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背景:先于帕金森病(Parkinson’s disease,PD)运动症状出现的自主神经功能障碍在非运动症状中占70%-89%,是严重影响患者生活质量的重要因素。但以前的研究很少涉及PD自主神经损害特点及其与中医证候的关系。目的:本研究采用高分辨率超声、静息态功能磁共振和多导睡眠监测等检查技术,从结构和功能两方面研究帕金森病自主神经损害特点,为帕金森病早期诊断和中医治疗提供依据。方法:研究一纳入263例受试者,其中PD组131例和HC组132例。采用高分辨率超声技术,检测受试者的颈部迷走神经截面积,通过组间比较和相关性分析,探讨PD颈部迷走神经截面积变化及其与非运动症状和中医证候的相关性。研究二纳入117例受试者,其中PD组57例和HC组60例。采用多导睡眠监测技术,检测受试者的完整睡眠周期内心率变异性、不同睡眠阶段转换时其心率变异性变化程度,通过组间比较和相关性分析,探讨PD心率变异性变化及其与颈部迷走神经截面积、中医证候的相关性。研究三纳入61例受试者,其中PD组31例和HC组30例。采用静息态功能磁共振检查技术,以中枢自主网络前脑结构中的下丘脑、杏仁核、岛叶作为“种子点”,检测受试者中枢自主网络功能连接状态,通过组间比较和相关性分析,研究PD组和HC组之间中枢自主网络功能连接的差异、PD自主神经功能损害与中枢自主网络功能连接改变的相关性,以及PD患者中枢自主网络功能连接改变与颈部迷走神经截面积变化、心率变异性改变及中医证候的相关性。结果:1.颈部迷走神经截面积变化。(1)PD颈部迷走神经截面积显著缩小。PD组左侧颈部迷走神经截面积(cross-sectional area,CSA)(0.58±0.17mm2)显著低于 HC 组(1.00 ± 0.09mm2)(P<0.001);PD组右侧 CSA(0.65±0.21mm2)显著低于 HC 组(1.16±0.11mm2)(P<0.001);PD 患者 H-Y 分级 1-2.5 级组左侧 CSA(0.61±0.15mm2)显著高于 3-5 级组(0.52±0.18mm2)(P<0.001)。(2)PD颈部迷走神经截面积缩小截断值及其诊断性能。以左、右两侧颈部迷走神经CSA值作为鉴别PD的指标,分别绘制工作特征曲线(Receiveroperating characteristic curve,ROC),左侧 CSA值的ROC曲线下面积为0.975,截断值为0.856mm2,此时敏感性为96.21%,特异性为94.66%。右侧CSA值的ROC曲线下面积为0.971,截断值为1.028 mm2,此时敏感性为95.45%,特异性为96.18%。(3)PD颈部迷走神经截面积缩小与H-Y分级、SCOPA-AUT胃肠道因子、体温调节因子及中医气虚、肾虚证候相关。相关性分析结果显示PD组左侧迷走神经CSA与H-Y分级(r=-0.407,P<0.001)、UPDRS总分(r=-0.183,P=0.037)、SCOPA-AUT胃肠道因子评分(r=-0.224,P=0.010)呈负相关,右侧迷走神经CSA与SCOPA-AUT胃肠道因子(r=-0.205,P=0.019)、体温调节因子(r=-0.193,P=0.027)评分呈负相关。气虚积分与左侧迷走神经CSA(r=-0.302,P<0.001)、右侧迷走神经CSA(r=-0.220,P=0.012)呈负相关。逐步回归分析结果显示H-Y分级、UPDRS总分为影响左侧迷走神经CSA的主要因素(P<0.05),SCOPA-AUT胃肠道因子和UPDRS-I评分为影响右侧迷走神经CSA的主要因素(P<0.05)。中医证候中气虚、肾虚为影响左侧迷走神经CSA的主要证候(P值均<0.05);气虚为影响右侧迷走神经CSA的主要证候(P=0.038)。2.睡眠周期内心率变异性变化。(1)PD完整睡眠周期内心率变异性减弱。PD组心率变异性中反映副交感神经活性的相邻 R-R 间期差值的均方根值(rootmean square ofsuccessive RR interval differences,RMSSD)、高频成分(high-frequency,HF)、高频成分的Log值(Log HF)以及反映交感神经和副交感神经共同作用的RR间期均值(mean RR interval,Mean RR)、RR间期的标准差(standard deviationof RR intervals,SDNN)、低频成分(low-frequency,LF)、低频成分的归一化值(the normalized unit values of low-frequency,LF n.u)、低频成分的 Log 值(Log LF)、低频成分/高频成分值(LF/HF)均较HC降低(P值均<0.05)。