MRI研究慢性疲勞綜合征腦結(jié)構(gòu)及功能進展

馮楚文，屈媛媛，孫忠人，李超然，孫維伯，王慶勇， 佟 欣，陳 濤，李彬彬，楊添淞2,*

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學研究生學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院針灸科， 黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江中醫(yī)藥大學針灸臨床神經(jīng)生物學重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040；4.浙江中醫(yī)藥大學附屬第三醫(yī)院針灸科，浙江 杭州 310053； 5.哈爾濱醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

2016年WHO國際疾病分類將慢性疲勞綜合征(chronic fatigue syndrome, CFS)歸為神經(jīng)系統(tǒng)其他疾病。CFS發(fā)病率為0.1%～0.5%，多見于20～45歲女性[1-3]；其特征性表現(xiàn)為持續(xù)6個月以上的致殘性疲勞，可伴疼痛、運動后不適、認知障礙、嗜睡和/或直立不耐受等癥狀[4]；其病因及發(fā)病機制尚未明確[5]，且尚無客觀診斷標準及基于生物學的治療方案。 CFS患者存在多種病理生理紊亂[1,6-8]，腦結(jié)構(gòu)及功能異常[9-10]在CFS發(fā)病過程中起重要作用。MRI有助于觀察腦結(jié)構(gòu)及功能變化，為診斷CFS及解析其發(fā)病機制提供影像學依據(jù)[11]。本文從腦形態(tài)學、腦血流(cerebral blood flow, CBF)、腦功能連接及腦代謝變化各方面的MRI研究CFS進展進行綜述。

1 腦形態(tài)學變化

當前用于研究CFS的腦形態(tài)學分析技術(shù)主要為基于體素形態(tài)學分析(voxel-based morphometry, VBM)和腦表面分析技術(shù)，前者通過逐一量化體素比較腦組織體積，后者則用于觀察腦皮層厚度、表面積及其復雜度。

PURI等[12]報道，CFS患者枕葉、右側(cè)角回和左側(cè)海馬旁回后分支灰質(zhì)體積(grey matter volumes, GMV)減小。OKADA等[13]發(fā)現(xiàn)CFS患者雙側(cè)前額葉皮質(zhì)GMV減小，且右側(cè)前額葉皮質(zhì)GMV減小與疲勞程度加重有關(guān)。有學者[14]認為CFS患者基線GMV明顯小于健康人，經(jīng)認知療法干預(yù)后，其前額葉外側(cè)皮質(zhì)GMV顯著增加，提示認知行為療法可部分逆轉(zhuǎn)CFS所致腦萎縮。CFS患者右側(cè)顳葉、雙側(cè)杏仁核、殼核、丘腦、海馬、左側(cè)額下葉和左側(cè)枕葉部分區(qū)域GMV增大，而這些區(qū)域與處理內(nèi)感受信號和應(yīng)激有關(guān)[10]。

PURI等[12]發(fā)現(xiàn)CFS患者左側(cè)枕葉白質(zhì)體積(white matter volume, WMV)顯著減小；FINKELMEYER等[9]認為CFS患者右側(cè)顳葉前部WMV減小最為明顯。一項縱向MRI觀察結(jié)果[15]顯示，CFS患者左側(cè)下額枕束WMV顯著低于其6年前水平，而健康成人WMV則無明顯變化，提示CFS患者存在持續(xù)性腦白質(zhì)萎縮。ZEINEH等[16]發(fā)現(xiàn)CFS患者雙側(cè)WMV減少，右弓狀束及右下縱束各向異性分數(shù)增加，且右前弓狀束各向異性分數(shù)與疾病嚴重程度呈正相關(guān)；亦有學者[17]發(fā)現(xiàn)CFS患兒存在顯著視覺注意力缺陷，且其雙側(cè)內(nèi)囊后支及左側(cè)視放射區(qū)各向異性分數(shù)明顯低于健康兒童。上述研究結(jié)果提示，不同年齡CFS患者腦區(qū)均存在分數(shù)各向異性變化，其責任腦區(qū)相關(guān)改變可能與年齡有關(guān)。相反，也有部分研究[18-20]并未發(fā)現(xiàn)CFS患者全腦GMV及WMV低于健康人。

