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庞冬清廖利民王越
作者单位
首都医科大学康复医学院中国康复医院泌尿外科，北京
引用本刊
庞冬清，廖利民，王越.基于rs-fNIRS同步尿动力学监测的OAB患者前额叶内部功能连接研究[J].中华泌尿外科杂志，，42（6）：-.
DOI:10./cma.j.cn-0327-.
摘要目的
检测膀胱过度活动症(OAB)患者前额叶皮层(PFC)内部功能连接(FC)的异常情况，探讨OAB的中枢发病机制。
方法
年8—12月采用前瞻性研究方法对OAB患者(OAB组)和同期健康受试者(HC组)进行研究。OAB组纳入标准：符合国际尿控协会(ICS)OAB诊断标准，症状持续时间≥3个月；排除标准：有其他引起下尿路症状的明确原因(如反复泌尿系感染、膀胱结石、膀胱肿瘤、外科手术史、前列腺增生、神经系统疾病等)，尿潴留(残余尿量＞ml)，妊娠或哺乳期，各系统重大疾病(如肿瘤、心脏病、呼吸系统疾病等)，存在认知障碍不能配合者。HC组纳入标准：无下尿路症状，记录3d排尿日记(每次排尿量～ml)，24h排尿量0～ml，24h排尿次数＜8次，夜尿次数≤1次，无漏尿；排除标准：有神经系统及泌尿系统相关疾病，全身各系统重大疾病(如心脏病、肿瘤、糖尿病及呼吸系统疾病)，口服药物或尿路感染引起的膀胱功能障碍，妊娠期或月经期。对所有受试者进行前额静息态近红外光谱脑功能成像(rs-fNIRS)扫描同步尿动力学监测，分别在膀胱空虚状态和强烈尿意/尿动力学检查提示逼尿肌过度活动(DO)时进行两次rs-fNIRS扫描。计算22个通道时间序列之间的Pearson相关系数(r值)做为脑功能连接(FC)值，得到每例受试者的22×22FC矩阵。比较HC组膀胱空虚与强烈尿意时的FC值差异，以及HC组与OAB组FC值的差异。
结果
本研究OAB组纳入7例患者，男1例，女6例；平均年龄(47.6±16.0)岁；均为右利手；受教育年限（11.9±3.2）年；3d排尿日记中24h排尿次数11（9～21）次，次均排尿量（.6±83.4）ml，24h尿失禁次数1（0～5.3）次，24h尿急次数7（4～20）次，残余尿量＜10ml；OABSS10（8～12）分；尿动力检查中初感尿意膀胱容量（.7±52.4）ml，最大膀胱测压容量（.0±93.8）ml，储尿期最大逼尿肌压力32（17～95）cmH2O（1cmH2O=0.kPa）；第2次扫描时尿急程度评分（8.1±0.7）分。HC组纳入13例健康人，男3例，女10例；平均年龄(49.9±9.2)岁；均为右利手；受教育年限（10.4±3.4）年；3d排尿日记中24h排尿次数6（5～7）次，次均排尿量（.5±41.7）ml，24h尿失禁次数0次，24h尿急次数0次，残余尿量＜10ml；OABSS0分；尿动力检查初感尿意膀胱容量（.9±44.1）ml，最大膀胱测压容量（.6±76.5）ml，储尿期最大逼尿肌压力5（2～13）cmH2O；第2次扫描时尿急程度评分（7.9±0.9）分。两组的年龄、性别、教育年限、利手、第2次扫描时尿急程度评分比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。OAB组的OABSS、3d排尿日记参数（排尿次数/24h、尿失禁次数/24h、尿急次数/24h）和储尿期最大逼尿肌压力均显著大于HC组，差异有统计学意义（P＜0.01）。OAB组的次均排尿量、初感尿意膀胱容量和最大膀胱测压容量均显著小于HC组，差异有统计学意义（P＜0.01）。在膀胱充盈至强烈尿意过程中，HC组尿动力学监测显示逼尿肌压力平稳，未出现DO，OAB组6例出现DO。与膀胱空虚状态相比，HC组强烈尿意时PFC内部的FC显著增强的范围涉及5个Brodmann脑区(BA)和13条边，分别为BA9[左侧背外侧前额叶（DLPFC）和右侧DLPFC]、BA10（左侧额极和右侧额极）、BA44（左侧布洛卡区岛盖部）、BA45（左侧三角部）、BA46（左侧DLPFC：）；FC显著减弱的区域涉及3个BA和2条边，分别为BA9（左侧DLPFC）、BA10（左侧额极和右侧额极）、BA46（右侧DLPFC）。膀胱空虚状态下，OAB组和HC组间PFC内部的FC差异无统计学意义(P＞0.05)。强烈尿意状态下，OAB组PFC内部的FC矩阵有显著异常（P＜0.05）。与HC组相比，OAB组PFC内部的FC显著增强的范围涉及4个BA和4条边，分别为BA9（右侧DLPFC和左侧DLPFC）、BA10（右侧额极）、BA45（左侧三角部）、BA46（右侧DLPFC）；FC显著减弱的区域涉及3个BA和4条边，分别为BA9（右侧DLPFC和左侧DLPFC）、BA10（左侧额极）和BA46（左侧DLPFC）。
