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为探究颈动脉狭窄（CAS）对脑功能连接（FC）的影响，研究人员用 fNIRS 在血管反应性测试中评估 44 例 CAS 患者和 20 例对照者的 FC。结果显示，FC 受任务影响，且与 CAS 严重程度相关。该研究为 CAS 诊疗提供新思路。
在医学领域，颈动脉狭窄（Carotid Artery Stenosis，CAS）一直是个备受关注的问题。CAS 是指由于动脉内膜粥样硬化增厚，导致血管管腔变窄。约三分之二的 CAS 患者病情发展缓慢且无症状，而其余患者可能出现症状性并发症。CAS 会引发脑血流动力学改变，影响脑灌注和脑自动调节功能，还与认知和运动障碍相关，严重影响患者生活质量。比如，有研究表明，颈动脉高度狭窄（≥70%）的个体患痴呆的可能性比无颈动脉疾病的人高出两到三倍 。
目前，虽然颈动脉血运重建术可改善 CAS 患者的功能缺陷，但对 CAS 相关神经退行性变的病理生理学了解仍不足。而且，开发能准确识别哪些患者最能从血运重建或其他疗法中获益的非侵入性新技术至关重要，尤其是对于无症状患者。以往研究多采用功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）来研究 CAS 对大脑功能连接（Functional Connectivity，FC）的影响，虽有成果，但 fMRI 成本高，在一些临床场景中难以广泛应用。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项研究，旨在探究 CAS 患者大脑不同区域血流动力学波动的时空关系，以及 CAS 对 FC 模式的影响。该研究成果发表在《Brain Organoid and Systems Neuroscience Journal》上，为深入理解 CAS 的病理机制提供了新视角，也为临床诊断和治疗提供了重要参考。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 样本选取：选取 50 例确诊为 CAS 的患者和 20 例年龄匹配的对照者，通过颈动脉超声、CT 血管造影或数字动脉造影确诊并对狭窄程度进行分类，最终 44 例患者纳入分析。
- 数据采集：使用功能性近红外光谱技术（Functional Near-Infrared Spectroscopy，fNIRS）在静息状态和血管反应性任务（屏气任务）中采集数据，采样频率为 8.2Hz。
- 数据分析：用自定义 MATLAB 脚本对数据进行预处理和分析，计算不同区域总血红蛋白（Total Hemoglobin，HbT）浓度变化，通过计算皮尔逊相关系数分析 FC，并计算网络拓扑属性。
下面来看看具体的研究结果：
- 血管反应性测试对对照组功能连接的影响：在对照组中，主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）有效去除系统生理波动后，静息态功能连接（Resting-State Functional Connectivity，rsFC）呈现出文献中预期的网络行为。屏气任务时的 FC 反映了任务特异性血流动力学活动和系统生理贡献的组合，与未经过 PCA 滤波的 rsFC 网络相似，但在特定阈值范围内，屏气任务网络的连接性更低、模块性更高，表明任务诱导的变化破坏或抑制了静息状态下的全局连接模式。
- 功能连接随 CAS 严重程度增加而降低：在屏气任务中，轻度 CAS 患者（第 1 组）的 FC 网络与对照组相似。随着 CAS 严重程度增加，大脑各区域的连接性逐渐下降。第 2 组患者的半球间连接减少，网络的度密度和聚类系数降低。双侧 CAS 患者（第 3 组和第 4 组）的网络连接性下降更明显，多个区域的连接被破坏，网络的聚类和效率系数降低，表明网络整合性变差。
- 考虑时间延迟可恢复 CAS 患者的功能连接：通过互相关分析发现，考虑适当的时间延迟后，不同 CAS 组 FC 网络属性的差异大多消失。但不同严重程度的 CAS 组达到与对照组相似网络属性所需的延迟时间不同，且即使全局网络属性在考虑延迟后变得可比，局部区域仍存在差异，提示这些区域的网络结构更分散、局部整合性更差。
研究结论和讨论部分指出，该研究证明了使用 fNIRS 研究 CAS 患者 FC 网络的可行性。FC 网络对屏气这一临床相关血管反应性任务有明显响应，且变化对 CAS 严重程度敏感。随着 CAS 严重程度增加，网络的度密度、聚类系数和全局效率逐渐下降，表明网络结构变得更均匀、有序性降低，严重的 CAS 对半球间连接和额叶区域的连接破坏最大。此外，考虑时间延迟后网络结构的恢复，可能与 Willis 环（Circle of Willis，CoW）的代偿作用有关 ，时间延迟可作为 CAS 严重程度的指标和潜在临床生物标志物。
然而，该研究也存在一些局限性。样本量在亚组分层后较小，限制了结果的普遍性；患者亚组异质性高，一些影响脑血管储备的关键因素无法系统分析；研究结果与神经心理学评估或纵向认知结果无直接关联，临床相关性尚不确定。未来需要更大的队列、更均衡的亚组和综合临床指标的研究来验证这些发现，明确 FC 指标作为 CAS 相关认知下降生物标志物的价值。总体而言，这项研究为 CAS 的研究和临床评估提供了新的方向和方法，推动了该领域的发展。
