轻微型肝性脑病静息态下背侧丘脑功能连接及结构损害的多模态MRI研究

滕 云，吴阳志，杨高雄

（1广东省廉江市人民医院放射科 广东 湛江 524400）（2广东省廉江市人民医院感染内科 广东 湛江 524400）

轻微型肝性脑病（MHE）是肝性脑病的早期阶段，起病较隐蔽，临床表现较轻，仅出现部分精神运动迟缓与轻微认知缺陷，早期诊断较困难[1]，随着近年来磁共振技术的发展，一些新兴的技术如静息态下功能磁共振成像（fMRI）、基于体素的灰质形态研究（ⅤBM）、扩散峰度成像（DKI）对于脑功能、脑灰质形态与微结构变化的早期诊断较好，在失眠、癫痫、抑郁等疾病的诊断中应用较广，但在MHE诊断中应用较少，故本研究将三种技术结合使用，为早期诊断与干预MHE提供客观影像学依据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回 顾 性 分 析2019年9月—2021年8月 于 广 东省廉江市人民医院就诊的50例乙肝肝硬化患者的临床资料，按照是否发生MHE将乙肝肝硬化患者分为MHE组（n=25，发生MHE）与NMHE组（n=25，无MHE），其中MHE组患者男性17 例，女性8例；年龄26～60岁，平均（43.57±5.47） 岁；Child-Pugh分级B级14例，C级11例。NMHE组患者男性16例，女性9例；年龄28～60岁，平均（44.89±5.03） 岁；Child-Pugh分级A级9例，B级8例，C级8例。另选年龄、性别相匹配的25例健康志愿者作为HC组。纳入标准：①MHE经肝性脑病心理测量量表（PHES）评分诊断确诊[2]；②NHE与NMHE患者符合乙肝肝硬化诊断标准；③年龄18～60岁。排除标准：①有脑外伤或脑手术史者；②有神经或精神疾病史者；③合并颅内器质性病变者。三组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究所有受试者均对检查方案知情，并签署知情同意书。

1.2 检测方法

采用AⅤANTO1.5T超导型MR扫描仪（德国西门子公司）与头部8通道线圈采集受试者颅脑信号，嘱受试者佩戴耳塞、闭眼，以不同厚度海绵固定受试者头部，具体参数如下：①静息态功能成像：选择梯度回波（GRE-EPI）序列，扫描参数：TR 2 500 m s，TE 40 ms，翻转角90°，视场角240 mm×240 mm，体素大小3.5 mm×3.5 mm×4 mm，层厚4 mm，层数34，矩阵64×64，以连续横轴面扫描每次采集200个时间点覆盖受试者全脑。②高分辨率矢状位3D-T1WI成像：选择加权磁化强度预备梯度回波（MPPAGE）序列，扫描参数：TR 2 530 ms，TE 3.39 ms，层厚1 mm，TI 1 100 ms，视场角256 mm×256 mm，分辨率为256×256，FA 8°，矢状位176层。③DKI：25个方向扩散敏感度，b值选择0、1 000、2 000 s/mm2，矩阵选择128×128，视场角240 mm×240 mm，层厚3 mm，层间距0，TR 5 300 ms，NEX为1，扫描层数选择46层。同时予所有受试者于扫描前开展PHES检查：包括数字链接测试-A（NCT-A）、数字连接测试-B（NCT-B）、轨迹描绘测试（LTT）、系列打点测试（SDT）、数字符号测试（DST），对教育与年龄进行校正，以HC组为标准，建立各测试的预期正常参考值，计算Z值（Z=预期值-实际值），Z值在1个标准差以内计0分，时间缩短1个标准差以内+1分，时间增加1～2个标准差-1分，增加2～3个标准差-2分，增加超过3个标准差-3分，所有受试者总得分为-15～+5分，总分＜-4分即可确诊MHE。

1.3 数据处理方法

1.3.1静息态fMRI：采用DPABI软件对数据处理，去除10个时间点，校正头动、时间层，将空间标准化、平滑、去线性漂移，以AAL模板获得各侧被测丘脑Mask作为种子点。

1.3.2高分辨率3D-T1WI成像数据处理：采用Matlab软件的ⅤBM8工具箱，将高分辨率T1WI成像数据预处理，包括空间标准化，将图像分割、调整、平滑，得出受试者的灰质、白质分割图，并用SPM软件统计分析组间灰白质分割图，采用Easy-volume软件提取背侧丘脑灰质容积。

1.3.3 DKI原始数据处理：应用FSL软件对图像进行预处理，包括涡流与头动校正，将脑外部分噪声以Mask清除，在FDT套件上产生MK、Ka、Kr图，以左右侧背侧丘脑为模板提取其MK、Kr、Ka值。

1.3.4相关性分析：对MHE与NMHE组患者，提取组间差异脑区的丘脑DKI参数（MK、Ka、Kr），与PHES评分进行相关性分析。

1.4 统计学方法

采用SPSS 19.0统计软件进行数据处理。正态分布的计量资料采用均数±标准差（）表示，组间比较采用t检验，计数资料用频数和百分比（%）表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 丘脑功能连接结果

将左侧丘脑作为种子点，MHE组患者较NMHE与HC组受试者功能连接减弱的脑区有：双侧丘脑、右侧海马、左侧额中回；将右侧丘脑作为种子点，MHE组患者较NMHE与HC组受试者功能连接减弱的脑区有：双侧丘脑、右侧缘上回、右侧中扣带回，见表1。