(2)在不同睡眠阶段转换时PD心率变异性变化幅度减小。对两组睡眠觉醒期(wake,W)、非快速动眼 2 期(stage 2 of non-rapid eye movements,N2)、快速动眼期(rapid eye movements,REM)内心率变异性各指标进行重复测量方差分析,结果显示两组间Mean RR(F=8.739,P<0.001)、SDNN(F=3.108,P=0.047)、RMSSD(F=3.971,P=0.024)、Log HF(F=4.231,P=0.019)的差异随睡眠分期而改变。PD组和HC组Mean RR、SDNN、RMSSD、Log HF值均从W期增加到N2期,又从N2期减少到REM期,但PD组在睡眠阶段转换时,上述指标变化幅度较小,而HC组变化幅度较大。(3)PD心率变异性减弱与H-Y分级、UPDRS评分、左侧颈部迷走神经截面积及中医气虚、肝风相关。相关性分析结果显示PD组UPDRS评分与SDNN(r=-0.356,P=0.007)、LF(r=-0.429,P=0.001)、HF(r=-0.343,P=0.009)呈负相关。H-Y 分级与SDNN(r=-0.320,P=0.015)、LF(r=-0.391,P=0.003)、HF(r=-0.292,P=0.027)呈负相关。此外,左侧颈部迷走神经CSA与LF n.u(r=0.318,P=0.016)、LF/HF(r=0.318,P=0.016)呈正相关,与 HF n.u(r=-0.318,P=0.016)呈负相关。肝风与Mean RR(r=-0.301,P=0.023)、SDNN(r=-0.333,P=0.011)、LF(r=-0.331,P=0.012)呈负相关;气虚与 LF n.u(r=-0.345,P=0.009)、LF/HF(r=-0.303,P=0.022)呈负相关,与 HF n.u(r=0.345,P=0.009)呈正相关。3.中枢自主网络功能连接变化。(1)PD中枢自主网络内各结构间功能连接发生异常改变。与HC组相比,PD患者左侧下丘脑与左侧延髓、岛叶、丘脑、小脑后叶、颞中回及右侧海马的功能连接减弱;右侧下丘脑与左侧延髓、顶叶及右侧额叶、丘脑、楔前叶、小脑后叶的功能连接减弱;左侧杏仁核与左侧额叶、额中回、扣带回及右侧岛叶、小脑后叶的功能连接减弱;右侧杏仁核与右侧岛叶、扣带回的功能连接减弱;右侧岛叶与左侧楔前叶及右侧额叶的功能连接减弱。此外,左侧下丘脑与右侧中脑的功能连接增强,左侧杏仁核与左侧中脑的功能连接增强。(2)PD异常改变的功能连接与UPDRS评分、NMS评分及H-Y分级相关。在PD患者功能连接减弱脑区中,左侧杏仁核到左侧额叶(r=-0.384,P=0.036)的功能连接度与UPDRS评分呈负相关;左侧下丘脑到左侧延髓(r=-0.515,P=0.004)的功能连接度与NMS评分呈负相关;左侧下丘脑到左侧颞中回(r=-0.451,P=0.012)的功能连接度与H-Y分级呈负相关。(3)PD异常改变的功能连接与心率变异性变化相关。在PD患者功能连接减弱脑区中,左侧杏仁核到右侧岛叶的功能连接度与LF/HF呈正相关(r=0.365,P=0.044),右侧岛叶到右侧额叶的功能连接度与LF呈正相关(r=0.422,P=0.020)。(4)PD异常改变的功能连接与PD颈部迷走神经截面积减小相关。在PD患者功能连接减弱脑区中,PD患者左侧杏仁核到左侧额叶的功能连接度与左侧颈部迷走神经CSA呈正相关(r=0.419,P=0.024);在功能连接增强脑区中,左侧杏仁核到左侧中脑的功能连接度与右侧颈部迷走神经CSA呈负相关(r=-0.488,P=0.007)。(5)PD异常改变的功能连接与中医脾虚、气虚、肝风、阴虚及阳虚证候相关。左侧下丘脑到右侧海马的功能连接度与脾虚(r=-0.380,P=0.038)、阴虚(r=-0.410,P=0.024)积分呈负相关。左侧下丘脑到左侧颞中回(r=-0.377,P=0.040)的功能连接度与肝风积分呈负相关。右侧下丘脑到左侧顶叶(r=-0.379,P=0.039)与气虚积分呈负相关。PD患者功能连接增强脑区与中医证候的相关性分析结果显示左侧下丘脑到右侧中脑(r=0.374,P=0.042)的功能连接度与阳虚积分呈正相关。结论:PD自主神经损害可能与颈部迷走神经萎缩、内脏感觉传入通路受损及中枢自主网络功能连接异常有关。颈部迷走神经萎缩可能导致内脏感觉传入通路受损,引起中枢自主网络中参与交感神经和副交感神经输出的前脑和脑干结构间的功能连接异常改变,进一步导致对心率变异性的调控功能障碍,继而出现PD心率变异性减弱。此外,上述环路的损害程度与PD疾病的严重程度呈正相关,气虚是贯穿上述帕金森病自主神经损害环路的关键证候。