Analysis of amplitude of low-frequency fluctuation in patients with anxiety after radiofrequency catheter ablation by resting state fMRI

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(Department of Radiology, the Second People's Hosipital of Shenzhen, First AffiliatedHospital of Shenzhen University, Shenzhen 518023, China)

Analysis of amplitude of low-frequency fluctuation in patients with anxiety after radiofrequency catheter ablation by resting state fMRI

YANGJianping,LYUGuiwen*,LEIYi,XIAJun,LINFan

(DepartmentofRadiology,theSecondPeople'sHosipitalofShenzhen,FirstAffiliatedHospitalofShenzhenUniversity,Shenzhen518023,China)

Objective To observe brain functional activity of patients with arrhythmia after radiofrequency ablation with amplitude of low-frequency fluctuation (ALFF). Methods Twenty-six patients with anxiety disorder after radiofrequency catheter ablation (RFCA) were included as RFCA group. Age and sex matched twenty-six healthy volunteers were included as control group. The difference of ALFF between the two groups was analyzed by two-samplettest. Partial correlation between extracted values from dysfunctional brain regions and hamilton anxiety scale (HAMA) scores were investigated. Results Compared with control group, ALFF of left middle temporal gyrus, right putamen, left amygdala significantly increased, and left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), right praecuneus, left middle frontal gyrus and right middle occipital gyus significantly decreased in RFCA group (Alphasimcorrection,P<0.01). ALFF values of left DLPFC were negatively correlated with HAMA scores (r=-0.872,P=0.013). Conclusion The brain activity of RFCA patients in resting state is abnormal. ALFF can provide more evidences for the pathogenesis of the disease.

Radiofrequency catheter ablation; Anxiety disorder; Amplitude of low-frequency fluctuation; Magnetic resonance imaging

心律失常是心源性猝死的主要原因，藥物治療易導致反復發(fā)作。因射頻導管消融術(radiofrequency catheter ablation, RFCA)治療效果明顯，已成為臨床治療惡性心律失常的主要手段[1]。但RFCA術后會產(chǎn)生如焦慮等的心理疾患[2]。焦慮可誘發(fā)冠狀動脈痙攣、R-T離散增加，心率變異性下降，從而影響患者術后的生活質(zhì)量。目前對于心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)的發(fā)病原因缺乏全面了解。靜息態(tài)功能磁共振(resting-state fMRI, rs-fMRI)是研究腦功能改變的常用工具，其通過測量自發(fā)低頻(0.01～0.08 Hz)的BOLD時間相干性反映功能的連通性[3]。低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuation, ALFF)是通過計算低頻功率頻譜的平方根，反映神經(jīng)元活動[4]。本研究通過ALFF技術觀察心律失常RFCA后焦慮患者全腦功能的改變。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年1月—2016年10月于我院心內(nèi)科因房室返折性心動過速(atrioventricular reentrant tachycardia, AVRT)、房室結(jié)返折性心動過速(atrioventricular nodal reentrant tachycardia, AVNRT)及室性心動過速(ventricular tachycardia, VT)接受RFCA治療且資料齊全的心律失?；颊?6例(RFCA組)，男14例，女12例，年齡36～47歲，平均(39.5±6.5)歲。術前由2名心理科醫(yī)師采用漢密爾頓焦慮量表(hamilton anxiety scale, HAMA)檢查，總分<7分，即無焦慮癥狀；術后再次測試，總分 均≥14分，其中總分14～<21分為有焦慮癥狀(1例)，21～<29分為有明顯焦慮(12例)，≥29分為有嚴重焦慮(13例)；患者均為右利手。RFCA組HAMA評分平均(27.08±4.23)分，病程(19.31±3.24)天。排除標準：年齡<18歲或>60歲；合并嚴重心力衰竭、嚴重心臟瓣膜病、遺留神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的腦血管意外患者、頭部有器質(zhì)性病變者(如多發(fā)性腦梗死、腦出血、多發(fā)性硬化等疾病)；既往有精神疾病病史(如焦慮癥、抑郁癥等)。

