目的探讨创伤性脑损伤（TBI）患者高压氧治疗（HBOT）前后静息脑功能的变化特点，进一步了解高压氧治疗创伤性脑损伤的康复机制。方法采用静息态脑功能磁共振成像技术的低频振幅（ALFF）分析方法。12例TBI患者和15例健康对照者纳入研究，RS-fMRI数据采用SiemensSkyra3.0T磁共振扫描仪获得。在Matlabb平台上运用静息态功能磁共振数据处理助手（DPARSF）和静息态功能磁共振数据分析工具包（REST1.8）对数据进行ALFF分析处理，并结合SPSS18.0软件包进行统计学分析。结果①与健康对照组相比，TBI组ALFF值显著减低脑区主要包括：左侧楔前叶、右侧楔前叶、左侧舌回、右侧角回、右侧颞下回、右侧颞中回；ALFF值显著增高的脑区主要包括：左侧颞下回、左侧梭状回、双侧中央前回、双侧中央旁小叶及右侧辅助运动区。②高压氧治疗前组和治疗后组比较，治疗后组的双侧中扣带回、双侧楔前叶及双侧顶上回ALFF值较治疗前组明显增高（P0.05）。结论TBI患者除常规MRI能显示的结构损伤部位外，还存在多发的功能损伤区域，静息态功能磁共振为显示这些损伤提供了可能；高压氧干预治疗能够促进TBI患者的神经功能修复，可以作为TBI患者早期干预治疗方法之一；高压氧治疗创伤性脑损伤的康复机制主要是通过促进TBI患者参与相同功能不同脑区的代偿完成神经功能重组。
创伤性脑损伤；高压氧治疗；功能磁共振；低频振幅
创伤性脑损伤（traumaticbraininjury,TBI）是以外力作为原始因素，包含外力直接作用于颅脑造成的原发脑损伤和在原发损伤的基础上随着组织反应及病理生理改变等引起的继发性脑损伤[1]。据多个国家不同时期流行病学调查资料统计[2-3]，TBI在各类型创伤中发病率最高，为9﹪~21﹪，病死率也最高。TBI已成为造成青年人伤残和死亡的重要原因之一[4]。据各类流行病学资料调查显示，如今中国脑外伤的发生率已超过0.1﹪[5]，其致残率及病死率长期处于较高水平，总的病死率可高达40﹪左右，因此有效地治疗方法仍是神经外科需要研究的重要课题，尽早准确判断脑外伤患者弥漫损伤的范围及损伤程度，有益于对患者做出及时干预和治疗，以及对预后和外伤治疗效果做出更为准确的判断。
对于TBI的脑功能损伤研究，近些年多采用基于血氧浓度的功能磁共振成像（bloodoxygenleveldependentfunctionalMRI，BOLD-fMRI）技术。BOLD-fMRI技术可以监测神经元活动的状况，而相对于别的检查脑神经活动的技术，它是无创的，并具有较高空间分辨力等优势。功能磁共振（fMRI）可以分为任务态fMRI和静息态fMRI（resting-statefMRI,rs-fMRI）。TBI患者一般配合困难，所以多采用rs-fMRI，因其无需患者进行任何任务操作，通过部分脑区神经元自发活动的增高或减低进行静息态脑网络的研究。有研究[6]发现轻型TBI患者前后扣带回、顶叶及内侧前额叶等相关区域表现出较明显的神经活动异常。目前对中重型TBI的静息态脑功能研究尚少，高压氧治疗对TBI脑功能影响的研究也甚少。为此，本研究侧重重度TBI静息状态下局部脑区的活动改变及高压氧治疗前后脑功能的改变。采用低频振幅（amplitudeoflowfrequencyfluctuation,ALFF）分析方法及MoCA评分来检测高压氧治疗前后的认知功能改变情况。
1材料与方法1.1临床资料医院神经外科及康复科就诊住院的TBI患者26例，除1例患者无法配合外，其余患者高压氧治疗前均接受常规MRI（T2WI及T2-FLAIR）及rs-fMRI检查。6例患者随后未接受HBOT，4例rs-fMRI扫描头动超过2mm或2°，均剔除。纳入本实验共15例，为TBI组，其中男13例，女2例，平均（39.0±11.41）岁。TBI组按纵向随访结果又分为HBOT前（pre-HBOT）组和HBOT后（post-HBOT）组，共12例，男10例，女2例，平均（38.58±10.90）岁。
TBI组纳入标准：①首次脑损伤病史；②脑外伤均处于急性或亚急性期，即发生颅脑损伤后1个月内；③临床综合评估为中重度脑损伤患者（GCS评分、受伤时意识状态及首次CT表现等）；④接受HBOT；⑤教育程度在小学文化程度及以上；⑥右利手（根据中国人利手评定标准判定）。
TBI组排除标准：①既往有颅脑外伤史、脑炎史、脑血管意外史以及其他颅内占位病史等；②外伤前有长期嗜酒史、精神病史或吸毒史；③外伤时年龄≤19岁或≥54岁；④患者不能或者不愿接受MRI检查。
