状态中情绪调节神经机制的重要核心区域。心律失常RFCA后焦虑状态患者DLPFC的异常，可能反映其病理性神经元的损伤，这种可能性在ALFF值与HAMA评分的统计学相关性得到进一步的证实。研究[13]发现，阵发性心房颤动、持续性心房颤动、室上性心动过速患者RFCA后第2天发生术后认知功能障碍的概率分别为28%、27%、13%，术后3个月分别为13%、20%、3%，表明RFCA可以导致术后认知功能障碍，且随后有改善的趋势。另外，楔前叶、额颞顶叶部分皮层区域ALFF减低，这些区域为DMN网络的一部分，目前静息状态下DMN的作用多认为与情景记忆及认知、情感过程有关[14]。

本研究结果表明，心律失常RFCA后焦虑状态患者多个脑区网络存在异常，ALFF的研究有助于解释其焦虑状态的病因和发病基础，但本研究仍存在局限性：样本量小，限制了统计的效力；使用AlphaSim校正，今后大样本研究时，可采用FEW校正。后续研究可联合PET、DTI等脑功能成像技术进一步探索更多脑区及网络连接的改变。

[1] Cupples SA, Paige-Dobson B, Armstrong D 3rd. Psychophysiological manifestations of anxiety in patients undergoing electrophysiology studies. Heart Lung, 1998,27(6):374-386.

[2] 侯允天,李晓英,邓晓东,等.冠状动脉介入手术对老年冠心病患者心理状态的影响.中国误诊学杂志,2007,7(21):4952-4953.

[3] Wang Z, Zhang Z, Liao W, et al. Frequency-dependent amplitude alterations of resting-state spontaneous fluctuations in idiopathic generalized epilepsy. Epilepsy Res, 2014,108(5):853-860.

[4] 吕贵文,范国光,金蓉,等.DKI联合ALFF在全面特发性癫痫患者基底核-丘脑-皮层环路中的应用.中国医学影像技术,2016,32(5):692-696.

[5] Yan J, She Q, Zhang Y, et al. The association between arrhythmia and helicobacter pylori infection: A meta-analysis of case-control studies.Int J Environ Res Public Health, 2016,13(11):pii: E1139.

[6] 田福利,魏万林,张二箭.心脏介入术后患者与焦虑抑郁症状.中国循证心血管医学杂志,2015,7(4):575-576.

[7] 刘虎,范国光,徐克,等.低频振幅fMRI评价精神分裂症患者静息状态下脑功能活动.中国医学影像技术,2010,26(9):1659-1662.

[8] Chen HM, Wang ZJ, Fang JP, et al. Different patterns of spontaneous brain activity between tremor-dominant and postural instability/gait difficulty subtypes of parkinson's disease: A resting-state fMRI study. CNS Neurosci Ther, 2015,21(10):855-866.

[9] Bora E, Harrison BJ, Davey CG, et al. Meta-analysis of volumetric abnormalities in cortico-striatal-pallidal-thalamic circuits in major depressive disorder. Psychol Med, 2012,9(4):274-282.

[10] Keedwell PA, Andrew C, Williams SC, et al. The neural correlates of anhedonia in major depressive disorder. Biol Psychiatry, 2005,58(11):843-853.

[11] Kita H, Kitai ST. Amygdaloid projections to the frontal cortex and the striatum in the rat. J Comp Neurol, 1990,298(1):40-49.

[12] Monk CS, Telzer EH, Mogg K, et al. Amygdala and ventrolateral prefrontal cortex activation to masked angry faces in children and adolescents with generalized anxiety disorder. Arch Gen Psychiatry, 2008,65(5):568-576.

[13] Medi C, Evered L, Silbert B, et al. Subtle post-procedural cognitive dysfunction after atrial fibrillation ablation. J Am Coll Cardiol, 2013,62(6):531-539.

[14] Lois G, Wessa M. Differential association of default mode network connectivity and rumination in healthy individuals and remitted MDD patients. Soc Cogn Affect Neurosci, 2016,11(11):1792-1801.

杨建平(1978—)，男，江苏镇江人，本科，主治医师。研究方向：中枢神经系统影像学。E-mail: 343411800@qq.com

吕贵文，深圳市第二人民医院 深圳大学第一附属医院放射科，518023。E-mail: peterlgw@163.com

2017-02-03

2017-05-31

心律失常射频消融术后焦虑状态患者的静息态MRI低频振幅分析

杨建平，吕贵文*，雷 益，夏 军，林 帆

(深圳市第二人民医院 深圳大学第一附属医院放射科，广东 深圳 518023)

目的 采用低频振幅(ALFF)观察心律失常射频消融术后出现焦虑状态患者的全脑功能活动。方法 收集符合纳入标准的26例心律失常射频消融术(RFCA)后焦虑状态患者作为RFCA组，纳入同期年龄、性别相匹配的26名健康志愿者作为正常对照组，2组均行fMRI，对2组有差异脑区的ALFF进行双样本t检验，提取有差异的脑区与汉密尔顿焦虑量表评分进行偏相关分析。结果 与正常对照组相比，RFCA组左侧颞中回、右侧壳核、左侧杏仁核ALFF增高，左侧前额叶背外侧皮层(DLPFC)、右侧楔前叶、左侧额中叶、右侧枕中叶ALFF减低差异有统计学意义(Alphasim校正，P<0.01)。左侧DLPFC的ALFF值与HAMA评分呈负相关(r=-0.872，P=0.013)。结论 心律失常射频消融术后焦虑状态患者在静息状态下存在脑功能的异常，ALFF有助于为该疾病的发病机制提供更多证据。

射频消融；焦虑症；低频振幅；磁共振成像

R749.72; R445.2

A

1672-8475(2017)08-0472-04

10.13929/j.1672-8475.201702001