肝性脑病是由严重肝病或门-体分流引起的、以代谢紊乱为基础、中枢神经系统功能失调的综合征，是严重肝脏功能失调或障碍常见的并发症及死亡原因之一。轻微肝性脑病（minimal hepatic encephalopathy，MHE）没有明显的临床症状，诊断较为困难，根据《中国肝性脑病诊治共识意见(2013，重庆）》提出患者有明确的严重的慢性肝脏疾病和（或）门-体侧支循环形成且肝性脑病心理学评分量表(psychometric hepatic encephalopathy score，PHES）中数字连接试验-A(number connection test-A，NCT-A）及数字符号试验（digit-symbol test，DST）两项测试阳性异常进行诊断^[1]。既往有研究^[2,3,4]利用静息态血氧水平依赖功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent-functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI）对MHE患者脑区功能研究发现MHE患者存在认知功能相关脑区的异常改变，间接反映了MHE患者大脑神经功能活动受损。目前，国内外基于BOLD-fMRI数据对MHE患者脑功能的研究较少，本研究应用局部一致性（regional homogeneity ，ReHo）与体素镜像同伦连接（voxel-mirrored homotopic connectivity，VMHC）两种分析方法对MHE患者局部脑区功能连接状态与双侧大脑半球镜像等位体素脑区的协同性进行探讨与评价，为探索MHE的发生及发展的病理生理学机制的研究提供较为可靠的影像学依据。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       纳入2017年10月至2018年12月经临床神经心理测试确诊的MHE患者20例，其中男性13例，女性7例，年龄38~66岁，平均年龄(51.6±4.7)岁，肝硬化病史7~30年，平均（14.4±2.4)年，受教育平均年限为（7.68±0.93）年；同时纳入20名健康志愿者（healthy controls，HC）作为对照组，其中男性14名，女性6名，年龄31~65岁，平均年龄（48.2±5.5)岁，受教育平均年限为（7.12±1.12）年。

       MHE纳入标准：所有患者均有乙肝肝硬化病史且临床及影像资料完整；DST及NCT-A测试结果与相应年龄和教育水平的健康对照者的结果校正后阳性。MHE与HC组所有受试者均为右利手，无精神或神经疾病史；无明显脑萎缩、脑白质脱髓鞘改变等；不伴其他神经或精神性疾病，无精神药物依赖史或致瘾性物质使用史及MR扫描禁忌证。两组受检者MR检查获得受检者及临床医生的知情同意。

1.2　扫描方法及数据采集

1.2.1　扫描方法

       将纳入的患者及健康对照组行西门子3.0 T MR (Siemens Skyra）扫描，以听眦线为扫描基线，8通道头颅线圈先行常规MR扫描，再进行结构相和功能相扫描。扫描时患者取仰卧位、嘱患者扫描过程中平静呼吸并闭合双眼，勿做剧烈的思维活动，控制身体主动及被动运动，同时使用隔音耳塞减低噪声对患者的影响。扫描序列包括：①解剖T1-MPRAGE扫描序列参数为TR/TE=2300 ms/2.32 ms，视野240 mm，矩阵= 256 mm × 256 mm；②BOLD-fMRI扫描序列参数为TR/TE=3200 ms/30 ms，视野240 mm，FA=90° ，矩阵= 256 mm × 256 mm，每次采集200个时间点。

1.2.2　数据采集及处理

       将原始数据传至计算机，将原始数据通过PACS-DICOM提取T1-MPRAGE解剖结构相序列和BOLD- fMRI功能像序列图像(DICOM格式）；数据处理采用基于Matlab 2013b操作界面、在统计参数图SPM 8.0及REST运行环境下的DPASF 4.3软件。数据预处理过程包括：①去除前10个受试者不适应或磁场不稳定影响的时间点；②对不同时间点采集的数据进行时间层校正；③对扫描过程中受检者头部主动或被动运动造成的影响进行校正（水平头动>1 mm与旋转头动>1.0°的数据剔除）；④将所有受检者的结构相图像和功能相图像进行匹配；⑤对造成患者数据偏离生理基线的影响进行去线性漂移；⑥对数据进行滤波，频率为0.01~0.08 Hz，以降低人体生理性噪音的影响，如心脏及呼吸运动；⑦对头动、全脑实质及脑脊液信号等协变量进行线性回归，以减小影响。(1) ReHo值的计算：RoHo值是计算每个体素和相邻的26个体素在时间序列上的肯德尔和谐系数^[5](Kendall's coefficient of concordance，KCC)，再通过6 mm×6 mm×6 mm的半高全宽（full width at half maxima，FWHM）的高斯函数对标准化的图像进行平滑，以减少因个体化差异对结果的影响。(2) VMHC值的计算：将预处理数据VMHC值匹配到蒙特利尔标准空间，然后以3 mm × 3 mm × 3 mm大小的体素对双侧大脑半球内每个体素的时间序列重新采样，计算其和对侧镜像体素之间的皮尔森(Pearson's)相关关系，即为VMHC值，最后将VMHC值经Fisher Z正态分布转换为t值，以便分析。

