腹膜透析患者的脑熵和功能连接模式改变

《Frontiers in Neuroscience》：Altered brain entropy and functional connectivity patterns in peritoneal dialysis patients

　　

目的：探讨腹膜透析（PD）患者脑熵（BEN）和静息态功能连接（RSFC）的异常变化及其与认知障碍（CI）的关联。方法：研究人员纳入53例PD患者和49例年龄、性别、教育程度匹配的健康对照（HCs），进行静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）计算BEN和RSFC，开展神经心理学评估和临床指标收集。根据蒙特利尔认知评估（MoCA）得分将PD患者分为轻度认知障碍（MCI）组和非认知障碍（NCI）组，进行BEN/RSFC值与神经心理学/临床指标的相关性分析。结果：PD患者在多个认知量表上表现显著差于HCs（所有p?**论文解读：腹膜透析患者脑熵与功能连接模式改变及其临床关联**

**研究背景与问题**
腹膜透析（PD）是终末期肾病（ESKD）的主要替代治疗方式之一，但认知障碍（CI）是PD患者常见并发症，其患病率在27%至70%之间，且超过半数病例为中重度。CI不仅影响患者的医疗依从性和生活质量，还可能增加PD相关性腹膜炎的风险，进而提高住院率和死亡率。因此，早期识别和干预PD患者的CI具有重要临床意义。脑熵（BEN）是基于血氧水平依赖（BOLD）信号计算的非线性指标，反映脑活动复杂性和信息处理能力，已在神经精神疾病中作为潜在神经影像标志物被广泛研究。然而，既往研究主要采用线性静态指标如低频振幅（ALFF）和局部一致性（ReHo）评估脑功能，而BEN的非线性动态特性尚未在PD患者中探索。此外，PD患者的脑功能改变与认知障碍之间的关联机制尚不明确。为此，研究人员开展本研究，旨在通过静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）揭示PD患者脑熵和静息态功能连接（RSFC）的异常模式，并分析其与认知表现、情绪症状及常规临床参数的相关性。该研究发表于《Frontiers in Neuroscience》。

**主要关键技术方法**
本研究为横断面研究，样本来源于安徽医科大学第一附属医院肾内科2024年6月至2025年3月住院并接受规律PD的患者（共53例）及同期招募的年龄、性别、教育程度匹配的健康对照（HCs，49例）。采用3.0T MRI系统（Siemens Healthcare）采集全脑结构像（3D-T1）和rs-fMRI数据（重复时间3000 ms，共197个时间点）。数据预处理使用DPARSF和SPM12平台，包括去除前10个时间点、时间层校正、头动校正（排除头动>3mm或3°者）、配准至蒙特利尔神经学研究所（MNI）模板、回归协变量（Friston-24头动参数、白质高信号、脑脊液信号）及带通滤波（0.01–0.1 Hz）。脑熵计算采用样本熵（Sample Entropy），模式长度m=3，容差r=0.6，对全脑体素逐一计算并高斯平滑（6 mm），以年龄、性别、教育程度为协变量进行两样本t检验（体素水平p<0.001，FWE校正），提取差异脑区作为感兴趣区（ROI）。功能连接计算基于ROI全脑体素水平，计算Pearson相关系数并Fisher-z转换，组间比较采用两样本t检验（体素水平p<0.001，FWE校正）。神经心理学评估包括蒙特利尔认知评估（MoCA）、简明精神状态检查（MMSE）、Stroop测验、数字广度测验（DST）、连线测验（TMT）、符号数字模式测验（SDMT）、言语流畅性测验（VFT）及情绪评估（SAS、SDS、PHQ-9）。临床指标包括血红蛋白、白蛋白、血尿素氮（BUN）、尿酸、肌酐、钙磷乘积、糖化血红蛋白（HbA1c）、转铁蛋白、转铁蛋白饱和度、脂质谱、全段甲状旁腺激素（iPTH）及透析充分性指标（Kt/V、肌酐清除率CCr）。

**研究结果**
**3.1 一般临床资料与神经心理学评估**
与HCs相比，PD组在MoCA、MMSE、SDMT、Stroop测验、DST、VFT、SAS、SDS、PHQ-9等所有量表上均表现显著较差（所有p<0.001），表明PD患者存在多维度认知功能下降，且腹膜透析治疗可能对认知功能产生不利影响。