1.2扫描参数采用德国SiemensSkyra3.0T超导MR扫描设备和18通道相控阵颅脑线圈。在静息态状态下采集BOLD-fMRI数据：①在患者闭眼、保持全身不动，且不进行任何特定的思维活动下采集rs-fMRI数据（应用单次激发平面梯度回波序列，TRms，TE30ms，FOVmm×mm，Flipangle90°，Slicethickness4.0mm，Gap0.8，Matrix64×64，Slice33，Voxelsize3.8mm×3.8mm×4.0mm；②三维T1WI高分辨率结构数据，应用快速梯度回波序列，TRms，TE2.26ms，FOVmm×mm，Flipangle9°，Slicethickness1.0mm，Gap0，Matrix×，Slice/，Voxelsize1mm×1mm×1mm。
1.3数据处理及分析基于Matlabb操作平台下采用SPM8、REST1.8软件包及DPARSF2.2软件对数据进行ALFF分析处理。首先去除rs-fMRI数据前5个时间点的数据，再行时间校正、头动校正、空间标准化、空间平滑及去除线性漂移，最后采用0.01~0.08Hz频率对图像进行滤波。
1.4统计分析采用SPSS18.0统计学软件分别对TBI组和对照组受试者的年龄、受教育程度及HBOT前后组的MoCA量表等计量资料进行统计学分析；在Matlabb环境下，采用REST1.8分析并调用统计参数图SPM8软件对实验数据进行统计检验及推断。组内分析采用REST1.8中单样本t检验，获得TBI组、健康对照组高压氧治疗前后组各自的ALFF图。组间分析采用REST1.8中双样本t检验，获得TBI组与健康对照组、高压氧治疗前后组间脑区ALFF差异图。P0.05差异有统计学意义。
2结果2.1一般资料TBI组、HBOT前后组年龄及受教育程度符合正态分布及方差齐性，三组间年龄（F=0.29，P=0..05）、受教育程度（F=0.02，P=0..05）差异无统计学意义（表1）。与pre-HBOT组相比，post-HBOT组MoCA得分明显升高，其中记忆能力、视空间与执行能力、命名能力、注意力、语言能力、定向力及总分均高于pre-HBOT组，差异有统计学意义（P0.05）；抽象力的增高无统计学意义（P=0..05）。
2.2常规MRI结果共纳入TBI患者15例，临床诊断中型创伤性脑损伤9例，其中5例GCS评分均高于12分；重型创伤性脑损6例，其中4例GCS评分高于8分。
患者均行常规MRI检查，15例患者高压氧治疗前，常规MRI均查出损伤病灶，共检查病灶26个。损伤病灶部位：额部挫裂伤12个，颞部挫裂伤10个，顶部挫裂伤3个，基底节区血肿1个。另外硬膜下血肿2例，硬膜外血肿1例，蛛网膜下腔出血1例。
患者在接受首次MRI检查后便开始高压氧治疗，使用医用纯氧/2.0ATA，每个疗程吸氧10次，共2个疗程。
2.3ALFF分析结果
2.3.1TBI组与正常对照组比较TBI组与正常对照组两样本独立t检验得ALFF差异图（图1）显示：ALFF值减低脑区主要有左侧楔前叶、右侧楔前叶、左侧舌回、右侧角回、右侧颞中回及右侧颞下回（表2）；ALFF值增高脑区主要有左侧颞下回、左侧梭状回、双侧中央前回、双侧中央旁小叶及右侧辅助运动区（表3）。
2.3.2pre-HBOT组与post-HBOT组比较pre-HBOT组与post-HBOT组之间配对t检验得ALFF差异图（图2），结果显示：差异脑区主要有右侧楔前叶、右侧中扣带回、左侧楔前叶、左侧中扣带回及双侧顶上回，表现为ALFF值增高（表4）。
3讨论
本研究采用BOLD-fMRI技术，通过ALFF数据分析法，发现与正常对照组比较，TBI组ALFF值存在局部增强及减低双向改变，其中减低脑区主要包括左侧楔前叶、右侧楔前叶、左侧舌回、右侧角回、右侧颞中回及右侧颞下回；从静息态脑功能网络角度来看，这些ALFF值减低的脑区主要分布在默认网络（双侧楔前叶、角回）、楔前叶网络。而ALFF值增高主要有左侧颞下回、左侧梭状回、双侧中央前回、双侧中央旁小叶及右侧辅助运动区。因此，本研究结果提示，这些脑区的神经元自发活动存在异常，可能引起脑功能障碍。
