作者：侯雪妍，袁光鸥，宋春明，艾琦，翁文采，大连大学附属新华医院放射科
功能性
长期便秘不但会增加痔疮和结
FC引发脑改变的神经病理机制主要有肠脑轴(gut-brain axis，GBA)假说，它是指大脑与胃肠道通过免疫通讯、神经—内分泌和微生物代谢共同形成双向环路，它使各通路联系起来并协调各通路共同发挥作用，大脑通过自主神经系统调节胃肠感觉、运动和分泌的表达，胃肠道信号通过肠迷走神经、脑肠肽等影响大脑的行为、情绪、记忆等功能。
但是FC患者的中枢功能活动与肠道功能之间的具体交互机制尚不明确，因此神经影像学越来越多地应用于此。神经影像学是一种运用多模态成像技术(如MR、
其中MRI应用最为广泛，目前已有众多学者利用各种模态MRI方法如静息态功能
本文主要从脑功能、脑白质和脑灰质三个研究方向上综述FC患者的神经影像学研究进展，并介绍FC治疗相关的纵向神经影像学研究。
1.FC的rs-fMRI研究
rs-fMRI是以氧合和脱氧
ALFF通过计算每个体素磁共振低频振幅的值来观察血氧水平依赖(BOLD)信号相对基线变化的幅度，可灵敏地反映感兴趣区(ROI)的异常活动，但其对生理噪音敏感。而比例低频振荡振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuation，fALFF)分析法是基于ALFF将低频功率谱与整个频率范围功率谱的比值标准化的方法，它可以减低对生理噪音的敏感性并提高检测脑活动的灵敏性和特异性，但其存在天然错误。
而功能连接分析方法是指基于rs-fMRI数据，利用先验图谱划分脑区或图像体素定义种子点，再通过统计学方法度量种子点神经活动信号之间统计关系的方法，可提示脑区间功能联系强度及脑区活动协调性。而Granger分析方法是连接性分析方法之一，它可以揭示不同脑区之间脑功能的因果影响，具有方向性。
Jin等利用ALFF及功能连接分析方法对51例FC患者(34例女性)和52名健康对照者(HC)(34名女性)进行研究，结果发现女性FC患者在中央前回、丘脑、岛叶和额叶眶回等脑区的ALFF值低于男性患者，女性FC患者岛叶-额叶眶回之间的功能连接属性低于男性患者，并与焦虑评分呈负相关。这项研究首次报道了FC患者性别差异相关的脑功能异常，并推测岛叶和额叶眶回调节静息态脑网络内在功能连接的作用会受性别影响。
Liu等从整体、区域和模块化水平利用rs-fMRI结合图论的分析方法对42例FC患者和41名HC的脑拓扑属性进行比较，结果发现FC患者全局属性减低，丘脑、前扣带回和辅助运动皮层等参与躯体感觉、情感处理和运动控制脑区的结节属性减低，并推测FC与功能连接减弱及丘脑-皮质网络的异常相关。
Zhu等对14例FC患者和26名HC进行研究，利用了rs-fMRI结合Granger因果分析方法发现FC患者与情绪过程调节有关的重要脑区(即背侧前扣带回、前岛叶、额叶眶回、海马)的ALFF显著增加，和感觉处理及运动控制相关脑区(即辅助运动皮层、中央前回)的ALFF减低。
因果分析(GCA)结果显示，额叶眶回和背侧前扣带回的有效连接性增强，辅助运动皮层和中央前回的有效连接较弱，刺激前岛叶、海马诱导感觉、行为反应的异常及情绪调节过程的异常。以上研究运用不同的分析方法均发现FC患者均具有情绪调节相关脑区如岛叶、额叶眶回和边缘系统杏仁核、海马等脑功能的异常，提示在FC患者的情绪环路可能出现了异常。
