左顳中回語(yǔ)言功能的靜息態(tài)功能磁共振研究☆

李春星 周儀 方藝 段婷婷 李華

左顳中回語(yǔ)言功能的靜息態(tài)功能磁共振研究☆

李春星*周儀*方藝*段婷婷*李華△

目的通過(guò)靜息態(tài)功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)來(lái)探討不同失語(yǔ)亞型的共性。方法首先，運(yùn)用西門子3.0T磁共振儀獲得12例不同失語(yǔ)患者和20例正常對(duì)照者靜息態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行低頻振幅（amplitude of lowfrequency fluctuation,ALFF）分析，采用兩樣本t檢驗(yàn)，得到失語(yǔ)組ALFF信號(hào)減低的腦區(qū)，然后選擇左側(cè)顳中回后部作為感興趣區(qū)在正常對(duì)照組中進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，得到功能連接（functional connectivity,FC）圖。結(jié)果與正常對(duì)照組相比失語(yǔ)組左側(cè)顳中回后部、左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)小腦的ALFF減低（P＜0.005，Alphasim校正，cluster size＞27voxels）；左側(cè)顳中回后部在正常對(duì)照組功能連接的腦區(qū)主要有顳下回、梭狀回、額下回、緣上回及右側(cè)顳中回、額下回眶部、額中回（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)。結(jié)論靜息狀態(tài)下，存在以優(yōu)勢(shì)半球顳中回后部為中心的語(yǔ)言理解網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可能是大腦語(yǔ)言理解功能的神經(jīng)基礎(chǔ)。

失語(yǔ)癥 低頻幅度 功能連接

靜息態(tài)功能連接的研究，目前主要有兩種方向，一是研究遠(yuǎn)隔腦區(qū)的時(shí)間序列的同步性，來(lái)研究腦區(qū)之間的功能連接情況，最廣泛應(yīng)用的是種子相關(guān)分析法；二是查看局部腦區(qū)自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的程度，來(lái)研究局部腦區(qū)的代謝活性，主要有低頻振幅（amplitude of lowfrequency fluctuation，ALFF）算法。靜息態(tài)功能磁共振無(wú)需設(shè)計(jì)繁瑣的實(shí)驗(yàn)任務(wù)及考慮受試者執(zhí)行任務(wù)能力的差異，已經(jīng)成為目前腦功能研究的熱點(diǎn)[1]，本文采用靜息態(tài)功能磁共振初步探討探討不同失語(yǔ)亞型的共性

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象腦梗死后失語(yǔ)組：12例失語(yǔ)患者，男8例，女4例，年齡46～74歲，平均年齡(60.5± 8.6)歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：①首次發(fā)病，病程3 d至3個(gè)月，CT或MRI顯示有明確的左側(cè)大腦半球病灶；②發(fā)病前言語(yǔ)功能正常，病后能配合做失語(yǔ)檢查，失語(yǔ)的診斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自西方失語(yǔ)量表（western aphasia battery,WAB）[5]；③無(wú)精神、認(rèn)知（除語(yǔ)言）等障礙；④漢族，右利手，受教育年齡＞5年。正常對(duì)照組：20例健康中老年人，男12例，女8例，年齡54～64歲，平均年齡（60.3±3.0）歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)認(rèn)知障礙主訴，無(wú)神經(jīng)精神、藥物濫用等病史；②無(wú)言語(yǔ)障礙、軀體疾病等；③CT或MRI顯示未見(jiàn)明顯異常；④漢族，右利手，受教育年齡＞5年。兩組受試者都知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①非首次發(fā)病的失語(yǔ)患者；②有癡呆，等認(rèn)知功能障礙疾??；③不能配合做失語(yǔ)檢查。

1.2 臨床失語(yǔ)評(píng)估西方失語(yǔ)量表漢化版，患者在做fMRI之前進(jìn)行失語(yǔ)量表檢查。WAB主要包括：①自發(fā)語(yǔ)：細(xì)分為信息內(nèi)容和流暢性；②聽(tīng)理解：細(xì)分為是—不是問(wèn)答、單詞聽(tīng)理解、執(zhí)行命令；③復(fù)述；④命名：細(xì)分為呼名、列舉、語(yǔ)句完成、應(yīng)答。失語(yǔ)檢查完成后，可以得到失語(yǔ)商(aphasia quotient，AQ)。它為口語(yǔ)障礙程度的可信賴尺度，可反映出失語(yǔ)癥的嚴(yán)重度，而且可以作為失語(yǔ)癥的好轉(zhuǎn)與惡化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。最高分100分，正常值為98.4～99.6，AQ＜93.8可評(píng)為失語(yǔ)?；颊咴谧鰂MRI之前一天進(jìn)行失語(yǔ)量表檢查。

