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脑梗死急性期不同证型发病特征及中药干预的脑功能网络机制研究

【摘要】:目的:本研究基于静息态功能磁共振成像(funtional magnetic resonance imaging,fMRI)和图论分析方法,从复杂脑网络的层面分析急性脑梗死风痰阻络证患者与气虚血瘀证患者发病特征的差异,以及化痰通络汤对急性脑梗死风痰阻络证患者大脑功能网络变化的影响,探讨脑梗死不同证型的脑网络特征及化痰通络汤干预的神经网络效应机制。方法:本研究分为两部分,研究一共纳入急性脑梗死患者26例,其中,风痰阻络证患者17例,气虚血瘀证患者9例,同时纳入性别、年龄相匹配的健康受试者10例。采集其一般资料,并进行功能磁共振扫描。研究二共纳入急性脑梗死风痰阻络证患者18例,随机分为试验组和对照组,试验组予西医常规治疗加化痰通络汤,对照组仅予西医常规治疗,于入组当天及干预10天后分别进行量表测评和治疗前后2次功能磁共振扫描。基于图论分析,采用AAL标准脑分区模板,构建大脑功能网络,计算脑网络的全局拓扑属性和节点属性。通过急性脑梗死风痰阻络证与气虚血瘀证及健康受试者之间的对比分析,探讨急性脑梗死不同证型之间的脑网络差异。通过风痰阻络证患者治疗前后及与对照组大脑网络的对比分析,探讨化痰通络汤治疗对急性脑梗死患者大脑功能网络的效应机制。结果:研究一 1.大脑功能网络全局拓扑属性分析急性脑梗死风痰阻络证患者和气虚血瘀证患者大脑网络的小世界属性σ均大于1,仍具备小世界网络特征,但两者在部分稀疏度阈值下均显著低于健康受试者,且气虚血瘀证患者在部分阈值下显著低于风痰阻络证患者。气虚血瘀证患者的γ、Cp、Eg、Eloc在部分阈值下较健康受试者显著下降,λ、Lp在部分阈值下较健康受试者显著升高;风痰阻络证患者的Cp、Eg在部分阈值下较健康受试者显著下降,Lp在部分阈值下较健康受试者显著升高;气虚血瘀证患者的γ值在部分阈值下较风痰阻络证患者显著下降,风痰阻络证与气虚血瘀证之间的λ、Cp、Lp、Eg、Eloc未见显著性差异。2.大脑功能网络节点属性分析脑梗死患者部分脑区的节点度值和介数中心性发生改变,且证型不同发生发生改变的脑区也存在差异。风痰阻络证患者节点度值下降的脑区均位于右侧,而气虚血瘀证患者左右大脑半球均有,气虚血瘀证患者的脑网络损伤可能更广泛。脑梗死风痰阻络证患者右侧眶部额中回、右侧后扣带回介数中心性升高,而气虚血瘀证患者未见脑区节点介数中心性升高。研究二1.大脑网络功能连接分析 脑梗死风痰阻络证患者与健康受试者之间有显著的子网络,主要表现为左侧前扣带回及其旁扣带回与左侧中央后回、左侧中央旁小叶等功能连接降低。2.大脑功能网络全局拓扑属性分析试验组治疗后的σ、γ、Eg、Eloc在部分稀疏度阈值下值较治疗前显著升高,λ、Lp在个别阈值范围下显著下降;对照组治疗前后的σ、γ、λ未发现统计学差异,治疗后试验组的λ在部分阈值下较对照组显著下降。3.大脑功能网络节点属性分析 试验组与对照组治疗前后的核心节点及部分脑区的节点度值均发生变化,试验组治疗前后及试验组与对照组比较节点度值升高的脑区均位于右侧大脑半球,节点度值下降的脑区主要位于左侧大脑半球,显示出部分偏侧化效应。治疗前后试验组与对照组的连接枢纽点和部分脑区的介数中心性均发生变化,且试验组治疗后某些与情感、认知功能相关脑区的介数中心性增加。治疗后试验组部分脑区的节点效率较治疗前显著升高,未见有节点效率下降的脑区;试验组较对照组节点效率升高的脑区均位于右侧大脑半球,节点效率降低的脑区均位于左侧大脑半球。4.模块化分析治疗后试验组的Qfc和Qi均较治疗前显著升高,其划分模块的分化能力和网络中模块划分精细能力均较治疗前升高。5.相关性分析试验组治疗前后的标准化特征路径长度λ差值与BI量表治疗前后的差值存在负相关关系,全局效率Eg差值与NIHSS量表治疗前后的差值存在负相关关系,特征路径长度Lp差值与NIHSS量表治疗前后的差值存在正相关关系,脑梗死后患者神经功能的改善可能与信息传递效率的升高有关。右侧壳核节点度值的变化程度与BI量表治疗前后的差值存在正相关关系。结论:脑梗死急性期风痰阻络证患者与气虚血瘀证患者的大脑功能网络仍具备小世界网络特征,但其小世界属性均受损,气虚血瘀证患者小世界属性的受损程度高于风痰阻络证患者;脑梗死患者部分脑区的节点度值和介数中心性均发生了变化,且证型不同发生变化的脑区也存在差异。西医常规治疗联合化痰通络汤能提高脑梗死患者大脑功能网络的整合能力和分离能力,在节点属性方面表现出部分偏侧化效应和对脑功能网络的整体调节效应。化痰通络汤能够降低急性脑梗死患者大脑功能网络的特征路径长度,增强全局信息处理能力,这可能是化痰通络汤促进脑梗死后功能网络恢复的机制之一。

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