學會會訊
嚴重頸動脈狹窄除了會增加腦部缺血事件發生之外，多項研究也顯示此類患者會有輕度認知障礙（mild cognitive impairment, MCI）或是併發失智症，甚至在校正患者的高血壓、糖尿病、抽煙…等後，頸動脈狹窄仍是認知障礙的一個獨立危險因子。然而，頸動脈狹窄是如何影響到認知功能呢？目前主流的推測原因，可能和低腦部灌流（hypoperfusion）或是微小栓子（microemboli）有關，只是確切的致病機轉，仍然沒有結論。
“靜息態磁振造影”（resting state fMRI）近年在進行腦退化性疾病的研究上是非常熱門的工具。有別於傳統的任務型fMRI, resting state fMRI不需受試者配合實驗設計情境，直接在放鬆、不特別思考的情況下，進行fMRI掃描，所獲得的資訊被認為是呈現大腦在背景狀態下的“功能性連結”（functional connectivity），再借由疾病者和正常人的connectivity比較，可能可以提早探測出疾病對腦部影響的區域與連結、甚至有助於推測可能的機轉。早先國內已有研究團隊以resting state fMRI針對頸動脈狹窄族群進行研究 [1, 2]，發現和正常受試者相比，頸動脈狹窄患者在某些連結網絡（networks），包含：default mode network, dorsal attention network, sensorimotor network確實有下降或是不對稱的現象。而本研究則利用另一種resting state fMRI分析之理論：”Graph theory”，分析頸動脈狹窄患者的腦功能性連結，並且配合完整的心智功能評估，以及灌流影像資料（perfusion MRI）的結果，比較彼此之關聯性，希望能了解此一病患族群認知功能下降是否反應在functional connectivity，以及究竟是否為impaired hemodynamics引起。
“Graph theory”圖形理論，早先是在研究社會科學上所使用，其最著名之一的“小世界理論”（small-worldness）即是認為，世界上任意看似無關的兩個人之間，都可以透過最多六個人的聯結而產生關係。把Graph theory應用在resting state fMRI分析上，是把每一個功能性腦區想成一個“結點（node）”，而結點彼此之間各自有親疏遠近，透過不同的功能性連結，產生了”graph” 。依照不同的計算連接方式，呈現出各種graph的風貌，於是有了許多用以分析聯結情況的“參數”[3]。這個理論目前在腦部疾病的應用尚不多，好處是這樣的分析方式可以同時觀察到“全腦”的聯結，而不是特定腦區或網絡。
我們收集了27位單側內頸動脈狹窄（NASCET criteris, >60%）的患者，以及20位年齡/性別相符的正常對照組。進行完整心智評估，以及MRI掃描（包含FLAIR, perfusion, resting state fMRI）。在基本評估方面，發現病患組雖然在平均MMSE和正常人並沒有差別，但是他們的各個細項心智功能表現普遍較差，尤其是評估整體智能的current intellectual ability，以及verbal and visual memory。此外，病患組的white matter lesions明顯較多。以上，大致上都和其他大型研究結果相符。而病患組的腦部灌流情形，perfusion MRI data顯示雖然在CBF（cerebral blood flow）上並無兩側腦的差別，但是Tmax和TTP（time-to-peak）在患側（狹窄側）半腦皆明顯延長，代表病患確實已有 hemodynamic compromise情形。
接著我們以graph theory分析受試者的腦功能性連結，本實驗採用的是全腦90個功能性腦區（即：90 nodes）。首先，我們利用幾個可以觀察半腦（single hemisphere）內聯結的參數，計算出受試者各自左右半腦45個結點的聯結。有趣的是：病患組的“患側半腦”幾乎在每一項聯結參數皆顯著低於正常人，但是他們的“非患側半腦”的聯結表現，卻與正常人無異。這種兩側半腦明顯差異的現象，呼應了他們hemodynamics的兩側半腦差異，似乎暗示了此類病患，腦功能聯結的下降，來自於他們因頸動脈狹窄而造成的血流狀態不佳（hemodynamic compromise）。其次，我們使用全部共9個graph 參數進行全腦聯結分析。發現以全腦參數來看，病患組和正常受試者並無比較出顯著差異。比對前一段的半腦分析結果，此類病患的decreased functional connectivity有集中在hemisphere of stenotic side的現象。
雖然全腦的九個參數皆無直接在病患組顯出差異，但是當我們和受試者的心智功能結果比對時，觀察到在頸動脈狹窄族群，有幾個Graph參數和他們的verbal & visual memory認知功能表現呈現高度相關（正常受試者則沒有這種相關性）。有相關的參數主要是：“global efficiency”，和verbal/visual memory呈現高度正相關，而“path length”與“modularity”呈現高度負相關。“global efficiency”代表的是一個完整網絡整體聯繫的能力，此一聯結能力愈高，記憶分數愈好; “path length”指的是任兩個腦區之間聯繫的所需最短距離，“modularity”代表幾個相近腦區節點形成緊密小圈圈，這兩個參數數值愈高，記憶表現愈差。這種只有在病患族群才發現的相關性表現，呈現出幾個具有代表性以及預測性的參數，或許可應用作為研究認知功能障礙患者的工具。
綜合以上發現，我們認為，單側頸動脈狹窄患者的功能性連結缺損，主要集中在他們狹窄側的大腦半球，可能是腦血流狀態不佳（compromised hemodynamics）的直接影響。而特定的Graph參數，和此類患者的認知功能變化有高度相關，或可應用為相關研究的指標。當然本研究仍需要更多患者數來進一步印證結果。
參考文獻
