自发性脑出血亚急性期患者静息态功能脑网络小世界属性减弱与代偿性重构:基于图论的拓扑特征分析及与认知损害的关系
Diminished small-world properties and compensatory reorganization of resting-state functional brain networks in patients with subacute spontaneous intracerebral hemorrhage:a graph-theoretic analysis of topological properties and their relationship with cognitive impairment
摘要目的 脑出血后认知功能损害较为常见,但传统影像学指标难以从全脑功能网络层面解释其神经机制.探讨自发性脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)亚急性期患者静息态功能脑网络小世界拓扑属性的异常改变,分析全局与节点层面的拓扑重构特征,并进一步明确差异拓扑指标与认知功能损害之间的关系及病灶体积的影响.方法 采用观察性横断面研究设计,纳入2024年12月至2026年1月于惠州市中心人民医院神经外科就诊的亚急性期自发性ICH患者28例(ICH组)及于同一时间段本院体检中心或普通门诊就诊的年龄、性别、受教育程度匹配的健康对照(healthy controls,HC)35例.所有受试者完成简易精神状态检查(Mini-Mental State Examination,MMSE)评估及3.0 T静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)扫描.对ICH患者的T1结构像采用ITK-SNAP软件进行病灶半自动勾画,基于Clinical Toolbox for SPM实施镜像标准化处理,以减少局灶病变对空间标准化的干扰.rs-fMRI数据经DPABI软件包完成预处理,包括头动校正、组织分割、标准化、去线性趋势、多参数回归、带通滤波等步骤;提取自动解剖标记(automated anatomical labeling,AAL)模板116个脑区的平均BOLD时间序列时,对病灶及血肿掩模范围内体素予以剔除.以Pearson相关系数构建功能连接矩阵并行Fisher r-to-z转换,采用GRETNA工具包在0.05~0.40稀疏度内构建无向二值功能脑网络,计算聚类系数(Cp)、特征路径长度(Lp)、归一化聚类系数(Gamma)、归一化特征路径长度(Lambda)、小世界属性(Sigma)、全局效率(Eglob)、局部效率(Eloc)等全局拓扑指标,及节点效率(Ne)、节点局部效率(NLe)等节点指标的AUC.结果 2组脑网络均保留小世界拓扑特征(Lambda≈1,Sigma>1),但ICH组Sigma、Gamma、Eloc、Eglob、Lambda均显著降低(FDR校正P<0.05),Lp升高(FDR校正P=0.001),Cp差异无统计学意义(FDR校正P=0.086).节点层面,经Bonferroni校正后,ICH组左侧苍白球、双侧杏仁核、右侧后扣带回、左侧壳核及左侧小脑CrusⅠ、小脑蚓部的节点效率降低(P<0.05),左侧内侧额上回及左侧辅助运动区节点效率升高(P<0.05);节点局部效率方面,左侧苍白球、左侧杏仁核、右侧后扣带回降低(P<0.05).相关分析显示,左侧内侧额上回节点效率与地理位置判断评分呈负相关(r=-0.452,P=0.023),左侧杏仁核节点效率与重复绕口令评分呈负相关(r=-0.433,P=0.031),右侧后扣带回节点局部效率与重复绕口令评分呈负相关(r=-0.422,P=0.036);全局拓扑指标与认知评分之间未见统计学相关性.病灶体积仅与地理位置判断评分呈负相关(r=-0.572,P=0.016),与功能网络拓扑指标无显著相关性.结论 亚急性期ICH患者存在以小世界属性减弱、整合效率下降及局部信息处理能力受损为特征的全脑功能网络重构,提示其认知损害具有广泛的脑网络学基础.
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