納入同期年齡、性別相匹配的26名健康志愿者(正常對照組)，由2名心理科醫(yī)生采用HAMA量表檢查，總分<7分，排除既往有精神疾病病史，且均為右利手，男13名，女13名，年齡34～46歲，平均 (38.8±7.8)歲。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用Siemens Trio 3.0T MR儀，8通道頭部線圈。掃描前囑受試者閉眼、清醒、盡量不思考，掃描時佩戴耳塞。靜息態(tài)BOLD-fMRI采用梯度回波平面成像脈沖序列，TR 900 ms，TE 48 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，矩陣256×256，F(xiàn)OV 250 mm×250 mm，共30層，層厚4 mm，層間距0.8 mm，共240個時間點。3D-T1WI采用快速梯度回波(MPRAGE)序列，TR 900 ms，TE 2.48 ms，翻轉(zhuǎn)角9°，矩陣256×256，F(xiàn)OV 250 mm×250 mm，共192層(矢狀位掃描)，層厚1 mm，層間距0.5 mm。T2WI：TR 6 000 ms，TE 93 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，翻轉(zhuǎn)角120°，矩陣320×320，共30層，層厚5 mm，無間隔。

1.3數(shù)據(jù)預處理 基于Matlab R2010b的操作界面，采用DPABI中DPARSFA 4.1軟件對BOLD數(shù)據(jù)進行預處理。去除前10個時間點，進行時間校正，剔除頭動大于2 mm或旋轉(zhuǎn)角度超過2°的患者，每個T1圖像與功能圖像配準，然后分割為灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液，功能圖像標準化到MNI標準空間，進行 3 mm×3 mm×3 mm重采樣，采用6 mm半高全寬進行平滑。將預處理圖像做帶通濾波，去除高頻干擾及低頻漂移，留取0.01～0.08 Hz濾波；為消除個體間ALFF差異，對全腦體素的ALFF值做標準化。為減少BOLD信號波動，對腦白質(zhì)和腦脊液信號及6個頭動參數(shù)文件行回歸分析。

1.4 ALFF分析 采用REST軟件，將每個體素的ALFF值除以全腦平均ALFF值，獲得標準化后ALFF值，體標準化的ALFF值經(jīng)REST軟件處理進入組內(nèi)及組間分析。最終結(jié)果與REST viewer軟件中Ch2bet模板疊加并以brainnet軟件呈現(xiàn)。設定2組間有差異腦區(qū)的峰值點為ROI，利用REST軟件提取其ALFF值。

1.5統(tǒng)計學分析 2組靜息狀態(tài)下腦功能組內(nèi)ALFF值的比較采用單樣本t檢驗，P<0.001及體素數(shù)>13為差異有統(tǒng)計學意義。2組ALFF圖比較采用REST軟件行雙樣本t檢驗，采用Alphasim進行多重比較校正，以P<0.01，團塊體積>40個體素為差異有統(tǒng)計學意義。有差異腦區(qū)的ALFF值與HAMA量表評分的相關性采用偏相關分析(控制年齡、性別)，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2組年齡(t=1.212，P=0.238)和性別構成比 (χ2=0.086，P=0.849)差異均無統(tǒng)計學意義。

正常對照組(圖1A)顯示以雙側(cè)后扣帶/楔前葉為中心，包括雙側(cè)顳頂葉內(nèi)側(cè)皮層為主的腦默認網(wǎng)絡(default mode network, DMN)區(qū)ALFF增高(t=5.29，P<0.001，未校正)，ALFF降低差異無統(tǒng)計學意義；RFCA組(圖1B)顯示上述區(qū)域ALFF增高(t=4.05，P<0.001，未校正)，但較正常對照組區(qū)域范圍明顯減少。2組ALFF增高差異有統(tǒng)計學的意義腦區(qū)包括左側(cè)顳中葉、右側(cè)殼核、左側(cè)杏仁核，ALFF降低差異有統(tǒng)計學意義的腦區(qū)包括左側(cè)前額葉背外側(cè)皮層(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)、右側(cè)楔前葉、左側(cè)額中葉、右側(cè)枕中葉(Alphasim校正，P<0.01)，見表1和圖2。

