静息态功能磁共振成像中静脉引流不对称性与信号波动关联性的多模态研究

本研究针对静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）可能受脑静脉系统解剖变异干扰的问题，通过分析135名健康受试者的公开数据集，探究了横窦（TS）不对称性与体素镜像同伦连接（VMHC）的关联。研究发现，虽然近距离脑区未显示显著关联，但全脑分析提示静脉引流不对称性可能影响远距离脑区的fMRI信号对称性，为fMRI数据解读提供了血管干扰的新证据。

　　

研究背景与意义
功能磁共振成像（fMRI）作为神经科学的核心工具，通过血氧水平依赖（BOLD）信号间接反映脑活动，但其信号本质上是神经活动与血管反应的混合体。近年研究发现，脑静脉系统的解剖变异——如横窦（Transverse Sinus, TS）的左右不对称性（约50%人群存在>10%的直径差异）——可能通过引流静脉影响BOLD信号的空间分布。这种干扰在静息态fMRI（rs-fMRI）分析中尤为突出，因为缺乏任务设计的对照，功能连接（Functional Connectivity, FC）可能被误读为神经活动同步性。例如，发育性静脉异常曾被报告模拟出虚假的功能网络（Sundermann et al., 2018）。然而，宏观静脉变异（如TS不对称性）对rs-fMRI信号时空对称性的影响尚未系统评估。

为此，研究人员基于莱比锡身心情绪交互研究（LEMON）的公开数据集，首次将横窦解剖测量与体素镜像同伦连接（Voxel-Mirrored Homotopic Connectivity, VMHC）结合，探究静脉引流不对称性是否会导致rs-fMRI信号的时间序列不对称性。这一研究对理解fMRI信号的血管贡献、优化临床与科研中的FC分析具有重要意义。

关键技术方法
研究纳入135名健康受试者的3T MRI数据，包括T1加权结构像和10分钟静息态fMRI。横窦截面积（CSA_TS）通过手动勾画计算左右比值，VMHC则量化双侧半球镜像体素BOLD信号的相关性。主要假设检验采用线性回归分析TS不对称性与VMHC的关联（限定TS周围4 cm灰质区），辅以全脑探索性分析和基于TS不对称程度的亚组比较。

研究结果

1. 横窦不对称性特征
   样本中TS截面积比平均为2.16（标准差1.61），68.1%受试者表现为右TS优势，与既往人群研究一致。

2. 假设驱动的主分析
   在TS邻近脑区（<4 cm），VMHC与TS不对称性未显示显著负相关（经FWE校正）。这一阴性结果提示局部静脉引流差异可能被预处理流程（如信号回归）部分抵消。

3. 全脑探索性分析
   远距离脑区（如额叶）却表现出TS不对称性与VMHC的显著负相关，且效应分布与静脉引流路径吻合。未阈值化地图进一步显示，这种关联模式可能反映上矢状窦等大静脉的流域影响。

结论与讨论
尽管主假设未获支持，但多模态证据表明，静脉系统正常变异可能通过引流动力学引入rs-fMRI信号的半球不对称性。这种干扰在传统FC分析中易被忽视，因其效应随静脉流域延伸至解剖非毗邻区域。研究创新性地揭示：

1. 血管贡献的远程效应：TS不对称性对fMRI信号的影响可能通过大静脉网络（如Lab