MRI研究慢性疲劳综合征脑结构及功能进展

2022-12-27冯楚文屈媛媛孙忠人李超然孙维伯王庆勇李彬彬杨添淞2

中国医学影像技术 2022年5期

冯楚文，屈媛媛，孙忠人，李超然，孙维伯，王庆勇，佟欣，陈涛，李彬彬，杨添淞2,*

(1.黑龙江中医药大学研究生学院，黑龙江哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院针灸科，黑龙江哈尔滨 150040；3.黑龙江中医药大学针灸临床神经生物学重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040；4.浙江中医药大学附属第三医院针灸科，浙江杭州 310053； 5.哈尔滨医科大学第一临床医学院，黑龙江哈尔滨 150040)

2016年WHO国际疾病分类将慢性疲劳综合征(chronic fatigue syndrome, CFS)归为神经系统其他疾病。CFS发病率为0.1%～0.5%，多见于20～45岁女性[1-3]；其特征性表现为持续6个月以上的致残性疲劳，可伴疼痛、运动后不适、认知障碍、嗜睡和/或直立不耐受等症状[4]；其病因及发病机制尚未明确[5]，且尚无客观诊断标准及基于生物学的治疗方案。 CFS患者存在多种病理生理紊乱[1,6-8]，脑结构及功能异常[9-10]在CFS发病过程中起重要作用。MRI有助于观察脑结构及功能变化，为诊断CFS及解析其发病机制提供影像学依据[11]。本文从脑形态学、脑血流(cerebral blood flow, CBF)、脑功能连接及脑代谢变化各方面的MRI研究CFS进展进行综述。

1 脑形态学变化

当前用于研究CFS的脑形态学分析技术主要为基于体素形态学分析(voxel-based morphometry, VBM)和脑表面分析技术，前者通过逐一量化体素比较脑组织体积，后者则用于观察脑皮层厚度、表面积及其复杂度。

PURI等[12]报道，CFS患者枕叶、右侧角回和左侧海马旁回后分支灰质体积(grey matter volumes, GMV)减小。OKADA等[13]发现CFS患者双侧前额叶皮质GMV减小，且右侧前额叶皮质GMV减小与疲劳程度加重有关。有学者[14]认为CFS患者基线GMV明显小于健康人，经认知疗法干预后，其前额叶外侧皮质GMV显著增加，提示认知行为疗法可部分逆转CFS所致脑萎缩。CFS患者右侧颞叶、双侧杏仁核、壳核、丘脑、海马、左侧额下叶和左侧枕叶部分区域GMV增大，而这些区域与处理内感受信号和应激有关[10]。

PURI等[12]发现CFS患者左侧枕叶白质体积(white matter volume, WMV)显著减小；FINKELMEYER等[9]认为CFS患者右侧颞叶前部WMV减小最为明显。一项纵向MRI观察结果[15]显示，CFS患者左侧下额枕束WMV显著低于其6年前水平，而健康成人WMV则无明显变化，提示CFS患者存在持续性脑白质萎缩。ZEINEH等[16]发现CFS患者双侧WMV减少，右弓状束及右下纵束各向异性分数增加，且右前弓状束各向异性分数与疾病严重程度呈正相关；亦有学者[17]发现CFS患儿存在显著视觉注意力缺陷，且其双侧内囊后支及左侧视放射区各向异性分数明显低于健康儿童。上述研究结果提示，不同年龄CFS患者脑区均存在分数各向异性变化，其责任脑区相关改变可能与年龄有关。相反，也有部分研究[18-20]并未发现CFS患者全脑GMV及WMV低于健康人。

2 CBF变化

基于动脉自旋标记(arterial spin labeling, ASL)的MR功能性神经成像简便、无创、安全，有助于检测脑组织血流灌注情况。

STAUD等[21]发现，非任务状态下CFS患者与健康人CBF无明显差异，但CFS患者的CBF于开始执行任务3 min内显著增加，之后逐渐下降，而在任务后恢复期，其颞上回、楔前叶和梭形回CBF显著降低，这些脑区与记忆、注意力和视觉功能相关。既往研究[22]报道，CFS患者直立不耐受占比高于健康人，且其症状严重程度与颅内顺应性呈负相关，而与静息态脑灌注呈正相关；CFS患者疲劳程度则与CBF及心率变异呈负相关，提示CBF和心率变异可能是评估CFS的潜在指标[23]。一项纵向研究[24]则未发现CFS患者基线期与1年后组内及组间CBF、脑萎缩率、脑萎缩程度、脑室容积及脑白质病变存在差异。