圖1 2組內(nèi)單樣本t檢驗結(jié)果 A.正常對照組，紅—黃色顯示ALFF顯著高于全腦平均值； B.RFCA組，紅—黃色顯示ALFF顯著高于全腦平均值 圖2 2組間雙樣本t檢驗結(jié)果 紅色表示ALFF增高差異有統(tǒng)計學意義的腦區(qū)，藍色表示ALFF降低差異有統(tǒng)計學意義的腦區(qū)(Alphasim校正，P<0.01)

表1 RFCA組與對照組組間雙樣本t檢驗結(jié)果

注：Alphasim校正，P<0.01

圖3 RFCA組左側(cè)DLPFC的ALFF值與HAMA量表評分的偏相關分析散點圖

RFCA組左側(cè)DLPFC的ALFF值與HAMA量表評分呈負相關(r=-0.872，P=0.013；圖3)，其余有差異腦區(qū)的ALFF值與HAMA量表評分均無相關性(P均>0.05)。

3 討論

心律失常是由于竇房結(jié)或竇房結(jié)以外激動異常，其傳導緩慢、阻滯或經(jīng)異常通道傳導，從而導致心臟搏動的頻率和(或)節(jié)律異常[5]?？剐穆墒СＫ幬锿茈y根治惡性心律失常如AVRT、AVNRT和VT，易反復發(fā)作。RFCA相比抗心律失常藥物療效確切且多可治愈，已成為根治惡性心律失常的一線治療方法。但有研究[6]表明RFCA后患者由于軀體的變化與心理因素相互影響，導致焦慮、抑郁癥狀的比例達 44%～68%，其原因可能有：①患者對不良事件發(fā)生概率、手術預后等焦慮；②手術造成血壓異常升高及導尿現(xiàn)象造成患者緊張、煩躁；③患者對手術效果、使用器材、材料不滿意；④術后止血繃帶過緊、穿刺點滲血、血腫等引發(fā)患者不適、緊張。目前對RFCA后焦慮癥的發(fā)病原因缺乏全面了解。

rs-fMRI技術可反映腦的自發(fā)神經(jīng)元同步活動及神經(jīng)生理過程，并已用于對如精神分裂癥[7]等疾病的研究。ALFF通過計算低頻功率頻譜的平方根，檢測BOLD信號中腦自發(fā)神經(jīng)元的活動，已應用于帕金森病、癲癇等疾病[4,8]。ALFF值的升高與減低，可反映病理狀態(tài)下腦區(qū)的異常。

