基于組塊式功能磁共振成像技術的顳葉癲癇患者執行功能磁共振研究

托吡魯韋比妥，tle）患者可能存在認知功能喪失，但注意功能是認知功能建立的基礎模塊。Posner等將注意功能分為:警覺、定向及執行功能3個成分,提出注意網絡(attentionalnetworks)理論,注意網絡3個成分中以執行功能損害最為常見,我們前期TLE患者注意網絡研究及其他神經心理學研究證實TLE存在執行功能損害,但缺乏功能影像學證據支持。本研究聯合應用fMRI功能影像技術及注意網絡測試(attentionalnetworkstest,ANT)任務,揭示TLE患者執行功能損害影像學改變,為TLE患者認知功能損害檢測提供新的方法。1對象和方法1.1作間期癲癇性病房TLE組:選擇2007年1月至2008年12月在本院癲癇門診就診的癲癇患者。TLE組入組標準:(1)臨床發作癥狀提示致癇病灶位于顳葉;(2)影像學顯示海馬硬化或萎縮;(3)發作期或發作間期EEG癇性病灶位于顳葉;(4)遵照國際抗癲癇聯盟癲癇發作和癲癇綜合征的治療指南(2006)規范化使用抗癲癇藥物;(5)6周內未更改抗癲癇藥物治療方案;(6)簡易智能量表(MMSE)評分均>24分。排除標準:(1)合并其他嚴重軀體疾病;(2)視聽力和語言理解表達能力障礙;(3)藥物濫用患者(6周內曾不規范使用抗癲癇藥物、抗精神病藥物、三環類及單胺氧化酶抑制劑等影響精神及智能的藥物者);(4)檢查不合作患者。健康受試組:選擇與上述TLE患者性別、年齡、受教育程度及MMSE評分相匹配的健康志愿者12名,被試者試驗前均被詳細告知并取得知情同意。1.2方法1.2.1掃描與年鑒1.3統計方法2結果2.1年生平均受教育年限及總體水平檢測結果共入組TLE患者12例,男7例,女5例,右利手,年齡(24.6±9.4)歲,平均受教育年限(8.1±2.0)年。健康志愿者12名,均為右利手,男7名,女5名,年齡(25±6)歲,平均受教育年限(8.8±2.3)年。2.2行為學檢測結果與健康受試組比較,患者組ANT中執行功能RT顯著變慢[患者組:(158.9±50.2)ms;健康受試組:(112.4±28.3)ms,t=2.63,P<0.05];兩組ANT的警覺功能RT[患者組:(50.5±37.1)ms;健康受試組:(53.0±18.7)ms,t=-0.25,P>0.05]與定向功能RT[患者組:(59.4±30.1)ms;健康受試組:(62.1±23.6)ms,t=-0.24,P>0.05]差異無統計學意義。2.3執行功能rt與fmri激活腦區相關性分析(1)健康受試組比較執行incongruent任務與congruent任務平均激活腦區差別,如表1所示。健康受試組右側半球腦區激活偏側化:右顳下回、右海馬(閾值P<0.001)、右前額葉、右扣帶回后部(BrodmannArea,BA31)、右頂葉(BA9)、左顳中回(閾值P=0.001)有明顯激活,有顯著統計學差異(圖2);(2)TLE患者組比較執行incongruent任務與congruent任務未見平均激活腦區出現(閾值P<0.001),查看統計閾值為P<0.01(如表1、圖3),亦有偏側化腦區激活,主要位于右側半球:右側前額葉,右側腦干,右小腦前葉、左顳上回出現小范圍的激活。相關性分析:TLE組和健康受試組執行功能RT與fMRI激活腦區進行相關分析:(1)健康受試組右側前額葉(BA10;Z=3.41,Z值為SPMSimpleRegression分析統計值)、左側枕葉(BA18,Z=4.03)、左額葉(BA11,Z=3.49)與執行功能RT成負相關(P<0.001);(2)未發現TLE組存在有顯著統計學差異的無負相關腦區(腦區激活與ANT執行功能反應時間負相關,即腦區激活越明顯相應的執行功能反應時間越短);(3)健康受試組左頂葉中央后回(Z=4.01)、右島葉(Z=3.8)、胼胝體(Z=3.68)等皮質下結構與執行功能RT正相關(P<0.001);(4)TLE組右額中回(Z=4.55)、左額下回(Z=3.89)、右額下回(Z=3.8)額葉內側(Z=3.75)的皮質及皮質下結構與執行功能RT正相關(P<0.001)。3健康受試組執行功能激活腦區功能情況Posner等提出的注意網絡(AttentionNetwork)理論:認為注意功能由警覺、定向、執行功能3個子模塊構成。注意網絡不是由單一的腦區負責的,3個模塊的功能是既相對獨立,又相互依存,構成了注意網絡內部的神經網絡聯系,相互協作完成注意功能。根據Posner的理論,Fan等設計了注意網絡測試(attentionalnetworkstest,ANT)軟件,使用反應時間(reactiontime,RT)準確描述注意網絡的警覺、定向和執行功能各成分的效率,可檢查到既往常用注意功檢測能量表不能發現的早期的注意功能損害。本研究ANT行為學測試提示TLE患者存在注意網絡的執行功能損害,反應時間顯著變慢。