3 脑功能变化

血氧水平依赖(blood oxygen level dependent, BOLD)功能MRI(functional MRI, fMRI)具有高时间及空间分辨率，可反映不同脑区功能变化。

3.1 静息态fMRI CFS患者后扣带皮层与前扣带回皮质前部及背侧静息态连接增强，其连接强度与Chalder疲劳量表评分显著相关；且后扣带皮层整体效率显著降低，而局部效率未见明显变化[25]。CFS患者左额顶网络及左前中扣带回与感觉运动网络、左后扣带回皮质与显著性网络功能连接均显著降低，且与疲劳程度显著相关[26]。BOISSONEAULT等[27]发现CFS患者双侧前扣带回、双侧额上回及右侧角回部分聚类区域功能连接增强，右侧前扣带回、左侧海马旁回及双侧苍白球部分聚类区域功能连接下降，而这些功能连接异常脑区与记忆、运动及情绪等有关。有学者[28]指出，于接受疲劳认知任务期间，CFS患者与健康人的岛叶与颞枕叶、楔前叶与丘脑及纹状体的静态功能连接均增强，但CFS患者增幅较小，且其额下回与小脑、枕叶及颞叶功能连接亦增强。研究[29]证实，CFS患者血管舒缩中心、中脑网状结构楔形核、下丘脑、小脑蚓部及后扣带回皮质核团出现异常退化，核团间双向连接受损，并影响外周效应器及传感器信号，导致自主神经相关异常。有学者[30]提出儿童CFS发生和/或发展可能与前额叶皮层内侧、岛叶、躯体感觉皮质、前扣带回皮质脑区功能连接异常有关。有学者[31]分析青少年CFS患者与健康青少年完成认知任务前、后的静息态脑功能，发现默认模式网络组成部分内在连接均减少，且组间静息态脑功能连接无明显差异；但CFS患者疲劳程度较为严重，且其处理速度、持续注意力及学习能力亦略逊于健康青少年。

3.2 任务态fMRI Stroop认知任务又称为“颜色-文字冲突试验”，可通过干扰颜色与对应词义检测受试者执行及控制功能。研究[32]证实，CFS患者执行Stroop认知任务反应时间长于健康人，提示其需要激活更多脑区。另一项研究[33]表明，执行Stroop任务后，CFS患者认知表现无明显变化，而疲劳和疼痛程度增加。有学者[34]认为CFS患者默认模式网络活动不规则、连接弱且连接动力学复杂。执行Stroop任务后，CFS患者脑干髓质与楔状核，脑干与海马、丘脑板内核连接均缺失，网状激活系统核团间连接较弱，而海马与中脑楔状核及髓质连接增强，提示海马对受损连接具有代偿作用[11]。

传统听觉连续加法测试(the paced auditory serial addition test, PASAT)指受试者于指定时间内听到1～9中任意数字，并向检查者报告最后2个数字之和。有研究[28]发现CFS患者执行PASAT任务后海马与右顶上小叶动态功能连接减低，提示记忆和注意力相关脑区动态功能连接减低可能与执行任务后疲劳加重有关。CFS患者沉浸式观看研究人员提供的诱导疲劳及焦虑视频后出现疲劳及焦虑症状，此时其枕顶叶皮质、后扣带回及海马旁回激活增加，而背外侧及背内侧前额叶皮层激活减少[35]。执行瓦尔萨尔瓦动作时，CFS患者额上回、额下回、左右壳核、丘脑及岛叶皮层活动增加；而执行奖励货币任务时，其右侧尾状核及右侧苍白球激活显著减少，且后者与精神疲劳、躯体疲劳及活动减少显著相关[36-37]。

4 脑代谢变化

MR波谱成像(MR spectroscopy, MRS)可显示脑内代谢产物含量。相关研究结果[38-39]显示，CFS患者枕叶皮层胆碱/肌酸比值明显高于健康人，且未见存在于健康人的枕叶和额叶皮层N-乙酰天冬氨酸/肌酸与胆碱/肌酸比值差异。有学者[40]发现CFS患者左前扣带回胆碱/肌酸比值升高最为显著；且其右侧岛叶、壳核、额叶皮质、丘脑及小脑温度均升高，表明大脑存在代谢及温度异常。另据报道[41]，随着疼痛程度加重，CFS患者前额叶皮层背外侧GMV和N-乙酰天冬氨酸均减少，提示可根据疼痛症状预测该脑区GMV和N-乙酰天冬氨酸/肌酸比值变化。