1.3 fMRI數(shù)據(jù)的采集采用Siemens verio 3.0T磁共振儀，先掃解剖像，后掃描功能像，三維磁化強(qiáng)度預(yù)備快速梯度回波成像獲得T1WI結(jié)構(gòu)像：TR/ TE=2300/2.52 ms，層厚1 mm，層數(shù)176，F(xiàn)OV=256 mm×256 mm，矩陣256×256，體素1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm，翻轉(zhuǎn)角：9°；靜息態(tài)fMRI掃描序列采用梯度回波-平面回波序列(GRE-EPI)：TR/TE= 2330/30 ms，層厚3 mm，層數(shù)36 FOV=240 mm× 240mm，矩陣64×64，體素3.8 mm×3.8 mm×3.0 mm，翻轉(zhuǎn)角：90°。靜息態(tài)功能掃描獲得205個(gè)時(shí)間點(diǎn)，掃描時(shí)間為8 min15 s。

1.4 圖像處理

1.4.1 fMRI數(shù)據(jù)預(yù)處理 預(yù)處理基于Ma t l ab2009b平臺(tái)，使用SPM8（Statistical Parametric Mapping, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）及DPARSF（Data Processing Assistant for Resting-State fMRI Analysis Toolkit,http://resting-fmri.sourceforge.net)和REST（Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit，http:// resting-fmri.sourceforge.net）對(duì)靜息態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)處理?？紤]到磁場(chǎng)穩(wěn)定及被試對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，首先剔除前5個(gè)時(shí)相的采集圖像，對(duì)剩余200個(gè)時(shí)相的數(shù)據(jù)進(jìn)行下列預(yù)處理：時(shí)間校正、頭動(dòng)校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化、空間平滑用（6 mm×6 mm×6 mm）、去線性漂移及低頻濾波（0.01～0.08 Hz）。

1.4.2 低頻幅度分析 濾波后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換成頻率譜，而頻率譜與原始時(shí)間序列的頻率振幅的平方成正比，這樣每一體素頻率譜的平方根在0.01～0.08 Hz的低頻下被計(jì)算出來(lái)，得到平均平方根作為ALFF,為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化目的，每個(gè)體素的ALFF值都除以全腦均值(mean)，即mALFF,得到全腦的mALFF,其用于雙樣本的計(jì)算中，目的在于檢測(cè)全腦局部腦區(qū)神經(jīng)元自發(fā)的活動(dòng)程度。

1.4.3 感興趣區(qū)的選擇(region ofinterest，ROI) 考慮到左側(cè)顳中回后部的解剖位置，既往相關(guān)研究及本實(shí)驗(yàn)得出失語(yǔ)組其ALFF信號(hào)值低于正常對(duì)照組，選取左側(cè)顳中回后部為感興趣區(qū)，其種子點(diǎn)X、Y、Z軸的坐標(biāo)來(lái)自于第一部分為(-60、-66、0)，ROI的體積是用REST slice viewer生成一個(gè)覆蓋73體素的Mask(圖1)。將上述Mask應(yīng)用到正常對(duì)照組中。

1.4.4 功能連接分析 首先去除協(xié)變量，主要為去除頭動(dòng)、全腦信號(hào)、白質(zhì)信號(hào)和腦脊液對(duì)低頻同步振蕩信號(hào)的影響。然后以左側(cè)顳中回后部中各體素的時(shí)間信號(hào)的平均值作為種子點(diǎn)的時(shí)間信號(hào)，通過(guò)分析種子點(diǎn)與全腦各體素的時(shí)間序列得到Pearson相關(guān)圖及相關(guān)系數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)正常人與失語(yǔ)患者在REST軟件里進(jìn)行雙樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P=0.005（Alphasim校正），最小集簇大小為27 voxles，結(jié)果在REST Slice Viewer顯示。對(duì)正常對(duì)照組以左側(cè)顳中回后部為種子點(diǎn)在REST軟件里進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P=0.001（未校正），最小集簇大小為40 voxles。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料本實(shí)驗(yàn)在掃描時(shí)要求患者保持靜止，為避免頭動(dòng)造成偽影影響實(shí)驗(yàn)效果，在用DPARSF軟件行預(yù)處理時(shí)，正常對(duì)照組及失語(yǔ)組頭部運(yùn)動(dòng)三維平移超過(guò)2 mm、三維旋轉(zhuǎn)超過(guò)2°的受試者數(shù)據(jù)剔除。掃描過(guò)程中睡著的受試者數(shù)據(jù)剔除。符合上述標(biāo)準(zhǔn)的有運(yùn)動(dòng)性失語(yǔ)患者4例、感覺(jué)性失語(yǔ)1例、完全性失語(yǔ)1例，失語(yǔ)，但失語(yǔ)類型不明確的6例，共12例患者，男8例，女4例，年齡50～74歲，平均年齡（63.8±8.7）；正常對(duì)照組，男12例，女8例，年齡54～64歲，平均年齡（60.3±3.0）歲。