執行功能測試使用的是干擾任務,受試者必須解決認知干擾,抑制不正確但卻熟悉的反應以便做出適當的反應。結果表明TLE患者在處理干擾任務反應效率變慢,即反應時間顯著延長,分析處理矛盾信息能力下降存在相應的注意網絡的執行功能損害。Kim等報告使用H威斯康星卡片分類測試H(WisconsinCardSortingTest,WCST)研究TLE患者執行功能行為學,結果顯示56%TLE患者存在注意執行功能損害。ANT注意網絡RT效能檢測與字色干擾測試(Strooptest)及WCST等測試有一定類似處,但ANT設計合理、操作簡單對受試者智能要求低、重復性好以及測試結果較量表檢測信度亦高。既往研究顯示執行功能定位于內側前額葉皮質、扣帶回等腦區。我們使用fMRI技術組塊設計(即執行incongruent任務組塊減去執行congruent任務組塊),對受試者注意網絡的執行功能腦區功能改變進行研究。本研究中健康受試組平均激活腦區大多位于右側前額葉、右顳下回、右海馬、右扣帶回后部(BA31)、右頂葉(BA9)、左顳中回近中線皮質激活(表1,圖2),接近扣帶前回皮質,與文獻報道的執行功能定位腦區基本一致。我們的研究還發現健康受試者進行注意網絡的執行功能激活腦區不僅為前額葉內側腦區及扣帶前回,顳葉、頂葉、后扣帶回等皮質及皮質下結構亦可見激活(表1,圖2),認為執行功能并不單一依賴于前扣帶回,而是有賴于多個腦區間的神經網絡聯系,相互協作完成注意執行功能的神經網絡。既往研究已有TLE患者執行功能損害的報道,但有關TLE患者注意網絡損害的神經功能影像學研究尚未見報道。關于TLE執行功能異常的原因目前有頗多理論:TLE邊緣系統內環路癇性放電可以影響額葉執行功能;亦有人認為與皮質丘腦環路有關等。我們的fMRI研究發現TLE組在與健康受試組相同P<0.001統計閾值下無顯著激活腦區,但將該組統計閾值降至P<0.01時,出現以右側半球為主的腦區激活,TLE組在執行功能任務測試時較健康受試組腦區平均激活水平顯著低下(表2,圖3),這與TLE患者進行ANT的執行功能反應時間效能減低的行為學檢測結果相一致,提示TLE患者在執行功能任務測試中不能成功充分利用并激活執行功能相關腦區,我們認為這是TLE患者執行功能行為學損害的腦功能學基礎。執行功能反應時間與fMRI腦區激活相關分析顯示:健康受試組中存在與執行功能反應時間正、負相關的腦區:負相關腦區激活縮短了視覺反應操作時間,提高注意執行功能的效能,起正性調節作用。負相關腦區有:右側前額葉(BA10)與左側枕葉(BA18)、額葉(BA11),枕葉對視覺刺激信息興奮與內側額葉共同興奮的神經網絡可能提高了注意執行功能效能;反之正相關腦區(左頂葉中央后回、右島葉、胼胝體及左額葉皮質及皮質下結構)起負性調節作用,他們的興奮使得注意執行功能效能受抑制。健康受試組存在對注意執行功能的正性及負性雙相調節機制。TLE患者僅發現執行功能正相關腦區(右額中回、右額下回、右額葉內側回與左額下回的皮質及皮質下結構),正相關腦區激活可致反應時間延長,降低注意執行功能的效能,起負性調節作用。正常大腦存在相互興奮與抑制的機制,由一系列神經網絡構成,這是大腦獲取、處理信息、執行命令的正常腦結構基礎。正常健康受試組存在額葉、枕葉等正性調節腦區的激活,提高執行功能效能。而TLE患者未見負相關的腦區激活,正性調節腦區缺失,但具體機制不清,可能TLE發作可以導致腦血流的異常分配有關。TLE患者缺乏正性調節機制,更進一步解釋了TLE患者執行功能反應時間效能下降,為行為學損害的腦功能學基礎。本研究行為學部分發現TLE患者注意網絡執行功能的反應時間明顯長于健康受試者,進而,利用BOLD-fMRI方法客觀、直觀地證實了TLE患者存在意網絡的執行功能腦區激活功能低下,主要是右側額葉、扣帶回等中線注意網絡系統有較顯著的異常,時執行功能正性調節腦區的缺失,可能為額葉功能常;因而導致注意網絡的執行功能效能降低。磁共振掃描使用荷蘭Phillips公司Achieva3.0T系統超導磁共振掃描儀,頭部使用正交頭部線圈及頭部固定裝置。fMRI任務刺激使用深圳美德醫療電子技術有限公司SAMRTECSA-9800刺激系統。(1)結構像掃描:自旋回波序列(T1加權),TR=60ms,TE=16ms,層厚=5mm,間距=1mm,FOV=220×220mm2;(2)功能像掃描:梯度回波-回波平面成像序列(echo-planarimagingT2),TR=2000ms,TE=30ms,層厚=5mm,間距=1mm,FOV=220×220mm2,翻轉角90°與結構像相同的位置進行掃描。1.2.2試驗任務與設計依照Fan等ANT范式(獲得軟件包設計者許可),Eprime軟件設置執行功能任務。試驗由2個組塊構成(圖1):(1)任務組塊(30s):屏幕中央先出現“*”(200ms)信號,后轉為目標刺激信號(1800ms),受試者發現目標刺激信號立即按鍵,其后重復出現任務。任務組塊的目標刺激信號分為2類:5個左右朝向一致的箭頭(con