摘要
脑网络层面的结构-功能耦合是维持正常脑功能整合的重要基础,其失调可能导致脑网络功能障碍。基于SLE患者脑灰质结构-功能耦合失调的影像学特征,本研究旨在从脑网络连接层面整合多模态神经影像信息,系统分析基于DTI的白质结构连接(structural connectivity, SC)与基于rs-fMRI的功能连接(functional connectivity, FC)之间的耦合关系,构建脑网络SC-FC耦合指标,深入探讨SLE患者脑网络结构-功能协调性的异常模式,并分析其与疾病活动度、认知功能及心理评估指标的关联,从脑网络多模态耦合的整合视角为理解SLE相关脑功能障碍的神经机制提供影像学依据。
纳入符合2019年EULAR/ACR制定的SLE分类标准的SLE患者及性别、年龄匹配的HCs。采集多模态MRI数据(sMRI、rs-fMRI、DTI)。基于AAL模板提取116个脑区感兴趣区(ROI)构建基于DTI纤维束追踪的结构连接矩阵与基于rs-fMRI时间序列相关功能连接矩阵,采用余弦相似度与Spearman相关方法计算每个脑区SC-FC耦合值。运用置换检验进行组间差异比较,并结合SLEDAI、MoCA、HAMD、HAMA、SDS、SAS、FSS量表评分进行相关性分析。
经性别、年龄匹配及严格图像质量控制,最终纳入SLE患者183例、HCs 93例。主要发现如下:(1)SC-FC耦合减弱脑区:相较HCs组,SLE组在10个脑区呈现SC-FC耦合显著减弱,包括右豆状核(壳核部)(t = -2.700,P(置换)= 0.005)、右中央后回(t = -2.509,P(置换)= 0.011)、左豆状核(t = -2.508,P(置换)= 0.013)、右嗅皮质(t = -2.458,P(置换)= 0.017)、左补充运动区(t = -2.264,P(置换)= 0.023)、左嗅皮质(t = -2.218,P(置换)= 0.026)、左前扣带和旁扣带脑回(t = -2.083,P(置换)= 0.037)、右前扣带和旁扣带脑回(t = -2.051,P(置换)= 0.038)、左颞极:颞中回(t = -2.084,P(置换)= 0.039)、右后扣带回(t = -2.082, P(置换)= 0.039)。上述脑区主要涉及感觉运动网络、边缘系统/情绪调节网络及默认模式网络。(2)SC-FC耦合增强脑区:SLE组在右侧颞中回(t=2.694,P(置换)= 0.007)、左小脑3区(t = 2.577,P(置换)= 0.010)、左小脑脚2区(t = 2.036,P(置换)= 0.041)呈现SC-FC耦合显著增强。(3)临床相关性:相关性分析表明,SLE组右颞中回及左小脑3区的SC-FC耦合值与HAMA评分呈显著正相关(P <0.05)。
本部分研究从脑网络层面揭示SLE患者存在广泛的SC-FC耦合失匹配,以结构-功能协调性减弱为主要特征,主要累及感觉运动网络、边缘系统及默认模式网络的关键节点。特定脑区(右侧颞中回、左侧小脑3区)的SC-FC耦合异常与焦虑症状显著相关,提示脑网络结构-功能耦合失调可能参与SLE神经精神损害的病理过程。SC-FC耦合指标有望成为评估SLE中枢神经系统受累的潜在影像学标志物,为疾病的早期识别和客观评估提供新的影像学依据。