表1 丘脑功能连接比较

2.2 丘脑灰质容积

与NMHE组及HC组比较，MHE组双侧丘脑灰质体积明显增加，见表2。

表2 MHE组与NMHE组及HC组灰质体积变化区域比较

2.3 丘脑DKI参数

三组受试者丘脑MK、Kr比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。三组受试者丘脑Ka值比较，差异有统计学意义（P＜0.05），其中MHE组与NMHE组，MHE组与HC组再进行两两组间比较。MHE组患者丘脑Ka值高于NMHE及HC组受试者，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 三组受试者丘脑DKI参数比较（±s）

表3 三组受试者丘脑DKI参数比较（±s）

注：与MHE组比较，aP＜0.05。

组别 例数 MK Ka Kr MHE组 25 0.712±0.062 0.635±0.103 0.762±0.073 NMHE组 25 0.724±0.051 0.576±0.068a 0.767±0.082 HC组 25 0.718±0.057 0.568±0.054a 0.759±0.094 F 0.279 5.533 0.059 P 0.758 0.006 0.943

2.4 PHES评分

三组受试者NCT-A、NCT-B、LTT、SDT、DST、PHES评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05），其中MHE组与NMHE组，NMHE组与HC组，MHE组与HC组再进行两两组间比较。MHE组NCT-A、NCT-B、LTT、SDT评分显著高于NMHE组与HC组，DST评分与PHES评分低于NMHE组与HC组，差异有统计学意义（P＜0.05）。NMHE组NCT-A、NCT-B、LTT、SDT评分高于HC组，DST评分低于HC组，PHES评分低于HC组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表4 三组受试者PHES量表评分比较（±s，分）

表4 三组受试者PHES量表评分比较（±s，分）

注：与NMHE组比较，aP＜0.05；与HC组比较，bP＜0.05。

组别 例数 NCT-A NCT-B LTT MHE组 25 42.15±25.27ab 89.73±34.03ab 88.76±28.71ab NMHE组 25 36.67±9.37b 69.82±33.74b 64.63±12.81b HC组 25 29.55±10.12a 51.26±12.71a 48.87±14.12a F 3.612 11.294 25.488 P 0.032 ＜0.001 ＜0.001组别 例数 SDT DST PHES评分MHE组 25 92.63±37.62ab 25.97±8.72ab-8.52±1.51ab NMHE组 25 59.62±10.24b 30.22±6.67b-2.28±1.22b HC组 25 43.38±13.59a 43.85±13.24a 0.00±2.01a F 27.708 22.122 186.856 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.5 相关性分析

MHE组与NMHE组Ka值与PHES评分呈负相关（r=-0.435，P=0.011），MK、Kr值与PHES评分，差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

fMRI是MRI领域发展出的新技术，与基于任务态的fMRI相比，静息态fMRI应用简单、可操作性较强[3]，同时可以避免基于任务的任务设计与被执行情况的差异性，导致实验结果出现不可比的情况。本研究结果显示，将左侧丘脑作为种子点，MHE组患者较NMHE与HC组受试者功能连接减弱的脑区有：双侧丘脑、右侧海马、左侧额中回；将右侧丘脑作为种子点，MHE组患者较NMHE与HC组受试者功能连接减弱的脑区有：双侧丘脑、右侧缘上回、右侧中扣带回，且丘脑功能连接值与PHES评分呈正相关，提示MHE可导致患者出现丘脑与全脑多个脑区功能连接紊乱，国内外学者采用功能连接的方法，发现MHE患者存在基底节-丘脑-皮层功能连接回路的受损[4]。

ⅤBM技术能将不同个体脑图像标准化于同一空间，再进行组织分割，进而提取灰质、白质与脑脊液成分，通过计算机建模分析后，显示出组间差异的灰、白质区域，该技术能直观反映大脑灰、白质结构异常变化[5]。本研究结果显示，与NMHE组及HC组比较，MHE组双侧丘脑灰质体积增加，且丘脑灰质容积与PHES呈负相关，传统观点认为可能由神经系统代偿机制引起，丘脑灰质容积的增加与MHE患者神经节与神经胶质的病理性肥大与增生有关，但尚未有明确神经病理学研究证明本观点，值得后续研究进一步探索。

DKI技术作为扩散张量成像（DTI）技术的延伸[6]，能反映脑组织灰白质呈非高斯运动的扩散特性，更接近脑组织中分子真实运动情况，其定量参数中MK是峰度在所有方向峰度的平均值，能反映组织微结构的复杂程度，Ka是沿着椭球轴向的峰度值，Kr值扩散正交方向的峰度值，近年来DKI技术在阿尔兹海默、轻度脑损伤等神经及精神疾病中应用较广，通过描述机体水分子的非高斯分布弥散状态，相对准确地描述神经微观结构，较明确诊断与评估大脑神经微损害进展[7]。本研究结果显示MHE组患者丘脑Ka值高于NMHE及HC组受试者，同时与PHES评分呈正相关，提示MHE患者丘脑沿着纤维束方向的各核团细微结构破坏，导致水分子在纤维束方向上扩散受阻，进而在椭球轴向上的扩散峰度提升，同时三组受试者MK、Kr比较，差异无统计学意义，可能是因为MHE患者神经微结构损害较小，在相关参数上变化不明显。

综上所述，多模态MRI技术对MHE患者丘脑功能连接与结构损害诊断，具有较高的应用价值，三种检测方法联合使用能为MHE的早期发现与临床干预提供客观影像学依据。