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目的采用静息态功能磁共振成像(Resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)技术,通过基于图论的复杂脑网络分析理论构建全脑二值化功能网络,探讨2型糖尿病(Type 2 diabetesmellitus,T2DM)患者脑功能网络的拓扑属性改变及其与空腹血糖(Fasting blood glucose,FBG)、糖化血红蛋白(Glycosylated hemoglobin Ale,HbAlc)、认知功能量表之间的潜在关系,进而探究rs-fMRI技术在T2DM患者中的应用价值及认知功能改变的可能机制,为临床诊疗提供客观的影像学依据。材料与方法搜集2017年4月-2017年11月就诊于广州中医药大学第一附属医院的T2DM组患者30例(男女比例为18:12,年龄51.77±1.42岁),并选取与T2DM组年龄、性别、受教育程度及利手相匹配的健康对照(Healthy controls,HC)组30例(男女比例为18:12,年龄48.87±0.98岁)。所有被试者均完成蒙特利尔认知功能评估量表(Montreal cognitive assessment-B,MoCA-B)、听觉词语学习测验(Auditory verbal learning test,AVLT)、连线测验 A(Trail making test-A,TMT-A)、连线测验 B(Trail making-B,TMT-B)、数字广度测验(Digit span test,DST)、Grooved Pegboard 测验及画钟测验(Clock drawing test,CDT)等认知功能量表测试,并配合完成常规MRI、rs-fMRI及高分辨率3D-T1WI全脑结构像扫描。运用脑功能分析软件包对rs-fMRI数据进行预处理,并构建全脑二值化功能网络矩阵,进而基于图论的复杂脑网络分析理论计算拓扑属性指标,包括(1)整体拓扑属性指标:聚类系数Cp、标准化聚类系数Y、特征性最短路径长度Lp、标准化特征性最短路径长度λ、小世界指数o、整体效率Eglob及局部效率Eloc;(2)局部拓扑属性指标:节点度、节点效率、节点介数。选取合适的统计分析方法,比较T2DM组与HC组人口学资料、生化检查结果及认知功能量表的组间差异;以性别、年龄、受教育程度及BMI作为协变量,比较两组整体、局部拓扑属性指标的组间差异,并进一步与临床资料及认知功能做相关分析;p<0.05认为有统计学意义。结果1.T2DM组与HC组的性别、年龄、受教育程度、BMI、AVLT短时延迟回忆、长时延迟回忆及再认、TMT-B、DST及CDT得分均无统计学差异(p>0.05);T2DM组收缩压(p=0.013)、舒张压(p=0.035)均高于HC组。T2DM组MoCA(p=0.010)及 AVLT 即刻回忆得分(p=0.016)均低于 HC 组,TMT-A(p=0.018)、Grooved Pegboard-R(p=0.009)及 Grooved Pegboard-L(p=0.025)耗时均高于HC 组。T2DM 组病程为(5.04±4.46)年,FBG 为(8.62±3.44)mmol/L,HbAlc为(8.54±2.09)%。2.静息态脑功能网络拓扑属性结果2.1 T2DM组与HC组整体拓扑属性结果:在稀疏度(sparsity,Sp)为0.05~0.50,步长0.01范围内,相对于随机网络,T2DM组与HC组的静息态脑功能网络具有较大的聚类系数(γ>1)及相似的最短路径长度(λ≈1)且小世界指数σ>1,即两组的静息态脑功能网络均具有小世界特性。但与HC组相比,在0.05≤Sp≤0.5 范围内,T2DM 组γ值(t=2.412,p=0.019)、σ值(t=2.197,p=0.032)、Eloc值(t=2.180,p=0.034)显著升高;而λ、Cp、Lp、Eglob HC 组相似(P>0.05)。2.2T2DM组与HC组的局部属性结果:与HC组相比,T2DM组共有27个脑区的至少一个节点属性发生了改变,表现为右侧中央前回、右侧辅助运动区、右侧眶内额上回、右侧楔叶、左侧背外侧额上回、左侧内侧额上回、左侧杏仁核、左侧扣带回中部、左侧缘上回、双侧舌回、枕上回及枕中回的节点属性降低,右侧直回、右侧扣带回前部、右侧扣带回后部、左侧角回、双侧尾状核、小脑半球3区及小脑脚1区、小脑蚓部12区及小脑蚓部3区的节点属性增高。3.T2DM组差异网络拓扑属性指标与认知功能量表之间的相关性分析T2DM组MoCA得分与右侧直回的节点度(r=0.400,p=0.043)及节点效率(r=0.452,p=0.021)呈正相关;AVLT即刻回忆得分与左侧杏仁核的节点介数呈正相关(r=0.457,p=0.019);AVLT短时延迟回忆得分与右侧小脑半球3区的节点度呈正相关(r=0.431,p=0.028);Grooved Pegboard-R耗时与右侧枕中回的节点介数呈负相关(r=-0.461,p=0.018);Grooved Pegboard-L耗时与右侧枕中回的节点介数呈负相关(r=-0.436,p=0.026)。4.T2DM组FBG、HbA1c与差异网络拓扑属性指标之间的相关性分析FBG与左侧枕中回的节点度呈正相关(r=0.422,p=0.023);HbA1c与左侧枕上回的节点度(r=0.372,p=0.043)、左侧枕中回的节点度(r=0.382,p=0.037)呈正相关,与右侧扣带回后部的节点介数(r=-0.388,p=0.034)呈负相关。5.T2DM组FBG、HbA1c与认知功能量表之间的相关性分析HbA1c与AVLT-即刻记忆得分(r=-0.458,p=0.019)呈负相关,与其他认知功能量表之间均无明显相关性(p>0.05)。空腹血糖与各量表间无明显相关性(p>0.05)。结论1、常规MRI表现阴性的T2DM患者的静息态脑功能网络拓扑属性较正常人发生了改变,表明T2DM是导致脑功能损害的重要因素,进一步说明rs-fMRI技术及基于图论的复杂脑网络分析理论可作为研究T2DM患者脑功能改变的有效手段;2、T2DM患者的枕叶视觉皮层、前额叶、左侧扣带回中部等重要脑区的节点属性降低,而右侧扣带回前后部、双侧尾状核、小脑等脑区的节点属性增高及γ、σ、Eloc。等整体属性升高,提示T2DM患者的视觉中枢、默认网络、高级认知控制网络及小脑等脑区的脑功能活动异常,但也存在某种代偿机制以缓解脑功能的损害;3、T2DM患者的整体认知功能、记忆力、注意力及执行功能较对照组减低,并与部分重要脑区的局部拓扑属性指标存在相关性,在一定程度上解释了T2DM患者发生认知功能障碍的可能机制;4、HbA1c与部分脑区的局部拓扑属性指标、AVLT-即刻记忆存在相关性,说明HbA1c水平对脑功能及认知功能存在较大影响,提示在日后的临床诊疗及预后评估中,控制及监测HbA1c水平具有重大意义;5、T2DM病因复杂,混杂影响因素较多,发病机制尚不清楚,rs-fMRI技术结合基于图论的复杂脑网络分析理论为2型糖尿病脑病的研究提供了新的视角,但其脑网络的拓扑属性改变情况及具体发病机制仍需长期、纵向、大样本并控制多个混杂影响因素的研究。