1.3　统计学分析

       结果使用SPSS 21.0软件对MHE患者组和健康对照组的一般资料行独立样本t检验，包括性别、年龄和受教育平均年限。以α =0.05为标准，P<0.05表示差异具有统计学意义。

       两组ReHo及VMHC图经数据处理工具助手(DPASF 4.3)软件进行分析，两组各受检者ReHo及VMHC值比较行成组资料t检验，同时以灰质体积与头动参数作为协变量进行校正，设定组间差异阈值为P<0.05，采用非参数统计阈值分析（threshold free cluster enhancement，TFCE）定义具有组间差异的cluster，结果进行5000次的置换检验后使用FDR (false discovery rate)对P值进行校正。REST 1.8软件提取并显示差异具有统计学意义的脑区（以单个体素统计阈值P<0.05及激活团簇≥15个体素为差异有统计学意义）。

2　结果

2.1　临床资料统计学处理结果

       MHE组与HC组临床资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2　ReHo结果

       与对照组相比，MHE组较对照组双侧额上回、额中回的ReHo减低(P<0.05，FDR校正），见图1、表1。

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图1  MHE组与对照组ReHo差异图(P<0.05，FDR校正）
图2  MHE组与对照组VMHC差异图(P<0.05，FDR校正)注：冷色调代表MHE组较对照组减低脑区最大，颜色越深，减低程度越重。
Fig. 1  The difference of ReHo between MHE group and HC (P<0.05, FDR corrected).
Fig. 2  The difference of VMHC between MHE group and HC (P<0.05, FDR corrected). Note: Cold color means that the brain area of MHE group decreased the most than that of the control group, the darker the color, the heavier the degree of reduction.

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表1  MHE患者和对照组ReHo的比较
Tab. 1  Comparison of ReHo between patients with MHE and HC

2.3　VMHC结果

       与对照组相比，MHE组较对照组双侧额上回、额内侧回、颞中回、舌回、前扣带回、小脑半球、中脑被盖及脑桥的VMHC减低(P<0.05，FDR校正），见图2、表2。

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表2  MHE患者和对照组VMHC的比较
Tab. 2  Comparison of VMHC between patients with MHE and HC

3　讨论

       ReHo分析方法是一种基于BOLD-fMRI信号自动分析全脑代偿功能的方法，可反映局部脑区功能活动的同步性^[6] ，ReHo值升高表示局部脑神经元自发活动的协同性增强，反之则减弱。基于体素的VMHC分析方法通过校正使双侧大脑半球达到解剖结构的对称，可用于对静息状态下双侧大脑半球相同脑区等位体素的功能连接的强度进行量化评价，评价双侧大脑半球之间的协调性^[7]。不同对称脑区的VMHC升高或减低可间接反映在认知功能、信息处理、感觉整合、运动平衡等特征的改变^[8]。本研究采用ReHo及VMHC两种分析方法应用于MHE的研究，不仅可以通过ReHo发现MHE患者局部脑区的变化，还可以通过VMHC评价双侧大脑半球等位脑区之间协同性的改变。

       人的大脑是一个复杂的网络，其内存在着许多次级网络，其中默认网络（default mode network，DMN）是大脑在静息状态下的一个十分重要的脑网络，主要包括双侧额顶颞叶皮质、内侧前额叶、额上回、海马、前扣带回及后扣带回等，是神经-精神功能研究的重要部分，主要参与维护静息态下大脑的基本活动，如自我意识的调节与控制、情景的加工与记忆以及对外界环境和信息的整合、评价等脑功能活动。

