原发性眼睑痉挛患者脑网络中心度改变研究☆

严志聪 郭耀敏 刘颖 欧紫琳 刘刚

原发性眼睑痉挛 （primary blepharospasm，BSP）以眼睑不自主痉挛为特征，严重者会导致功能性失明[1]。基于静息态功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI） 研究发现BSP患者不仅存在局部脑区功能活动异常[2]，也存在广泛脑区间功能连接的异常[5]。基于体素的度中心度（degree centrality，DC）是一种反映脑网络节点属性的指标，通过计算节点与大脑其他体素存在显著功能连接数量总和评估该节点在全脑功能网络连接中的重要性，非常适合研究病理机制不明的疾病[8]。本研究拟采用静息态fMRI并基于体素的DC全脑分析方法观察BSP患者组与健康对照组全脑功能网络连接的改变，并分析这种改变与BSP临床症状的相关性，从脑网络节点中心程度的角度为BSP发生的病理机制提供影像学证据。

1 对象与方法

1.1 研究对象纳入2019年4月至2020年7月于我院肌痉挛专科门诊诊治的BSP患者44例。入选标准：①年龄18～75岁；②根据肌张力障碍诊断与治疗指南11诊断为原发性眼睑痉挛；③Jankovic 量表（Jankovic rating scale，JRS）评分≥2分12；④至少3个月内未接受肉毒毒素治疗。排除标准：①存在创伤性脑损伤、中风、阿尔茨海默病、癫痫、帕金森病、焦虑（汉密尔顿焦虑量表评分＞1413）、酒精或药物滥用史；②存在严重的临床共病；③已知可诱发肌张力障碍的药物暴露史、神经影像异常、继发性肌张力障碍原因；④存在MRI检查禁忌证。此外，纳入健康对照42例，男14例，女28例，年龄26～75岁，中位年龄61.5岁。受试者均自愿参加并签署知情同意书。本研究得到中山大学附属第一医院伦理委员会批准。

1.2 资料收集收集所有受试者性别、年龄等人口学特征及BSP患者病程、症状严重程度、肉毒毒素治疗时程等临床资料。其中，JRS量表用于评估患者眼睑痉挛严重程度，眼睑痉挛残疾指数14用于评估患者生活受眼睑痉挛影响的损害程度，汉密尔顿焦虑量表用于焦虑程度的筛查。

1.3 磁共振图像采集采用德国西门子公司3.0T磁共振仪（机器型号为Trio）进行MRI检查。标准正交头颅线圈，仰卧位，头部用泡沫固定。扫描前嘱受试者闭眼、保持清醒状态并尽量减少头动。静息态fMRI采用梯度回波平面回波序列（GREEPI），层厚/层间距 4.0 mm/1 mm，矩阵 64 × 64，重复时间2000 ms，回波时间 30 ms，反转角 90°，视野220 mm×220 mm，层数3层，体素大小3.44 mm×3.44 mm×4.6 mm，共采集240个时间点。

1.4 静息态fMRI数据处理

1.4.1 数据预处理 采用基于Matlab2014平台的静息态fMRI数据处理及分析工具包 （DPABI v4.3，http://www.rfmri.org/dpabi）进行数据预处理，具体步骤：①剔除前10个时间点数据；②时间层校正；③头动校正 （剔除头部平移＞3 mm和/或转动＞3°的受试者）；④空间标准化:将结构像分割为白质、灰质和脑脊液，计算所有受试者的白质、灰质和脑脊液图像平均值获得DARTEL模板，将DARTEL模板标准化到蒙特利尔研究所 （Montreal Neurological Institute，MNI）标准人脑空间，最后，根据标准化的参数将fMRI图像配准到MNI标准空间，采用体素大小3 mm×3 mm×3 mm进行重采样；⑤去除协变量：使用线性回归模型剔除头动、全脑信号、脑脊液信号、脑白质信号；⑥滤波：0.01～0.10 Hz的带通滤波降低低频漂移和高频噪声的影响。

1.4.2 DC值计算与组间比较 在DPABI默认的全脑模板内计算受试者任意2个体素（节点）时间序列之间的Pearson相关系数r，认为r＞0.25是显著的功能连接，构建每个受试者的全脑功能连接矩阵。在个体水平计算每个节点与其有显著功能连接的其他节点的数量，得到每个节点的显著相关性权重总和DC，再除以全脑DC均值得到标准化DC 值，进行 Fisher′s Z 变换后以 8 mm×8 mm×8 mm的半高全宽高斯平滑核进行空间平滑，最终得到每个被试全脑节点的DC Z值分布矩阵。

基于DPABI采用双样本t检验比较BSP患者组和健康对照组DC Z值的差异，检验结果进行多重比较校正（AlphaSim）；在BSP患者个体水平提取组间存在功能连接差异脑区相应的DC Z值。

