《Neurology》：Brainstem Respiratory Center Dysfunction in Persons With Epilepsy: An fMRI Study
编辑推荐：
本研究通过功能性磁共振成像（fMRI）技术，首次系统揭示癫痫患者（PWE）在执行自主屏气（BH）任务时脑干呼吸中枢激活程度显著降低，并发现其与楔形核（expiratory BH）和中缝背核（inspiratory BH）功能异常相关。该发现为阐释癫痫猝死（SUDEP）的呼吸机制提供了新证据，提示BH-fMRI可作为潜在生物标志物应用于临床风险分层。
研究背景与目的
癫痫猝死（SUDEP）是癫痫患者的主要死亡原因之一，其发生与发作后呼吸暂停导致的生理性呼吸反射丧失密切相关。既往尸检研究已在脑干呼吸中枢发现结构和生化异常，但关于癫痫患者（PWE）脑干呼吸中枢对自主屏气（BH）的反应是否存在异常尚不明确。本研究采用功能性磁共振成像（fMRI）结合BH任务，旨在探究PWE脑干呼吸中枢的功能状态，为SUDEP的病理生理机制提供新的影像学证据。
研究方法
研究共纳入31例成人PWE（平均年龄34.0±11.6岁，51.6%为女性）和21例年龄、性别匹配的健康对照（平均年龄32.8±9.9岁，52.4%为女性）。所有参与者均完成自主吸气和呼气屏气（BH）任务，同时记录呼吸频率、血氧饱和度（SpO2）以及呼气末O2和CO2（ETCO2）水平。fMRI数据采用标准一般线性模型（GLM）进行分析，并针对预定义的13个脑干感兴趣区（ROI）进行种子点-体素（SBC）和ROI-ROI（RRC）功能连接分析。数据处理过程中严格控制了呼吸、心电信号以及ETCO2波动对血氧水平依赖（BOLD）信号的干扰。
行为与生理结果
PWE在吸气BH持续时间（32.1±13.6秒）显著短于对照组（46.1±19.2秒，p=0.003），而呼气BH持续时间两组无显著差异。在吸气BH期间，PWE的SpO2下降幅度（-1.8%±0.8）显著大于对照组（-0.9%±0.8，p<0.001），提示PWE对低氧的耐受性较差。ETCO2升高水平在两组间无显著差异。
脑干激活模式
组间比较显示，PWE在呼气BH和吸气BH任务中脑干激活程度均显著低于对照组（呼气BH：Cohen d=1.43，p=0.005；吸气BH：Cohen d=1.31，p=0.006）。具体而言，呼气BH时PWE激活减弱区域主要位于中脑-脑桥腹尾侧区，涵盖楔形核；吸气BH时激活减弱则集中在中缝背核。在个体水平分析中，35%的PWE在呼气BH任务中表现出显著低于对照组的脑干激活，而对照组无一例异常。
功能连接分析
静息态及BH任务期间，PWE表现出脑干-皮层功能连接减弱。在呼气BH条件下，PWE的蓝斑（Locus Coeruleus）、内侧臂旁核等脑干核团与海马旁回、杏仁核及前额叶皮层的连接强度显著降低。中缝背核与双侧前额叶、顶叶皮层的连接也广泛减弱。这些结果提示PWE存在脑干与高级皮层之间信息整合功能的障碍。
讨论与意义
本研究首次通过BH-fMRI范式揭示PWE存在脑干呼吸中枢功能异常，表现为关键核团（如楔形核、中缝背核）激活不足及脑干-皮层连接减弱。这些异常可能与癫痫患者对低氧和高碳酸血症的异常反应有关，进而增加SUDEP风险。值得注意的是，35%的PWE在个体水平上可检测到脑干激活异常，表明BH-fMRI具备转化为临床生物标志物的潜力。未来需在更大样本中验证该发现，并进一步探索其与SUEP的直接关联。
研究局限性
需指出的是，脑干fMRI研究仍面临空间分辨率有限、血管伪影干扰等挑战。尽管本研究通过个体空间分析、时间飞行血管成像（TOF）等技术尽可能排除干扰，核团定位仍存在一定不确定性。此外，样本量较小及患者异质性可能影响统计效力。
结论
本研究证实部分PWE存在脑干呼吸中枢功能异常，BH-fMRI可作为无创工具用于评估其呼吸控制功能。该发现为理解SUDEP机制提供了重要线索，并为未来开发针对性的风险评估方案奠定了理论基础。