2 CBF變化

基于動脈自旋標記(arterial spin labeling, ASL)的MR功能性神經(jīng)成像簡便、無創(chuàng)、安全，有助于檢測腦組織血流灌注情況。

STAUD等[21]發(fā)現(xiàn)，非任務(wù)狀態(tài)下CFS患者與健康人CBF無明顯差異，但CFS患者的CBF于開始執(zhí)行任務(wù)3 min內(nèi)顯著增加，之后逐漸下降，而在任務(wù)后恢復期，其顳上回、楔前葉和梭形回CBF顯著降低，這些腦區(qū)與記憶、注意力和視覺功能相關(guān)。既往研究[22]報道，CFS患者直立不耐受占比高于健康人，且其癥狀嚴重程度與顱內(nèi)順應(yīng)性呈負相關(guān)，而與靜息態(tài)腦灌注呈正相關(guān)；CFS患者疲勞程度則與CBF及心率變異呈負相關(guān)，提示CBF和心率變異可能是評估CFS的潛在指標[23]。一項縱向研究[24]則未發(fā)現(xiàn)CFS患者基線期與1年后組內(nèi)及組間CBF、腦萎縮率、腦萎縮程度、腦室容積及腦白質(zhì)病變存在差異。

3 腦功能變化

血氧水平依賴(blood oxygen level dependent, BOLD)功能MRI(functional MRI, fMRI)具有高時間及空間分辨率，可反映不同腦區(qū)功能變化。

3.1 靜息態(tài)fMRI CFS患者后扣帶皮層與前扣帶回皮質(zhì)前部及背側(cè)靜息態(tài)連接增強，其連接強度與Chalder疲勞量表評分顯著相關(guān)；且后扣帶皮層整體效率顯著降低，而局部效率未見明顯變化[25]。CFS患者左額頂網(wǎng)絡(luò)及左前中扣帶回與感覺運動網(wǎng)絡(luò)、左后扣帶回皮質(zhì)與顯著性網(wǎng)絡(luò)功能連接均顯著降低，且與疲勞程度顯著相關(guān)[26]。BOISSONEAULT等[27]發(fā)現(xiàn)CFS患者雙側(cè)前扣帶回、雙側(cè)額上回及右側(cè)角回部分聚類區(qū)域功能連接增強，右側(cè)前扣帶回、左側(cè)海馬旁回及雙側(cè)蒼白球部分聚類區(qū)域功能連接下降，而這些功能連接異常腦區(qū)與記憶、運動及情緒等有關(guān)。有學者[28]指出，于接受疲勞認知任務(wù)期間，CFS患者與健康人的島葉與顳枕葉、楔前葉與丘腦及紋狀體的靜態(tài)功能連接均增強，但CFS患者增幅較小，且其額下回與小腦、枕葉及顳葉功能連接亦增強。研究[29]證實，CFS患者血管舒縮中心、中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)楔形核、下丘腦、小腦蚓部及后扣帶回皮質(zhì)核團出現(xiàn)異常退化，核團間雙向連接受損，并影響外周效應(yīng)器及傳感器信號，導致自主神經(jīng)相關(guān)異常。有學者[30]提出兒童CFS發(fā)生和/或發(fā)展可能與前額葉皮層內(nèi)側(cè)、島葉、軀體感覺皮質(zhì)、前扣帶回皮質(zhì)腦區(qū)功能連接異常有關(guān)。有學者[31]分析青少年CFS患者與健康青少年完成認知任務(wù)前、后的靜息態(tài)腦功能，發(fā)現(xiàn)默認模式網(wǎng)絡(luò)組成部分內(nèi)在連接均減少，且組間靜息態(tài)腦功能連接無明顯差異；但CFS患者疲勞程度較為嚴重，且其處理速度、持續(xù)注意力及學習能力亦略遜于健康青少年。