1.5 统计学方法采用SPSS 21.0进行统计分析。受试者年龄不满足正态分布，采用非参数的Mann-Whitney U检验比较BSP患者组与健康对照组年龄的差异；卡方检验比较两组间性别的差异。校正年龄、性别、肉毒毒素治疗时程后，采用Spearman偏相关性分析方法分析BSP患者组间存在功能连接差异脑区的DC Z值与患者病程、JRS评分的相关性。检验水准α=0.05。

2 结果

2例BSP患者存在脑缺血性损害被排除，最终纳入BSP患者42例，男15例，女 27例，年龄28～75岁，中位年龄53岁。两组受试者年龄、性别均无统计学差异（表1）。与健康对照组比较，BSP患者右侧上顶叶DC Z值显著增高 （P＜0.01，Alphasim 校正；MNI坐标 x=45，y=-45，z=57，70 个体素，t值3.9465；图1）。Spearman偏相关性分析发现患者右侧上顶叶DC Z值与患者病程（r=-0.014，P=0.931）、JRS 评分（r=-0.144，P=0.380）均无统计学相关性（图2）。

3 讨论

本研究发现，与健康对照组相比，BSP患者右侧上顶叶与全脑其他节点功能连接的数量增加，提示BSP患者右侧上顶叶功能活动存在异常，但这种异常与患者病程、症状严重程度无关。

BSP患者大多存在“感觉诡计”，主要表现为患者眼睑痉挛的程度会因按压前额、触摸眼睑等方式得到缓解，提示患者可能存在感觉-运动整合过程的异常[7]。上顶叶作为感觉运动网络的重要组成部分，在躯体感觉、视觉、空间意识和注意力等信息的整合过程中起着至关重要的作用，并参与形成运动意向等运动相关的功能，是感觉运动整合过程中的重要节点[16]。一项独立成分分析研究发现与对照组相比，BSP患者右侧上顶叶与感觉运动网络内的其他节点的功能连接强度的降低7，提示BSP患者可能存在感觉信息和运动加工的整合障碍。独立成分分析是在某一成分（如感觉运动网络）内研究脑功能连接强度的改变，而基于体素的DC测量方式是在全脑范围内研究脑功能连接数量的差异，提示右侧上顶叶不仅存在功能连接强度的改变，也存在功能连接数量的改变。此外，研究发现书写痉挛患者右侧上顶叶与背侧中央前区之间的功能连接降低，且功能连接降低的程度与患者痉挛程度呈负相关，与病程呈正相关[17]。提示右侧上顶叶功能连接的改变可能是局灶性肌张力障碍的共同病理改变，而非BSP特有的病理生理机制。

图1 基于体素的全脑中心度测量分析结果图 图A～C代表BSP患者与对照组基于体素的DC测量分析差异结果，分别叠加到轴位（A）、冠状位（B）和矢状位（C）的标准 T1图像上。BSP患者右侧上顶叶 DC 显著增加（P＜0.01，Alphasim 校正，体素簇＞116；峰值 MNI坐标 x=45，y=-45，z=57，70 个体素，t值 3.9465）；颜色条代表t值。（D）BSP患者和健康对照个体水平DC Z值。***P＜0.001；BSP:原发性眼睑痉挛；DC:中心度；MNI:蒙特利尔研究所；L:左侧;R:右侧。

图2 Spearman偏相关分析图 图A纵轴代表BSP患者右侧上顶叶DC Z值，横轴代表病程（年）；图B纵轴代表BSP患者右侧上顶叶DC Z值，横轴代表疾病严重程度Jankovic rating scale评分。BSP，primary blepharospasm 原发性眼睑将痉挛；DC，degree centrality中心度。

表1 受试者人口学特征和临床资料

在本研究中，BSP患者右侧上顶叶DC Z值与患者病程、眼睑痉挛严重程度无显著相关性。由于本研究为横断面研究，我们无法明确右侧上顶叶功能连接的改变是BSP发生的关键病理生理机制，不受疾病进展、病程的影响，亦或是神经可塑引起的代偿性作用所致。上述关于书写痉挛患者的研究报告右侧上顶叶功能连接强度的异常与患者疾病严重程度、病程存在相关性[17]，这可能是因为DC指标衡量的是体素间连接数量的改变而非连接强度的改变，降低了相关性分析的效能[18]。此外，本研究样本量较小，这在一定程度上也可以解释BSP患者功能连接异常脑区DC Z值与患者症状严重程度、病程无相关性的原因。因此需要扩大样本量的纵向研究进一步分析BSP患者全脑功能网络连接的改变以验证本研究结论。此外，本研究未对是否接受过肉毒毒素治疗进行分类比较以研讨肉毒毒素治疗对脑功能网络连接的影响，今后进一步研究或可比较肉毒毒素治疗前和治疗后的脑功能网络连接改变。

本研究通过应用静息态fMRI基于体素的DC测量方法，发现BSP患者可能存在全脑功能网络连接的改变，这种改变与患者病程、眼睑痉挛严重程度无关，为BSP可能的病理机制提供了新的神经影像学证据。