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背景和目的癫痫患者约占全球人口的1%,超过三分之二的患者为局灶性癫痫,大约三分之一的癫痫患者具有药物耐受性,癫痫发作难以控制,称为难治性癫痫,其中,颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)是最常见的难治性癫痫。认知功能下降是TLE的一种常见的并发症,因此癫痫不仅是单纯的神经系统疾病,也逐渐成为棘手的社会问题。关于癫痫异常放电的过程研究发现单个神经元不足以引起癫痫发作,一群细胞的异常是产生临床症状或脑电图异常放电的必要条件。因此,大脑网络中神经元的协同活动的异常构成了癫痫的基本病理生理机制。图论作为一种复杂系统数学描述和分析方法,已被应用于分析人工和生物网络。最近在大脑研究中引起了很大关注,因为它提供了一种强有力的形式来定量描述大脑连接的拓扑属性,复杂网络的构建可以更灵活、自然地展示网络的真实状态及潜在的动态演变过程。本研究采用图论的研究方法基于静息态血氧水平依赖功能磁共振(blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI)序列,旨在探讨TLE全脑网络的整体拓扑属性及局部拓扑属性改变,并探究脑网络参数与认知功能的关系,为癫痫患者认知损害的病理生理机制提供依据。材料与方法1、使用西门子Prisma 3.0T MR扫描仪对33例TLE患者和30例正常对照(healthy controls,HC)组行常规MRI头平扫和静息态BOLD-fMRI序列扫描;所有被试均进行简易精神状态量表(mini-mental state examination,MMSE)、听觉词汇学习测验(auditory verbal learning test,AVLT)、记忆与执行筛查量表(memory and executive screening,MES)、蒙特利尔认知评估基础量表中文版(montreal cognitive assessment,MOCA-B)评估,TLE 患者同时进行癫痫发作严重程度量表(national hospital seizure severity scale,NHS3)的评估。2、运用DPARSFA软件对静息态BOLD-fMRI数据进行预处理;随后,大脑被解剖学自动标记模板(anatomical automatic labeling,AAL)分割成116个感兴趣脑区,评估各脑区时间序列间的同步性,计算得到116×116的对称相关矩阵,然后对每个被试进行Fisher r-to-z转换;使用GRETNA软件进一步行图论分析,得到的全局脑网络拓扑属性指标:聚类系数(clustering coefficient,Cp)、最短路径长度(shortest path length,Lp)、小世界属性σ=γ/λ、同配性(assortativity)、全局效率(global efficiency,Eg)、等级性(hierachy)、局部效率(local efficiency,Eloc),局部脑网络拓扑属性指标:节点介数、节点中心度、节点效率。3、使用SPSS21.0的t检验(正态分布)或者非参数检验(Mann-whitney U检验)对TLE组和HC组脑网络拓扑属性指标进行组间比较,并将具有统计学意义的网络属性指标与病程、认知功能评分、NHS3评分行Spearman相关性分析。结果1、临床资料结果:TLE患者与HC组的年龄,性别比例、受教育年限均无统计学意义(P>0.05)。TLE患者即时记忆中N1、短延迟记忆N4、MES、MMSE、再认、MOCA-B评分均低于HC组(P<0.05)。2、全局脑网络拓扑属性指标:在0.05～0.5稀疏度范围内,TLE组与HC组均符合小世界属性:γ值均大于1,λ值≈1,小世界属性指标σ=γ/λ>1。与HC组相比,TLE 组 γ 减低(P=0.023)、σ减低(P=0.037)、Eloc 减低(P=0.005)、等级性降低(P=0.039),Cp,Eg,Lp,λ和同配性无统计学意义(P>0.05)。3、局部脑网络拓扑属性指标:TLE组右侧背外侧额上回、右侧海马、左侧枕中回、左侧顶上回、左侧丘脑、小脑蚓部7区的节点介数显著低于HC组(P<0.05),右侧额下回三角部节点介数显著高于HC组(P<0.05)。TLE组左侧丘脑、左侧小脑半球6区、小脑蚓部6区、小脑蚓部7区TLE组节点中心度显著低于HC组(P<0.05),右侧中央沟盖、右侧枕上回节点中心度显著高于HC组(P<0.05)。TLE组左侧额中回、左侧眶部额中回、右侧海马旁回、右侧杏仁核、左侧顶下缘角回、左侧豆状苍白球、左侧丘脑、左侧小脑半球6区,小脑蚓部7区节点效率显著低于HC组(P<0.05),右侧中央旁小叶节点效率显著高于HC组(P<0.05)。4、相关分析结果:TLE组全局脑网络拓扑属性指标与认知指标和病程无明显相关性(P>0.05),然而TLE组的部分局部拓扑属性指标与认知功能具有明显相关性。节点介数:右侧背外侧额上回与MES呈正相关(P=0.027,r=0.461),左侧顶上回和左侧丘脑与MOCA-B得分呈正相关(P=0.009,0.023,r=0.542,0.481),左侧顶上回和N4呈正相关(P=0.036,r=0.449)。节点中心度:小脑蚓部7区与MOCA-B评分呈正相关(P=0.049,r=0.425)。节点效率:左侧眶部额中回与MOCA-B评分呈正相关(P=0.035,r=0.452)。结论1、TLE患者全脑网络仍具备小世界属性但部分全局拓扑参数较对照组降低,总体趋于随机网络特征。2、TLE局部脑网络拓扑属性(节点介数、节点中心度、节点效率)已发生变化,节点属性改变的区域大多位于默认模式网络,存在节点属性升高和降低现象。3、TLE的部分节点属性与认知评分呈正相关,提示节点属性可作为一种认知评估的影像标记物。