情绪环路异常如焦虑抑郁的FC神经影像学机制越来越受到学者们的关注。Duan等利用rs-fMRI结合图论的分析方法研究了41例FC伴焦虑抑郁者(FC patients with anxiety/depressive status，FCAD)、42例FC不伴焦虑抑郁者(FC patients without anxiety/depressive status，FCNAD)和43名年龄和性别相匹配的HC，发现了FCAD、FCNAD组全局属性显著减低；前喙扣带回皮质、中央前回、辅助运动皮层和丘脑等脑区的异常结节效率以及突显网络与感觉运动网络之间功能连接增强。
且在FCAD组中，突显网络与感觉运动网络的功能连接与焦虑评分呈负相关；背内侧前额叶皮层-前喙扣带皮质、中央前回-前岛叶的功能连接与便秘症状和抑郁状态均存在相关性；腹痛与前喙扣带皮质的结节
Li等利用rs-fMRI及功能连接的分析方法对37例FCAD、28例FCNAD和42名HC进行研究，研究表明与HC组相比，FCAD和FCNAD组在涉及情绪-唤醒(膝前部扣带回皮层、背内侧前额叶皮层)和自我参照处理脑区(楔前叶)的功能减弱、中央前回-丘脑功能连接增强，但是楔前叶-丘脑功能连接减弱。
FCAD组的额叶眶回-丘脑的功能连接降低，但是额叶眶回-海马功能连接增加，而且这些异常的功能连接和情绪-唤醒脑区异常的功能活动与便秘症状和焦虑、抑郁状态评分相关。其研究还推测腹胀与额叶眶回活动之间的关系完全由FCAD的焦虑情绪介导。以上研究结果虽一致性欠佳，但较为一致地发现了情绪环路脑区功能活动及连接的异常，其异常改变通常与患者的变量(如焦虑抑郁状态、性别、便秘症状严重程度)相关，提示丘脑、前扣带回等在网络信息整合中的重要作用，为改进治疗策略提供重要线索。
2.FC脑白质纤维束MR研究
脑白质纤维束作为大脑结构连接重要的组成部分，在FC患者MR研究中成为另一个研究热点。DTI是以根据水分子中氢原子移动方向追踪大脑白质纤维结构的成像方法，它最常用的分析指标是各向异性分数(fractional anisotropy，FA)、平均扩散率(mean diffusivity，MD)、径向扩散率(radial diffusivity，RD)和轴向扩散率(axial diffusion，AD)，它们可以灵敏地提示纤维密度、连贯性、走向及髓鞘化程度的改变。
基于DTI的脑白质神经纤维追踪技术是一种无创重组活体白质纤维位移的技术，其中确定性纤维追踪技术和概率纤维束追踪技术最为常见。确定性纤维追踪计算高效，但无法解决纤维交叉问题。而概率性纤维追踪在一定程度上解决了纤维交叉问题，但计算相对耗时。
纤维束示踪空间统计分析(tract-based spatial statistics，TBSS)是一种以纤维束示踪为基础以所有被试平均FA中提取骨架作为ROI的进行的一种统计方法，这种方法能够较全面反映全脑白质的微结构改变，可以避免不同个体绘制ROI时存在的个体差异及灰质对图像的影响，但其不适用于研究较小的白质纤维，且结果受头动影响较大。利用DTI构建脑白质网络可以更加直观地刻画脑区之间的结构联系，但其准确性较差。
Zhang等招募29例FC患者和31名HC进行DTI序列扫描，选择功能和结构异常的大脑区域作为ROI并利用概率纤维束成像方法探索脑白质纤维束的变化。该研究发现FC患者连接丘脑(参与感觉处理的区域)与杏仁核、海马回、中央前回和中央后回的白质纤维束的FA降低，杏仁核、海马回与丘脑之间的白质纤维束的MD和RD增高，而且丘脑-辅助运动皮层白质纤维束的RD显著增高。