**3.2 认知障碍潜在影响因素分析**
根据MoCA评分将PD患者分为MCI组（29例）和NCI组（24例）。MCI组年龄显著更高，转铁蛋白和HbA1c水平显著更高，而教育程度和转铁蛋白饱和度显著更低（所有p<0.05）。MoCA得分与年龄（r=-0.451，p=0.001）和HbA1c（r=-0.320，p=0.02）呈负相关，与教育程度（r=0.468，p<0.001）和转铁蛋白饱和度（r=0.340，p=0.013）呈正相关。

**3.3 脑熵与功能连接结果**
与HCs相比，PD组右侧枕中回和左侧尾状核脑熵显著降低，左侧颞中回和右侧梭状回脑熵显著升高（图2）。将这四个脑区分别设为ROI1至ROI4进行全脑RSFC分析，发现当右侧枕中回（ROI1）作为种子点时，PD组中该脑区与右侧梭状回、右侧额中回、右侧楔前叶之间的功能连接显著减弱（表3）。其余ROI（ROI2-ROI4）与全脑的功能连接在两组间无显著差异。

**3.4 相关性分析**
在PD组中，右侧枕中回脑熵值与SAS得分（r=-0.304，p=0.027）和SDS得分（r=-0.418，p=0.002）呈显著负相关；左侧颞中回脑熵值与SAS（r=0.430，p=0.001）、SDS（r=0.352，p=0.010）和PHQ-9（r=0.491，p<0.001）得分呈正相关，并与MoCA抽象维度得分相关（r=0.286，p=0.038）。右侧梭状回与右侧枕中回之间的功能连接值与MMSE量表的定向（r=0.290，p=0.035）和结构能力（r=0.274，p=0.047）得分呈显著正相关。此外，临床指标相关性显示：左侧尾状核脑熵与转铁蛋白饱和度正相关（r=0.310，p=0.024），与BUN（r=-0.291，p=0.035）和尿酸（r=-0.302，p=0.028）负相关；右侧枕中回脑熵与钙磷乘积负相关（r=-0.292，p=0.034）；左侧颞中回脑熵与肌酐正相关（r=0.300，p=0.029），与极低密度脂蛋白（r=-0.301，p=0.029）和总CCr（r=-0.303，p=0.027）负相关；右侧额中回与右侧枕中回功能连接值与极低密度脂蛋白负相关（r=-0.291，p=0.034）。控制年龄、教育程度和灰质体积后的偏相关分析证实主要关联仍具有统计学意义（图4）。

**讨论与结论**
讨论部分指出，PD患者存在多维度认知障碍，MoCA用于评估整体认知功能，CI患病率为54.7%，与既往研究一致。年龄、教育程度、HbA1c和转铁蛋白饱和度是CI的潜在影响因素。脑熵改变反映PD患者静息态脑功能时间动态变化，右侧枕中回与右侧梭状回、额中回、楔前叶的功能连接减弱，其中楔前叶属于默认模式网络（DMN），额中回属于中央执行网络（CEN），提示PD患者不仅存在视觉相关皮层功能重组，还伴随跨网络功能整合异常。情绪异常与脑功能变化之间存在脑区特异性关联，左侧颞中回脑熵与情绪量表及抽象维度得分相关，提示颞叶功能复杂性异常可能是情绪障碍与抽象认知能力下降的共同神经基础。此外，脑熵/RSFC值与代谢参数（BUN、肌酐、钙磷乘积、HbA1c）的相关性表明，观察到的脑功能改变主要受ESKD及其尿毒症、炎症、代谢紊乱和长期腹膜透析驱动。研究局限性包括单中心横断面设计无法建立因果关系、难以完全排除药物和代谢紊乱的混杂效应、未排除亚临床脑血管病变及早期神经退行性改变、未进行MCI亚组影像比较、样本年龄偏年轻（平均约50岁）不能推广至70岁以上老年患者、未进行顶点水平皮层厚度分析。

**结论**：本研究应用静息态功能磁共振成像探讨PD患者脑熵变化，并进一步分析脑熵改变脑区对应的功能连接变化。PD患者的脑功能异常是ESKD本身、慢性代谢紊乱、尿毒症毒素和长期腹膜透析共同作用的结果，为PD患者认知障碍的发病机制和潜在干预靶点的探索提供了新见解。

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