基于fNIRS的颈椎病性脊髓病患者静息态脑功能连接改变研究

《Acta Neurochirurgica》：Alterations in resting-state brain connectivity in patients with cervical spondylotic myelopathy: an fNIRS study

本研究针对颈椎病性脊髓病(CSM)患者脑功能网络改变机制不清的问题，采用功能性近红外光谱(fNIRS)技术开展静息态功能连接(rsFC)研究。结果发现CSM患者存在次级体感皮层与运动前区/体感联合皮层连接增强，以及右枕叶与双侧前额叶（特别是右背外侧前额叶皮层(DLPFC)）的显著高连接。这些特征性连接改变与握力(r=-0.907)和病程显著相关，为CSM的神经病理机制提供了新见解，并为疾病监测提供了量化生物标志物。

　　

当我们的颈椎出现问题时，影响的不仅仅是脖子本身的疼痛不适。颈椎病性脊髓病(CSM)作为一种常见的脊髓功能障碍性疾病，其影响可远达我们的大脑。随着病程进展，患者不仅会出现步态不稳、肌肉无力等运动障碍，还可能伴随一系列难以解释的感知觉异常。传统观点多聚焦于脊髓受压的局部病理改变，但越来越多的证据表明，大脑皮层可能也扮演着关键角色。然而，由于磁共振检查的诸多限制（如噪音大、需要长时间保持固定姿势），CSM患者的大脑功能研究一直面临挑战。

正是在这一背景下，张奇及其合作团队在《Acta Neurochirurgica》上发表了一项创新性研究，首次利用功能性近红外光谱(fNIRS)这一便携、抗干扰性强的脑功能成像技术，深入探索了CSM患者静息状态下大脑功能连接的特征性改变。fNIRS通过检测大脑皮层血氧浓度的变化来反映神经活动，特别适合像CSM这样可能伴有颈部不适、难以耐受传统磁共振检查的患者群体。

研究人员招募了15名CSM患者和15名年龄、性别、教育程度匹配的健康对照者。所有参与者均接受了临床评估（包括JOA评分、VAS疼痛评分、NDI功能障碍指数和握力测试）以及fNIRS静息态数据采集。fNIRS设备通过38个光源和24个探测器形成了63个通道，覆盖了前额叶、顶叶和枕叶皮层。数据采集后，经过光学密度转换、运动伪影校正、带通滤波(0.01-0.1 Hz)和血红蛋白浓度转换等预处理步骤，计算了各通道时间序列之间的皮尔逊相关系数，构建功能连接矩阵，并进行组间统计比较。

3.1. 人口统计学和临床特征

两组在年龄、性别和利手性上均无显著差异，但CSM组的握力显著低于健康对照组(30.48±6.34 kg vs 44.71±4.51 kg, p<0.001)，证实了CSM患者存在明显的运动功能损害。

3.2. 改变的功能连接

在总血红蛋白(HbT)水平上，CSM患者表现出额眼区(FEF)与缘上回(SMG)之间的连接显著增强(CSM:0.77220±0.09584 vs HC:0.600266±0.141879)。更为重要的是，在脱氧血红蛋白(HbR)水平上，CSM患者的右枕叶与双侧前额叶皮层存在广泛的高连接现象，其中与右背外侧前额叶皮层(DLPFC)的连接增强最为显著(CSM:0.26741±0.11123 vs HC:0.02533±0.13632)。

3.3. 临床相关性

相关性分析揭示了一个关键发现：右DLPFC-枕叶的HbR连接强度与患者的握力呈强负相关(r=-0.907, p<0.001)，同时与病程呈正相关(r=0.834, p<0.001)。敏感性分析证实了这一结果的稳健性。

本研究首次通过fNIRS技术揭示了CSM患者特征性的脑功能网络重组模式。观察到的FEF-SMG连接增强可能反映了“去传入可塑性”机制，即感觉输入缺失驱动了替代通路的代偿性强化。而前额叶-枕叶之间的高连接，则可能代表了CSM患者为代偿本体感觉输入不足而增强的视觉-认知整合策略。

特别值得注意的是，这些功能连接改变在老龄化CSM人群（平均年龄约55岁）中可能并非最优的适应性重组，而更可能是一种代谢成本高昂的、效率较低的代偿努力。HbT和HbR所揭示的不同连接模式提供了对神经血管和代谢基础的细致观察：HbT增加暗示了支持新功能通路的血管和突触重塑过程，而HbR的高连接则指示了更为代谢需求旺盛的状态。

这些发现具有重要的临床转化价值。fNIRS提供的量化连接特征有望成为CSM的客观生物标志物，用于辅助诊断、疾病进展监测和治疗效果评估。特别是右DLPFC-枕叶连接与临床指标的强相关性，强调了其在预测疾病严重性和预后方面的潜在价值。

总之，这项研究不仅深化了我们对CSM中枢神经机制的理解，更重要的是开辟了一条利用fNIRS这一患者友好型技术进行脑功能评估的新途径。随着进一步的研究验证，这些脑连接特征有望在CSM的临床管理实践中发挥重要作用，为实现个体化治疗和康复提供科学依据。