2.2 失語(yǔ)組與正常對(duì)照組的ALFF差異失語(yǔ)患者ALFF值減低的腦區(qū)有左側(cè)顳中回后部、左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回、右側(cè)小腦(P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels）（表1圖2）。失語(yǔ)患者ALFF值升高的腦區(qū)有左側(cè)枕葉、中央前回、島葉及右側(cè)楔前葉（P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels）（表2圖2）。

2.3 正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下左側(cè)顳中回后部的功能連接正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)主要有：左側(cè)顳中回(BA21)、顳下回(BA20)、梭狀回(BA37)、額下回(BA474544)、緣上回(BA39)及右側(cè)顳中回（BA21）、額下回眶部（BA47）、額中回(BA46)。（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)（表3、圖3）。

正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部負(fù)相關(guān)的腦區(qū)主要有：雙側(cè)額上回（BA9）、枕葉（BA171819）、右側(cè)尾狀核頭部、小腦扁桃體。（P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)（表4、圖3）。

3 討論

表1 失語(yǔ)患者ALFF值減低的腦區(qū)

表2 失語(yǔ)患者ALFF值升高的腦區(qū)

表3 正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)

大腦病變出現(xiàn)語(yǔ)言障礙稱失語(yǔ)癥，患者的病變性質(zhì)不同，病變部位不同，病程不同，其失語(yǔ)的臨床表現(xiàn)會(huì)有很大差異，從而出現(xiàn)不同失語(yǔ)亞型，現(xiàn)代解剖技術(shù)及影像研究發(fā)現(xiàn)失語(yǔ)亞型與腦損傷的部位不是一一對(duì)應(yīng)的：即同一失語(yǔ)類型可由不同部位的腦損傷產(chǎn)生；不同類型的失語(yǔ)癥可能有同一病灶引起。另外，臨床上近有半數(shù)失語(yǔ)病例不能明確歸入哪一類?？梢?jiàn)，失語(yǔ)癥的診斷要以臨床癥狀模式為依據(jù)，不能以病變部位為基礎(chǔ)。但是不管何種失語(yǔ)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是有不同程度的語(yǔ)言理解障礙。本文通過(guò)對(duì)不同失語(yǔ)亞型患者及正常志愿者的研究，來(lái)探討不同失語(yǔ)亞型的共性。

3.1 感興趣區(qū)的選取本研究首先采用ALFF算法發(fā)現(xiàn)失語(yǔ)病人的左側(cè)顳中回后部、左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回和右側(cè)小腦的ALFF信號(hào)低于正常對(duì)照組，研究表明ALFF反映的是局部腦區(qū)自發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)的程度，體現(xiàn)的是局部腦區(qū)神經(jīng)元的代謝活性[3,4]，

可知這些腦區(qū)代謝活性的異常與患者的失語(yǔ)表現(xiàn)存在一定的聯(lián)系。從解剖上，左側(cè)顳中回后部處于聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)皮層的交界區(qū)，接受來(lái)自于Wernicke區(qū)（顳上回后部）、初級(jí)聽(tīng)覺(jué)皮層（顳橫回）及視覺(jué)皮層的信息；從先前的研究上，左側(cè)顳中回后部參與詞匯語(yǔ)句的理解[5]及皮質(zhì)下存在多條纖維通路都參與語(yǔ)言的理解[6]。因此，相比左側(cè)前額葉內(nèi)側(cè)回和右側(cè)小腦，選擇左側(cè)顳中回后部作為感興趣區(qū)進(jìn)行功能鏈接分析探討靜息狀態(tài)下語(yǔ)言的理解網(wǎng)絡(luò)更可行。

表4 正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部負(fù)相關(guān)的腦區(qū)

圖1 種子點(diǎn)和ROI的選取圖采用雙樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P＜0.005，Alphasim校正，cluster size＞27voxels。結(jié)果在REST Slice Viewer顯示，十字交叉點(diǎn)即為種子點(diǎn)，周圍體素生成的Mask為ROI，從冠狀位、矢狀位、軸位三個(gè)不同的層面顯示種子點(diǎn)及ROI

圖2 采用雙樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P＜0.005,Alphasim校正，cluster size＞27voxels。結(jié)果在REST Slice Viewer顯示。紅色區(qū)域表示與正常人相比，失語(yǔ)病人ALFF減低的腦區(qū)；藍(lán)色區(qū)域表示與正常人相比，失語(yǔ)病人ALFF升高的腦區(qū)。圖像中右下角的數(shù)值為MNI坐標(biāo)Z軸的值