       大脑额叶是神经-精神智能脑区的重要组成部分，主要参与认知功能执行，信息的加工、记忆和情绪、情感调节等过程^[9]。前额叶内侧回的功能是参与社会认知及对环境信息的整合；额中回是前运动神经区最活跃的脑区，参与自省状态控制与维持，对行为能力的控制和情感情绪具有调节作用。本研究通过ReHo分析发现，MHE组相对于HC组额叶（主要包括额上回、额中回）ReHo值降低，说明MHE患者在静息状态下双侧额叶功能异常或功能失衡或失代偿，可以推测MHE患者额叶功能的损伤是患者出现认知功能障碍的原因之一，该结果与既往研究^{[10,11,12,13]}结果一致，但本研究通过ReHo分析仅发现双侧额叶ReHo值异常，可以推测额叶功能的损伤可能是HE发展的早期表现。此外，本研究通过VMHC分析方法发现MHE组双侧额中回、额内侧回VMHC值降低，表明MHE组在静息状态下双侧额叶内神经元自发活动协同性降低，影响了社会认知及对环境信息整合的功能。

       舌回作为重要的视觉皮层，与视觉信息的提取与处理和纵向视觉注意力调控^[14]数字和字母的加工相关。本研究中发现MHE患者双侧舌回的VMHC值发生下降，提示MHE患者的视觉信息提取与处理和纵向视觉注意力调控功能受损，也可以解释MHE患者DST结果异常的原因。

       边缘系统由以胼胝体为中心的周围脑皮质组成，是中枢神经系统不可或缺的组成部分。边缘系统主要包括海马及海马旁回、前／后扣带回及杏仁核等，其中前扣带回是边缘系统最重要的组成部分，参与认知功能、注意力、情感控制及执行能力等功能的实现。有研究^[15]发现MHE患者因胼胝体及双侧前扣带回脱髓鞘改变和轴突丢失可引起脑白质纤维束受损，继而影响了患者的注意力。本研究发现MHE组的双侧前扣带回VMHC降低，提示MHE组边缘系统协同性降低、功能紊乱，这种改变影响了MHE患者记忆、情感调节等功能。

       双侧颞叶与前额叶等DMN有着重要的联系，也是人体重要的语言中枢，其中颞中回的主要功能是参与语言信息的加工及意识的执行^[16]。既往功能神经影像学研究提出，颞中回与杏仁核都参与情感反应，是情感回路系统的组成部分，也有研究^[17]表明双侧颞中回和一系列DMN脑皮质参与记忆功能。本研究发现MHE患者双侧颞中回VMHC值下降，则提示MHE患者双侧颞中回协同性降低，且这种改变与双侧额叶VMHC值减低有一定关系，可导致MHE患者在双侧大脑半球相应脑区之间信息的获取与处理功能异常、记忆功能下降以及情感调控功能受损有关。

       小脑半球是调节人体平衡状态、调节肌张力重要和维持人体姿势的重要脑区。近年来多种研究发现，小脑与大脑皮质多个区域存在着复杂的网络连接，小脑参与认知功能的调节是通过大脑皮层-小脑之间的神经环路实现的^[18]。本研究MHE组额叶和小脑的VMHC值异常，导致小脑-额叶神经环路功能紊乱，从而影响了MHE患者认知功能和情绪调控等功能。此外，有研究^[19]发现小脑组织功能受损时会影响患者的排序能力及空间定位能力，也可以解释MHE患者PHES结果异常与小脑半球VMHC降低有关。同时，两侧小脑半球、齿状核及基底节区构成的功能网络反映了锥体外系结构的紧密联系，MHE患者由于锰在基底节区异常沉积，导致基底节功能异常、锥外体系功能连接受损，患者容易出现运动障碍等临床表现。

       中脑被盖和脑桥是上行网状结构的重要组成部分，维持人体意识清醒和正常生理活动，一旦受损，患者就会处于意识障碍状态。HE患者由于长期的肝炎肝硬化病史使肝脏解毒功能下降，氨等有毒有害物质不能清除，当随体循环突破血脑屏障进入脑组织使脑细胞不能利用氧进行有效的有氧代谢而导致脑组织缺氧和酸中毒，继而会出现神经元异常生物电活动和神经突触传递异常的突触递质^[20]，神经元轴突的传导功能也会下降，因此患者会出现意识障碍。本研究发现MHE患者中脑被盖和脑桥的VMHC值下降，这种改变可能与患者在血氨浓度升高有关，从而影响了上行网状结构的功能，可导致患者在疾病发展过程中出现意识障碍。

       综上，本研究联合ReHo和VMHC两种分析方法对MHE患者静息态下脑功能活动的异常进行探究。ReHo值是反映局部脑功能活动性，VMHC值则反映了两侧大脑半球相同脑区等位体素之间的协同性，两种分析方法既可以发现MHE患者局部脑功能活动异常脑区，又可以发现双侧大脑半球等位体素之间协同性的改变，为探究MHE患者病理生理及发病机制提供较好的影像学证据。