基于静息态杏仁核亚区功能连接观察高压氧治疗对TBI患者认知功能障碍的影响

何泽会，雷 雨，邱 珍

(电子科技大学医学院附属绵阳医院；
绵阳市中心医院，四川 绵阳 621000)

坠落伤与车祸伤是创伤性脑损伤(TBI)的常见因素[1].TBI的致残率和死亡率较高，TBI患者即使存活下来，仍伴有不同程度的后遗症，对患者的情感、认知、运动功能等产生极大影响[2].认知功能障碍对患者的影响最为严重，包括记忆力、定向力、注意力等功能障碍，且持续时间较长[3-4].高压氧疗法有利于患者神经功能的修复，但目前尚未明确其作用机制[5].大脑结构和功能之间关系密切，而功能神经影像学能够反映大脑结构的变化.功能磁共振成像(FMRI)可监测神经元的活动状态，具有无创、空间分辨率高等优势，是一种新兴成像技术.静息态fMRI技术又包括功能连接、低频振幅等分析方法，其中，功能连接分析的应用最为广泛.杏仁核是情感环路的核心脑区之一，研究[6]表明，杏仁核的异常与患者的认知功能障碍有关.目前，通过影像学分析杏仁核结构变化在高压氧治疗TBI患者认知功能障碍中的应用研究较少.因此，本研究基于静息态杏仁核亚区功能连接探讨高压氧治疗TBI的临床效果，为临床诊治TBI提供参考.

1.1 一般资料

回顾性选择2018年12月—2021年10月于绵阳市中心医院接受高压氧治疗的61例TBI的临床资料，纳入高压氧组，另选同期行非高压氧治疗的61例TBI患者作为对照组.两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05).见表1.

表1 两组患者一般资料

1.2 纳入标准与排除标准

纳入标准：符合《颅脑损伤》中创伤性颅脑损伤的诊断标准[7]；
入院时间均为发生TBI后1个月内；
首次TBI病史；
所有患者均可主动配合完成所有量表测评；
右利手.

排除标准：既往行颅脑手术患者；
心脏起搏器、支架等MRI禁忌者；
合并脑肿瘤、脑卒中、阿尔茨海默病等其他中枢系统疾病者；
发病前服用针对认知功能的药物者；
酒精、药物滥用史者.

1.3 治疗方法

对照组采用基础治疗和认知功能康复治疗.基础治疗包括外科手术、控制血糖及血压、颅脑保护、改善脑循环等；
认知功能康复治疗在相对安静的环境下进行，包括思维能力、记忆力、注意力、计算力训练等，根据患者的认知功能评定结果对其进行针对性训练，治疗1次/d，30～40 min/次，5次/周，共20次.

高压氧组采用高压氧治疗.设置压力为2.0个绝对大气压(ATA)，吸氧方式为面罩吸氧，氧浓度为100%，治疗105 min/次，过程包括升压、稳压吸氧、间歇休息和减压，分别为20 min、60 min、5 min和20 min.1次/d，5次/周，共20次.

1.3.1 静息态杏仁核亚区功能连接的观察方法

患者治疗前后通过1.5T超导磁共振(MRI)扫描仪(GE公司，美国)、回波平面成像获得静息态fMRI的原始数据，并用DPARSF软件预处理.应用REST1.7软件选择双侧杏仁核感兴趣区域(ROI)，采用自动解剖标记(automated anatomical labeling，AAL)标示双侧杏仁核，分析感兴趣区域(ROI)杏仁核的功能连接状况.通过分析感兴趣区的参考时间序列与大脑中各个体素时间序列的相关性得出相关系数.

1.3.2 观察指标

疗效判定[8]标准：生活自理、语言流利、意识清楚为基本治愈；
大部分生活可自理，语言欠流利，但有清晰意识则评定为显效；
基本可自行生活，与治疗前症状比有好转，且有清晰意识则评定为有效；
卧床或植物状态、意识模糊、临床症状未好转为无效.总有效=基本治愈+显效+有效.

观察患者治疗前后的杏仁核亚区功能连接情况.左侧杏仁核：右侧眶部额下回(ROIFG)、右侧脑岛(RINS)、右侧背外侧额上回(RDSFG)、左侧背外侧额上回(LDSFG)、右侧内侧额上回(RMSFG)、左侧前扣带和旁扣带脑回(LACG)；
右侧杏仁核：左侧岛盖部额下回(LOPIFG)、左侧脑岛(LINS).

采用简易精神状态量表(MMSE)[9]和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)[10]对患者治疗前后的认知功能进行评价.

采用酶联免疫吸附实验测定患者血清S100-B、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、血清髓鞘碱性蛋白(MBP)水平.

1.4 统计学分析

2.1 两组患者临床疗效

本研究结果显示，高压氧组患者总有效率高于对照组(P<0.05).见表2.

表2 两组临床疗效

2.2 两组患者认知功能评分

本研究结果显示，治疗后，高压氧组MMSE及MoCA评分高于对照组(P<0.05).见表3.

表3 认知功能评分

2.3 两组患者血清中神经损伤标志物水平

本研究结果显示，治疗后，高压氧组患者神经损伤各标志物水平低于对照组(P<0.05).见表4.

表4 两组患者血清中神经损伤标志物

2.4 高压氧组治疗前后杏仁核亚区功能连接的差异

本研究结果显示，高压氧组治疗前后左侧杏仁核的ROIFG、RINS、RDSFG、LDSFG、RMSFG、LACG、右侧杏仁核的LOPIFG、LINS比较差异具有统计学意义(P<0.05).见表5和图1.