圖3 正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下與LMTG-ROI負(fù)相關(guān)的腦區(qū)，紅色、藍(lán)色分別代表與左側(cè)顳中回后部正、負(fù)相關(guān)的腦區(qū)，顏色越亮，表示相關(guān)性越強(qiáng)（采用單樣本t檢驗(yàn)，P＜0.001，未校正，cluster size＞40voxels)。圖像坐標(biāo)顯示Z=–30到Z=+45(間隔5mm)

3.2 與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)和各個(gè)腦區(qū)的意義本課題研究結(jié)果顯示，正常對(duì)照組靜息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)主要為：左側(cè)顳中回、顳下回、梭狀回、額下回、緣上回及右側(cè)顳中回、額下回眶部、額中回。研究發(fā)現(xiàn)不同程度的對(duì)左側(cè)梭狀回(BA37)電刺激會(huì)產(chǎn)生不同類型的失語(yǔ)癥[7]。Price[8]在綜述語(yǔ)言的理解與表達(dá)中得出有意義的言語(yǔ)會(huì)導(dǎo)致左側(cè)顳中回和顳下回的激活。左側(cè)額下回包括BA45、BA44、BA47，研究發(fā)現(xiàn)左側(cè)額下回涉及句子的語(yǔ)義處理，當(dāng)句子語(yǔ)義變得抽象[9]、涉及語(yǔ)法[10]時(shí)，額下回島蓋部（BA44）會(huì)出現(xiàn)持續(xù)的激活。同樣的左側(cè)額下回三角部、眶部分別在單詞的檢索[11]、書(shū)面語(yǔ)的句法和語(yǔ)義處理[12]中出現(xiàn)激活。左側(cè)緣上回(BA39)及其皮質(zhì)下的纖維束受損會(huì)出現(xiàn)傳導(dǎo)性失語(yǔ)，研究發(fā)現(xiàn)緣上回參與語(yǔ)音的工作記憶[13]，因此傳導(dǎo)性失語(yǔ)患者表現(xiàn)的音位錯(cuò)語(yǔ)可能與左側(cè)緣上回受損有關(guān)。Van及其同事發(fā)現(xiàn)右側(cè)額下回眶部（BA47）、右側(cè)額中回(BA469)及右側(cè)顳中回（BA21）對(duì)語(yǔ)言能力的運(yùn)用起著正調(diào)節(jié)的作用[14]。不同的語(yǔ)韻會(huì)產(chǎn)生不同的語(yǔ)義，研究證實(shí)韻律存在右側(cè)偏側(cè)性[15]，Ethofer等研究發(fā)現(xiàn)存在從右側(cè)顳中回后部到右側(cè)額下回的情感語(yǔ)韻序列的激活[16]。

可見(jiàn)，與左側(cè)顳中回后部正相關(guān)的腦區(qū)都在語(yǔ)言的理解中起著一定的作用，當(dāng)它們受損時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一定的語(yǔ)言理解障礙，而它們?cè)陟o息狀態(tài)下與左側(cè)顳中回后部共同構(gòu)成了一個(gè)功能連接網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與語(yǔ)言的理解相關(guān)。

總之，本文通過(guò)ALFF算法對(duì)不同的亞型失語(yǔ)組與正常對(duì)照組進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)失語(yǔ)組左側(cè)顳中回后部出現(xiàn)神經(jīng)元的活性降低，而左側(cè)顳中回后部參與語(yǔ)義詞匯的處理，涉及語(yǔ)言的理解功能，但凡失語(yǔ)都有一定的語(yǔ)言理解障礙，因此，我們以左側(cè)顳中回后部為感興趣區(qū)在正常對(duì)照組中進(jìn)行功能連接分析，得到以左側(cè)顳中回后部為中心的功能連接網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)此網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)腦區(qū)都不同程度的參與語(yǔ)言的理解功能。因此，考慮到左側(cè)顳中回后部的解剖位置、語(yǔ)言功能及本實(shí)驗(yàn)的研究，我們推測(cè)人腦在不執(zhí)行具體語(yǔ)言任務(wù)時(shí)存在以左側(cè)顳中回后部為中心的語(yǔ)言理解網(wǎng)絡(luò)，靜息狀態(tài)下該網(wǎng)絡(luò)的存在可能是維持大腦語(yǔ)言理解功能的神經(jīng)基礎(chǔ)。

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R743.3

A

2013-12-17）

（責(zé)任編輯：李立）

10.3936/j.issn.1002-0152.2014.08.012

☆國(guó)家自然基金項(xiàng)目（編號(hào)：31260235）

*鹽城市第一人民醫(yī)院磁共振室（鹽城224000）

△石河子大學(xué)第三附屬醫(yī)院神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心