该研究的相关分析显示排便不全感与丘脑-中央后回束和丘脑-海马束的FA呈负相关，排便困难与丘脑-辅助运动皮层束FA呈负相关。这些结果提示FC与丘脑和边缘顶叶皮层之间结构连接的改变有关，而且丘脑在大脑结构网络中有重要的整合作用。Ma等招募70例FC患者和45名年龄和性别匹配的HC进行DTI序列扫描，利用确定性纤维跟踪方法并结合图论分析发现FC患者的左侧额上回眶部、右侧额中回眶部、右侧前扣带回和扣带回的节点属性增加，左侧尾状核和左侧丘脑的节点属性降低，且FC的持续时间与左侧丘脑的节点介数呈负相关。
这项研究从人脑连接组学的角度揭示了FC中枢神经系统内脏感觉处理异常与丘脑白质网络的拓扑属性异常改变有关。Hu等招募26例FC患者和31名HC进行DTI序列扫描，经TBSS分析发现与HC相比，FC患者在胼胝体膝及体部、右侧扣带回、双侧前放射冠、双侧上辐射冠和左后辐射冠的FA显著降低，其MD和RD显著增加，提示感觉和情绪信息的交流和相应的功能整合可能会受到影响。
以上DTI的研究结果度揭示了涉及情绪处理、躯体运动控制和感觉处理脑区白质的异常，结果一致性较高的是丘脑纤维完整性的改变，且常与患者的临床症状(如排便困难、排便不尽感)相关，这些研究结果进一步提示了FC患者脑结构及功能之间的密切联系，提供了FC伴随脑结构改变的神经影像学证据，加深了对FC病理学的认识。
3.FC脑灰质sMRI研究
目前，单一研究FC脑灰质的研究不多，脑灰质与白质联合研究的方法成为研究FC的热点。基于表面的形态学测量法(surface-based morphometry，SBM)和基于体素的形态学测量法(voxel-based morphometry，VBM)是研究大脑灰质的主要方法。前者是一种基于结构对全脑或局部脑区皮层厚度、表面积等进行精确量化的方法。后者是一种较为准确、客观的大脑灰质体积的形态测量方法。
Hu等利用SBM对29例FC患者和29名HC灰质数据进行研究，结果发现左额叶中回、背内侧前额叶皮质和腹内侧前额叶皮质、右背前侧扣带皮质、左额叶眶回皮质、后扣带皮质、楔前叶、颞中回和辅助运动区的皮质厚度显著降低，相关分析表明不完全排空感觉与辅助运动区皮质厚度呈负相关，其推论FC与涉及躯体运动控制、情绪处理和自我参照处理的大脑区域的皮质形态测量异常有关。
胡春馨在之前的研究基础上增加研究样本量，利用SBM联合DTI的方法发现FCAD在情绪处理和自我参照处理脑区的皮层形态和白质纤维束发生异常，反映了精神状态与大脑结构变化间的密切相关性，揭示了异常脑功能改变背后脑结构改变的基础，为FC的临床治疗辅助抗精神障碍药物提供依据。
Jia等招募48例FC患者和52名HC进行sMRI数据采集，利用VBM联合DTI的方法发现FC患者右侧额中回、左侧岛叶和前扣带回皮层灰质体积减少，且异常的灰质体积与腹部症状和排便困难呈负相关；同时发现FC患者的前扣带回-右侧额中回和双侧岛叶-额中回白质纤维束FA降低。其推论FC与突显网络的灰质体积和相应白质纤维结构连接的变化有关。
以上研究从脑灰质与白质联合变化的角度发现情绪调节、躯体和感觉处理以及运动控制等区域解剖形态学的异常改变，与患者的精神状态及临床症状相关；并从灰质角度进一步验证了以上脑区的异常改变在FC神经病理机制中的重要作用。
4.FC治疗的神经影像研究
Yin等利用fMRI结合PET/CT的多模态神经影像学方法进行了随机对照神经影像学实验，对140例FC患者进行研究，探索针灸治疗对于FC患者中枢系统的改变，并证实针灸是管理FC的有效干预措施。与其相类似的，同年Yang等将80例FC患者随机分为两组，分别进行有氧运动和太极练习，利用多模态神经影像学方法调查简单的有氧运动和太极练习对FC患者肠道、中枢神经系统功能的影响。