默认网络（defaultmodenetwork，DMN）是指由静息状态下活跃，而在任务态下表现出一致负激活的脑区所构成的功能连接网络，是Raichle等[7]在年分析总结已有的研究成果提出的，是静息脑功能中最重要的组成成员。其主要功能是选择性进行情景记忆的分类及提取[8]。除了后扣带回，楔前叶也是DMN的关键点，认为楔前叶涉及记忆任务，并且参与物体熟悉度的辨认[9-10]，与后扣带回一起参与意识形成，是意识信息处理的部位[11]。楔前叶的功能牵涉自觉意识、视空间处理、自我相关的信息处理、情景记忆，本实验研究中楔前叶ALFF值降低，提示楔前叶功能下降，这可能与TBI患者意识障碍及记忆障碍相关。此外，ALFF值减低还表现在右侧颞中回及右侧颞下回。有研究表明右侧颞叶参与对图片、视觉场景的记忆，颞叶损伤严重的患者可以记得此前的事情，但不能再产生新的记忆[12]，本研究发现右侧颞下回及右侧颞中回ALFF值的减低，可能是TBI患者受伤时产生顺行性记忆障碍的神经基础。本研究中，ALFF值减低区域还涉及到视觉相关脑区，舌回是视觉网络中的关键脑区之一。Lee等[13]发现，舌回在视觉判断及视觉注意方面起着重要的作用。
本静息态fMRI研究结果还显示，TBI患者左侧颞下回、左侧梭状回等ALFF值上升，这可能是一种神经功能代偿机制。虽然在检查前已嘱咐患者其保持静止不动，但因为TBI患者多存在认知障碍和焦躁等症状及扫描时间较长，患者常发生四肢的轻微活动，本实验中双侧中央前回、双侧旁小叶及右侧辅助运动区ALFF值的增高，则考虑是患者肢体运动所引起的。本研究所发现异常脑区与TBI患者所表现的症状比较吻合。与以往报道的关于TBI患者存在的异常脑区大致相符[14-16]。
高压氧治疗（hyperbaricoxygentherapy,HBOT）是将患者置于超过一个大气压的环境中吸入纯氧，从而提高血管及组织内的血氧含量，已被证明有利于伤口愈合。HBOT是直接针对缺血、缺氧及组织水肿等引起TBI二次损伤的关键因素的治疗[17]。HBOT能通过增加脑部供氧，升高血液中的氧含量，从而降低颅内压力和减轻脑水肿[18-20]。在细胞水平上，HBOT可以提高新陈代谢，减少细胞凋亡，减轻氧化应激和线粒体功能增加[21-23]。
有关高压氧对TBI治疗疗效的研究相对有限，在最近的一项研究中，Boussi-Gross等[21]使用前瞻性随机交叉试验评估轻型TBI数年后的HBOT效果，其结果显示认知功能、生活质量、和额颞灌注SPECT成像在HBOT之后有显著改善。所有SPECT分析都是在未知实验室和临床数据的情况下进行的，结果显示大脑灌注增加区域为高阶认知和记忆的关键区域。HBOT被认为可以引起神经可塑性，支持损伤脑组织的修复和刺激血管再生[24]。本研究结果显示，对比pre-HBOT组，post-HBOT组右侧楔前叶、右侧中扣带回、左侧楔前叶、左侧中扣带回及双侧顶上回ALFF值增高，未见明显ALFF值减低脑区。如前面所述，TBI患者中双侧楔前叶ALFF值减低，功能受到损伤，HBOT后其ALFF值增高，预示楔前叶神经元的自发活动较治疗前增高，提示HBOT后楔前叶的功能得到一定的修复；TBI患者HBOT后的MoCA评分也较治疗前提高。HBOT在创伤性脑损伤后综合征中的有效性还是存在争议的[25]，有研究显示增加氧含量或将气压增加到1.5~2倍大气压并不会带来有益的效果[26]，所以还需要进一步扩大样本量的研究。
本研究还存在一些不足之处，如选取样本量偏少、TBI患者病程一致性不佳，及未设计TBI患者非高压氧治疗的对照组，在后续研究中将采用大样本量数据按病程时间进行分级研究，并增加TBI非高压氧治疗对照组，以寻找TBI患者最适合高压氧治疗的介入时间，指导临床医生进行临床干预。
综上所述，通过TBI组与正常健康组以及高压氧治疗前后组之间的对比研究，可以得出以下几点：①TBI患者除常规MRI能显示的结构损伤部位外，还存在多发的功能损伤区域，rs-fMRI为显示这些损伤提供了可能；②高压氧干预治疗能够促进TBI患者的神经功能修复，可以作为TBI患者早期干预治疗方法之一；③高压氧治疗创伤性脑损伤的康复机制主要是通过促进TBI患者参与相同功能不同脑区的代偿完成神经功能重组。这些发现可以为理解TBI患者临床症状提供新的信息，为TBI临床高压氧治疗提供更多的理论依据。
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参考文献（略）
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