表5 高压氧组治疗前后杏仁核亚区功能连接的差异

L.左；
R.右；
红色为功能连接增强脑区，蓝色为功能连接降低脑区.

2.5 相关性分析

经Pearson检验分析，左侧杏仁核ROIFG、RINS、RDSFG、LACG、右侧杏仁核LOPIFG、LINS分别与MMSE评分(r=0.456、0.618、0.513、0.635、0.464、0.569)、MoCA评分(r=0.412、0.523、0.476、0.435、0.573、0.486)呈明显正相关关系(P<0.05)，分别与MBP(r=-0.384、-0.542、-0.468、-0.459、-0.404、-0.568)、NSE(r=-0.456、-0.430、-0.502、-0.372、-0.428、-0.368)、S100-B(r=-0.437、-0.526、0.492、-0.519、-0.362、-0.583)呈明显负相关关系(P<0.05)，左侧杏仁核LDSFG、RMSFG分别与MMSE评分(r=-0.472、-0.532)、MoCA评分(r=-0.508、-0.549)呈明显负相关关系(P<0.05)，分别与MBP(r=0.601、0.464)、NSE(r=0.478、0.558)、S100-B(r=0.517、0.463)呈明显正相关关系(P<0.05).结果见图2 a、b、c、d、e.

图2 相关性分析

目前，TBI的发病率呈逐年上升趋势.TBI在各种类型创伤中的发病率最高，约为9%～21%，死亡率高达40%左右[11].轻度TBI患者常伴有脑震荡、慢性头痛等症状，中重度TBI患者由于中枢神经损伤较为严重，约有25%的TBI患者伴有心理障碍、运动障碍、认知功能障碍等[12-13].高压氧治疗可纠正人体重要器官的缺氧状态，提高血液及脑组织的氧含量，从而达到治疗的目的[14].高压氧治疗能够及时有效地保护中枢神经和脑细胞，避免脑损伤的加重，降低严重并发症的发生率[15].但由于缺乏科学、定量的验证工具，尚未明确高压氧治疗对TBI患者的实际疗效及改善患者认知功能的机制.

近年来，fMRI(分为静息态和任务态)已成为临床上广泛应用的脑功能成像技术，TBI患者多存在认知功能障碍，配合较困难，难以完成任务态所设计的特殊任务，因此，临床上通常在静息状态下通过fMRI观察患者的脑功能变化.杏仁核脑区属于边缘系统的一部分，是阿尔兹海默症早期最容易受损的部位之一[16].有研究[17]表明，杏仁核脑区的结构萎缩和功能紊乱与患者的认知功能障碍有关.目前，关于TBI患者静息态杏仁核脑区功能的研究较少，本研究通过静息态fMRI观察杏仁核亚区功能连接的改变探究高压氧治疗对改善TBI患者认知功能障碍的疗效.

高压氧治疗可减轻TBI后的炎性反应，抑制氧自由基的生成，降低颅内压，提高脑组织的氧分压，进而改善认知功能，在TBI后神经功能损害的治疗中有一定疗效[18].研究[19]表明，高压氧治疗能够明显提高TBI患者认知功能障碍的治疗效果，而本研究数据结果与其一致.对于轻度认知功能障碍的患者，MoCA评估的敏感性和特异性较MMSE高，但在文化程度较低的人群中，MoCA的使用受到限制，需矫正教育程度带来的偏差，因此，临床上通常将MMSE、MoCA联合应用，以提高评估认知功能的准确性[20].在本研究中，采用高压氧治疗的患者认知功能改善更为明显，这与丁政等[21]的研究结果一致.MBP是一种强碱性膜蛋白，当TBI发生后，中枢神经系统和血脑屏障被破坏，血清MBP水平升高，影响中枢神经髓鞘结构和功能[22].NSE是一种可溶性胞质蛋白，当脑实质受到损伤时患者血清NSE水平升高[23].S100-B是一种钙结合蛋白，TBI患者的小神经细胞受到激活和破坏，S100-B大量释放进入脑脊液，进而进入血液[23].因此，本研究通过测定MBP、NSE、S100-B水平发现，高压氧组治疗后的MBP、NSE、S100-B水平较对照组明显降低(P<0.05)，提示高压氧治疗具有良好的脑细胞保护作用.

静息态fMRI检查能够间接反映神经细胞的活动状态，其中，不同脑区的功能连接反映了神经元活动的同步性，广泛应用于阿尔兹海默病等认知功能障碍的研究中.杏仁核脑区属于边缘系统的一部分，参与学习、记忆和情绪.在本研究中，高压氧治疗后的TBI后认知功能障碍患者的左侧杏仁核的RINS、RDSFG、LACG、右侧杏仁核的LOPIFG、LINS的功能连接显著增强，左侧杏仁核的LDSFG、RMSFG功能连接显著降低，且均与患者的认知功能评分、血清神经损伤标志物均具有明显的相关性，表明杏仁核亚区功能连接的改变与TBI患者的认知功能有关，高压氧治疗对患者认知功能的改善作用可通过改变杏仁核亚区的功能连接实现.

综上所述，高压氧治疗可有效改善TBI后的认知功能障碍，可能与促进杏仁核亚区的功能连接有关.