图论分析揭示原发性痛经患者灰质结构协变网络拓扑属性改变及其与疼痛-情绪调节的关联

摘要

目的 采用磁共振结构成像与图论分析方法，对原发性疼经（PDM）患者的SCN的改变进行系统评估。方法 纳入2021年9月～2022年9月陕西中医药大学31例PDM患者，并纳入同期30例健康者作为健康对照组，在经期第1～3天进行T1高分辨率成像扫描。利用软件包（SPM8）对结构像图像进行预处理，并利用图像分析工具包（GAT）对构建灰质的SCN，并应用图论分析方法对全局和局部网络指标进行计算和对比分析。结果 与对照组相比，PDM患者全局网络指标中的集聚系数（Cp）、局部效率、传递性降低，同配性显示增加，但是与置换检验零假设结果相比，两组差异无统计学意义（P>0.05），全局指标的AUC结果显示，两组之间差异无统计学意义（P>0.05）,PDM患者脑网络整体架构保持相对完整。在局部节点水平，最小密度下的节点指标显示，PDM组标准化后的节点度减低的脑区主要包括左侧楔叶、左侧枕上回、右侧中央后回，节点度升高的脑区包括双侧扣带回中部、右侧额中回。节点介数减低的脑区主要包括左侧岛盖部额下回，升高的脑区包括左侧小脑、扣带回及嗅皮层。Cp减低的脑区为左侧小脑，升高的脑区为左侧中央后回，两组之间的差异均具有统计学意义（P<0.05），但经FDR校正后，两组间的差异无统计学意义（P>0.05）。标准化后节点指标的AUC结果显示，PDM组的节点度增高的脑区包括双侧扣带回、左侧嗅皮层、右侧海马旁回，节点度减低的脑区包括左侧楔叶、左侧枕中回、左侧枕上回、右侧中央后回。节点介数增高的脑区包括左侧扣带回中部、左侧嗅皮层、右侧海马旁回及右侧中央前回，减低的脑区为左侧眶部额下回、右侧眶部额中回、右侧岛叶。Cp升高的脑区包括右侧眶部额中回，减低的脑区包括左侧枕中回、右侧枕上回。局部效率在右侧眶部额中回高于对照组，在右侧枕上回低于对照组，两组之间的差异具有统计学意义（P<0.05）。基于目标的网络攻击及随机网络攻击分析结果显示，两组在攻击节点后的剩余网络指标（最大成分）差异无统计学意义（P>0.05）。基于目标的网络攻击和随机网络攻击的AUC结果显示，两组在剩余网络指标之间的差异无统计学意义（P>0.05）。结论 PDM患者SCN的全局和节点指标存在改变且主要涉及疼痛处理及情绪调节相关脑区，可能参与痛经症状形成，虽脑网络整体稳定性未受显著影响，但这些拓扑属性改变为PDM的中枢机制提供了重要影像学证据，可为临床诊断中识别PDM潜在中枢标志物（如右侧眶部额中回局部效率）提供参考，也为开发靶向疼痛相关脑区的神经调控治疗策略提供新思路。

关键词

原发性痛经 / 结构协变网络 / 图论分析 / 磁共振成像