3.2 任務(wù)態(tài)fMRI Stroop認知任務(wù)又稱為“顏色-文字沖突試驗”，可通過干擾顏色與對應(yīng)詞義檢測受試者執(zhí)行及控制功能。研究[32]證實，CFS患者執(zhí)行Stroop認知任務(wù)反應(yīng)時間長于健康人，提示其需要激活更多腦區(qū)。另一項研究[33]表明，執(zhí)行Stroop任務(wù)后，CFS患者認知表現(xiàn)無明顯變化，而疲勞和疼痛程度增加。有學者[34]認為CFS患者默認模式網(wǎng)絡(luò)活動不規(guī)則、連接弱且連接動力學復雜。執(zhí)行Stroop任務(wù)后，CFS患者腦干髓質(zhì)與楔狀核，腦干與海馬、丘腦板內(nèi)核連接均缺失，網(wǎng)狀激活系統(tǒng)核團間連接較弱，而海馬與中腦楔狀核及髓質(zhì)連接增強，提示海馬對受損連接具有代償作用[11]。

傳統(tǒng)聽覺連續(xù)加法測試(the paced auditory serial addition test, PASAT)指受試者于指定時間內(nèi)聽到1～9中任意數(shù)字，并向檢查者報告最后2個數(shù)字之和。有研究[28]發(fā)現(xiàn)CFS患者執(zhí)行PASAT任務(wù)后海馬與右頂上小葉動態(tài)功能連接減低，提示記憶和注意力相關(guān)腦區(qū)動態(tài)功能連接減低可能與執(zhí)行任務(wù)后疲勞加重有關(guān)。CFS患者沉浸式觀看研究人員提供的誘導疲勞及焦慮視頻后出現(xiàn)疲勞及焦慮癥狀，此時其枕頂葉皮質(zhì)、后扣帶回及海馬旁回激活增加，而背外側(cè)及背內(nèi)側(cè)前額葉皮層激活減少[35]。執(zhí)行瓦爾薩爾瓦動作時，CFS患者額上回、額下回、左右殼核、丘腦及島葉皮層活動增加；而執(zhí)行獎勵貨幣任務(wù)時，其右側(cè)尾狀核及右側(cè)蒼白球激活顯著減少，且后者與精神疲勞、軀體疲勞及活動減少顯著相關(guān)[36-37]。

4 腦代謝變化

MR波譜成像(MR spectroscopy, MRS)可顯示腦內(nèi)代謝產(chǎn)物含量。相關(guān)研究結(jié)果[38-39]顯示，CFS患者枕葉皮層膽堿/肌酸比值明顯高于健康人，且未見存在于健康人的枕葉和額葉皮層N-乙酰天冬氨酸/肌酸與膽堿/肌酸比值差異。有學者[40]發(fā)現(xiàn)CFS患者左前扣帶回膽堿/肌酸比值升高最為顯著；且其右側(cè)島葉、殼核、額葉皮質(zhì)、丘腦及小腦溫度均升高，表明大腦存在代謝及溫度異常。另據(jù)報道[41]，隨著疼痛程度加重，CFS患者前額葉皮層背外側(cè)GMV和N-乙酰天冬氨酸均減少，提示可根據(jù)疼痛癥狀預(yù)測該腦區(qū)GMV和N-乙酰天冬氨酸/肌酸比值變化。

5 小結(jié)與展望

CFS發(fā)病機制復雜。MRI可用于評價CFS所致腦結(jié)構(gòu)及功能變化，闡明其發(fā)病機制，有助于診斷、治療并評估療效。未來可采用7.0T MR或多模態(tài)MR設(shè)備進行多中心、大樣本研究，以進一步明確CFS發(fā)病機制；還應(yīng)建立共享fMRI數(shù)據(jù)庫，為預(yù)測、診斷CFS及評估其預(yù)后提供影像學依據(jù)。