本研究發(fā)現(xiàn)心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)患者杏仁核ALFF增高。杏仁核屬皮層下邊緣系統(tǒng)部分，參與情感行為的形成、自助活動、內(nèi)分泌整合過程，且參與其他精神類疾病的調(diào)控[9]。杏仁核是焦慮狀態(tài)的發(fā)病及持續(xù)的基礎，杏仁核的異常與情緒記憶的編碼以及信息處理的缺陷有關，患者對負性情感刺激反應增強，而對正性情感刺激反應減弱。研究[10]發(fā)現(xiàn)，杏仁核的神經(jīng)活動與抑郁癥患者對陽性刺激的快感缺失顯著相關，因此推測心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)患者傾向于注意負性刺激、陽性信息處理的減弱，可能與杏仁核的異常有關。本研究還發(fā)現(xiàn)殼核ALFF增高，殼核等紋狀體與情緒和激勵行為有關，動物實驗[11]發(fā)現(xiàn)杏仁核與紋狀體有廣泛的纖維連接，因此推測杏仁核和紋狀體可能均為心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)快感缺失等的重要腦區(qū)。本研究亦發(fā)現(xiàn)心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)患者的左側(cè)DLPFC異常，且與HAMA評分呈負相關，DLPFC屬于認知控制網(wǎng)絡的一部分，在認知功能(包括注意和工作記憶)以及在情緒反應的調(diào)節(jié)中起重要作用[12]，DLPFC被認為是焦慮狀態(tài)中情緒調(diào)節(jié)神經(jīng)機制的重要核心區(qū)域。心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)患者DLPFC的異常，可能反映其病理性神經(jīng)元的損傷，這種可能性在ALFF值與HAMA評分的統(tǒng)計學相關性得到進一步的證實。研究[13]發(fā)現(xiàn)，陣發(fā)性心房顫動、持續(xù)性心房顫動、室上性心動過速患者RFCA后第2天發(fā)生術后認知功能障礙的概率分別為28%、27%、13%，術后3個月分別為13%、20%、3%，表明RFCA可以導致術后認知功能障礙，且隨后有改善的趨勢。另外，楔前葉、額顳頂葉部分皮層區(qū)域ALFF減低，這些區(qū)域為DMN網(wǎng)絡的一部分，目前靜息狀態(tài)下DMN的作用多認為與情景記憶及認知、情感過程有關[14]。

本研究結(jié)果表明，心律失常RFCA后焦慮狀態(tài)患者多個腦區(qū)網(wǎng)絡存在異常，ALFF的研究有助于解釋其焦慮狀態(tài)的病因和發(fā)病基礎，但本研究仍存在局限性：樣本量小，限制了統(tǒng)計的效力；使用AlphaSim校正，今后大樣本研究時，可采用FEW校正。后續(xù)研究可聯(lián)合PET、DTI等腦功能成像技術進一步探索更多腦區(qū)及網(wǎng)絡連接的改變。

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楊建平(1978—)，男，江蘇鎮(zhèn)江人，本科，主治醫(yī)師。研究方向：中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像學。E-mail: 343411800@qq.com

呂貴文，深圳市第二人民醫(yī)院 深圳大學第一附屬醫(yī)院放射科，518023。E-mail: peterlgw@163.com

2017-02-03

2017-05-31

心律失常射頻消融術后焦慮狀態(tài)患者的靜息態(tài)MRI低頻振幅分析

楊建平，呂貴文*，雷 益，夏 軍，林 帆

(深圳市第二人民醫(yī)院 深圳大學第一附屬醫(yī)院放射科，廣東 深圳 518023)

目的 采用低頻振幅(ALFF)觀察心律失常射頻消融術后出現(xiàn)焦慮狀態(tài)患者的全腦功能活動。方法 收集符合納入標準的26例心律失常射頻消融術(RFCA)后焦慮狀態(tài)患者作為RFCA組，納入同期年齡、性別相匹配的26名健康志愿者作為正常對照組，2組均行fMRI，對2組有差異腦區(qū)的ALFF進行雙樣本t檢驗，提取有差異的腦區(qū)與漢密爾頓焦慮量表評分進行偏相關分析。結(jié)果 與正常對照組相比，RFCA組左側(cè)顳中回、右側(cè)殼核、左側(cè)杏仁核ALFF增高，左側(cè)前額葉背外側(cè)皮層(DLPFC)、右側(cè)楔前葉、左側(cè)額中葉、右側(cè)枕中葉ALFF減低差異有統(tǒng)計學意義(Alphasim校正，P<0.01)。左側(cè)DLPFC的ALFF值與HAMA評分呈負相關(r=-0.872，P=0.013)。結(jié)論 心律失常射頻消融術后焦慮狀態(tài)患者在靜息狀態(tài)下存在腦功能的異常，ALFF有助于為該疾病的發(fā)病機制提供更多證據(jù)。

射頻消融；焦慮癥；低頻振幅；磁共振成像

R749.72; R445.2

A

1672-8475(2017)08-0472-04

10.13929/j.1672-8475.201702001