该研究发现太极拳与单纯有氧运动对FC患者调节脑-肠的平衡的存在差异，为FC的临床治疗提供潜在的治疗方法，为身心运动研究提供新途径。陈丽利用ALFF及功能连接分析方法对34例FC患者进行研究，结果显示针灸组FC患者针灸后边缘系统部分脑区功能连接较治疗前降低，且与便秘症状的改善呈正相关，其不仅证实了针灸可使FC患者中枢神经系统改变及临床症状得到缓解，还推测出针灸治疗FC的作用机制。以上研究表明神经影像学技术不仅能发现疾病相关脑区异常的功能活动，还能通过对比治疗前后脑功能的改变为评估疾病临床治疗的疗效提供依据。
综上所述，FC相关研究运用的磁共振神经影像学技术主要有rs-fMRI、DTI及sMRI。rs-fMRI是利用氧合和非氧合血红蛋白之间对磁场反应的差异，从而产生不同的信号间接反映神经元的功能活动，能客观地反映静息状态下各脑区活动的变化，具有高信噪比及良好的空间分辨率；其局限性在于成像结果受血管的功能状态影响；此外它无法显示皮质下功能活动、受采集时头动影响较大、且时间分辨率较差。
采用rs-fMRI可利用ALFF/fALFF指标反映大脑局部活动强度，利用功能连接方法反映脑区间的功能联系强度。DTI是利用高斯分布的水分子在不均质组织中具有各向异性的特征进行成像，其成像速度快，可利用确定性及概率性纤维示踪技术无创地显示神经纤维束，利用TBSS方法探究体素水平扩散张量指标的异常，来提示神经纤维束的完整性，可构建脑白质网络更加直观地刻画脑区之间的结构联系。其局限性在于扩散梯度引起涡流，对纤维束的确定有所影响。且结果受操作者采用的算法、勾画的ROI大小和位置以及对神经解剖知识熟悉程度的影响。
sMRI可利用SBM、VBM方法对全脑、局部脑区皮层厚度、表面积及灰质体积进行精确量化，其局限性在于结果受不同被试者脑结构差异的影响且图像分割时易产生伪影。本文不仅从脑功能、脑白质和脑灰质三个研究方向上介绍FC患者的神经影像学研究进展，而且还介绍了FC治疗相关的纵向神经影像学研究。
这些研究利用不同神经影像学技术不仅可以发现情绪过程调节、躯体感觉和运动控制及感觉处理脑区功能、结构的异常，为FC患者潜在的神经病理学机制提供了各种模态的神经影像证据，而且可以对不同治疗方法对于FC中枢神经系统的疗效进行评估，为改善临床治疗策略提供了依据。
然而FC作为一种影响因素众多的疾病，还未有研究考虑到直肠刺激及免疫因子等因素对于脑结构及功能的改变，且FC相关的任务态磁共振研究未见报道，DWI研究(如自动化纤维定量分析的应用、基于概率性纤维追踪的脑网络构建)还未完善，未来应该补充这些重要领域的研究。多中心大数据联合机器学习的多模态神经影像研究已经成为将来研究FC的热点趋势，应该关注结构、功能改变之间的联系，并推动FC神经影像学研究逐步朝着疾病诊断、病因治疗及预测临床结果的方向发展。
来源：侯雪妍,袁光鸥,宋春明等.功能性便秘的磁共振神经影像学研究进展[J].临床放射学杂志,2023,42(08):1372-1375.
(本网站所有内容，凡注明来源为“医脉通”，版权均归医脉通所有，未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任，授权转载时须注明“来源：医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载，转载仅作观点分享，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请及时联系我们。)
