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为探究慢性腰背痛伴腿痛(cLBLP)患者脑网络与临床症状关系,研究人员开展相关研究,发现结构连接组在相关症状中作用更显著。
在生活中,腰背痛是一种极为常见的健康问题,它如同一个 “隐形杀手”,悄无声息地影响着人们的生活质量。据流行病学调查显示,腰痛的患病率高达约 70 - 80%,已然成为我国疾病负担的主要成因之一。慢性腰背痛伴腿痛(chronic low back - related leg pain,cLBLP)作为其中一种特殊类型,因其更高的致残率、更低的生活质量和术后缓解率,备受关注。
以往研究虽已证实慢性疼痛会引发大脑结构和功能的持续性改变,但针对 cLBLP 患者脑网络拓扑属性与临床症状之间的关系,仍未得到充分探究。比如,大脑结构变化与功能变化有时并不匹配,甚至相互矛盾,而且局部脑区的改变及其在网络中的整合与临床变量的关联也尚不明确。为了深入了解这些问题,南昌大学第一附属医院、江西省医学影像研究所等机构的研究人员展开了一项研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本选取上,招募了 36 例 cLBLP 患者和 33 例健康对照(healthy controls,HCs),并依据严格标准筛选,最终 32 例 cLBLP 患者和 31 例 HCs 纳入研究。通过临床评估收集患者的疾病持续时间、视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、Barthel 指数(Barthel index,BI)等临床数据。利用 3.0T 磁共振扫描仪获取结构像(structural magnetic resonance imaging,sMRI)、静息态功能像(resting - state functional magnetic resonance imaging,rs - fMRI)和弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)数据。对数据进行预处理后,使用 PANDA 和 GRETNA 软件构建结构连接组(structural connectivity,SC)和功能连接组(functional connectivity,FC)网络,并分析其拓扑属性。同时,通过中介分析探究 SC、FC 网络属性与临床变量之间的关系。
研究结果如下:
- 人口统计学和临床评估:经筛选后,cLBLP 患者和 HCs 在年龄和性别上无显著差异。cLBLP 患者在生活、日常活动和触觉感觉辨别方面存在不同程度的受损。
- cLBLP 患者全局网络指标改变:cLBLP 患者和 HCs 的结构和功能连接组均呈现小世界属性。结构连接组方面,cLBLP 患者特征路径长度缩短、标准化特征路径长度降低,网络全局效率升高;功能连接组方面,患者局部效率和聚类系数降低。
- cLBLP 患者节点属性改变:在结构连接组中,cLBLP 患者双侧颞上回等区域节点中介中心性(nodal betweenness,Nb)增加,左侧岛叶等区域 Nb 减少;双侧颞顶枕区等区域节点度(nodal degree,Nd)增加,左侧嗅区等区域 Nd 减少;双侧颞顶枕区等区域节点效率(nodal efficiency,Ne)增加。在功能连接组中,患者右中额叶眶回等区域 Nb 增加,右内侧眶额上回等区域 Nb 减少;右眶下额回等区域 Nd 增加,右眶额上回 Nd 减少;左舌回等区域 Ne 增加。
- 网络指标与临床变量的关系:结构连接组的全局和节点属性、功能连接组的节点属性与多种临床参数存在显著相关性,但功能连接组的全局属性与临床参数无显著相关性。经错误发现率(false discovery rate,FDR)校正后,仅结构连接组与临床存在显著相关性。如结构连接组全局效率(Eglob)的曲线下面积(area under curve,AUC)值与右脚两点辨别(two - point tactile discrimination,2 - PD)测试得分呈负相关。
- 网络拓扑属性与临床变量的中介分析:研究未发现 SC 网络属性在 FC 网络属性与临床变量关系中起中介作用,也未发现 FC 网络属性在 SC 网络属性与临床变量关系中起中介作用。
- cLBLP 患者亚频带 FC 网络属性改变:在慢 4 频段,cLBLP 患者功能连接组局部效率和聚类系数显著降低;在慢 5 频段,患者功能连接组全局属性与对照组无显著差异。两个频段的功能连接组全局属性与临床变量均无显著相关性,但部分节点属性与临床变量存在一定趋势。
研究结论和讨论部分指出,cLBLP 患者在结构连接组存在代偿现象,表现为特征路径更短、信息传递更快、全局效率更高,但这种代偿会随着肢体触觉空间敏锐度(2 - PD)的恶化而减弱,疾病持续时间和疼痛程度的增加也会进一步损害这种代偿。在功能连接组,虽然存在轻度节点代偿,但全局网络聚类系数降低,局部信息传递效率下降。结构连接组在影响 cLBLP 患者临床症状方面,比功能连接组发挥着更为关键的作用,尤其是在足部触觉空间敏锐度下降方面。该研究为深入理解 cLBLP 的中枢机制提供了新视角,为未来治疗策略的制定提供了重要依据。不过,研究也存在一定局限性,如未纳入急性 LBLP 患者进行对比、未评估患者精神认知状态、未明确不规则用药对脑功能的影响等。后续研究可针对这些不足进一步探索,有望更全面地揭示 cLBLP 的神经生物学机制 。