结论
OAB患者的PFC内部的FC与健康人群相比有显著异常，这可能引起PFC内部功能“协同失调”，导致额叶功能障碍，累及感觉整合、动机驱动、情绪控制以及决策是否排尿等方面，从而导致尿控功能障碍，表现为尿急、尿频甚至急迫性尿失禁等OAB的典型临床症状。
膀胱过度活动症(overactivebladder，OAB)是一组临床症候群，国际尿控协会(InternationalContinenceSociety，ICS)将其定义为尿急，通常伴有尿频和夜尿，伴或不伴急迫性尿失禁，无尿路感染或其他明显的病理改变[1]。OAB患病率高，中国大陆40岁人群中OAB的总患病率为23.9%，其中女性为26.4%，男性为21.4%[2]。OAB严重影响患者的心理健康[3]、生活质量，增加了患者的经济负担。但OAB的发病机制尚不清楚。既往研究多集中于外周神经系统及膀胱逼尿肌本身，对OAB患者中枢大脑皮层的研究较少[4]。随着脑功能成像技术的飞速发展，我们了解到正常排尿过程是受椎管上中枢神经系统控制的，其中前额叶皮层(prefrontalcortex，PFC)被认为起着重要作用[5-7]。既往针对OAB患者的大脑功能性核磁共振(functionalmagneticresonanceimaging，fMRI)研究仅在膀胱空虚状态下探讨了脑功能连接(functionalconnectivity，FC)强度的变化，且没有同步尿动力学监测[8]。但实际上，OAB的症状主要出现在储尿期，对储尿期的尿动力学监测结果提示评估出现逼尿肌过度活动(detrusoroveractivity，DO)时或出现强烈尿意时的脑功能更重要。另外，一项近红外光谱脑功能成像(functionalnear-infraredspectroscopy，fNIRS)研究[9]结果显示，OAB患者PFC的激活较健康人减弱，但该研究未进一步探讨PFC脑区内部的功能整合情况，即FC的改变。FC值是通过计算一对脑区之间血氧水平依赖信号时间序列的相关系数得到的，它反映了脑区之间的协作和大脑的整合功能[10]。年8—12月我们通过基于静息态近红外光谱脑功能成像(restingstate-functionalnear-infraredspectroscopy，rs-fNIRS)同步尿动力学监测数据的FC矩阵分析，探讨OAB患者PFC内部的FC差异，可能有助于理解OAB的中枢发病机制，为大脑靶向治疗提供理论基础。
对象与方法一、纳入标准和排除标准
OAB组纳入标准：符合ICS的OAB诊断标准，以尿急为特征，常伴有尿频和夜尿，伴或不伴急迫性尿失禁，持续时间≥3个月。排除标准：有其他引起下尿路症状的明确原因(如反复泌尿系感染、膀胱结石、膀胱肿瘤、外科手术史、前列腺增生、神经系统疾病等)；尿潴留(残余尿量＞ml)；妊娠或哺乳期；全身各系统重大疾病，如肿瘤、心脏病、呼吸系统疾病等；存在认知障碍不能配合者。
同期健康受试者(healthycontrols，HC)纳入标准：无下尿路症状；记录3d排尿日记，每次排尿量～ml；24h排尿量0～ml；24h排尿次数＜8次，夜尿次数≤1次，无漏尿。排除标准：有神经系统及泌尿系统相关疾病；有全身各系统重大疾病，如心脏病、肿瘤、糖尿病及呼吸系统疾病；口服药物或尿路感染引起的膀胱功能障碍；妊娠期或月经期。
本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则，经中国康复研究中心医学伦理委员会的批准(--1)，所有受试者均签署知情同意书。
二、研究方法
1.临床基线评估：所有受试者记录3d排尿日记，计算其排尿次数/24h、平均排尿量/次、尿失禁次数/24h、尿急次数/24h；记录膀胱过度活动症症状评分(overactivebladdersyndromescore，OABSS)；记录尿动力学检查结果，包括初感尿意膀胱容量、最大膀胱测压容量、储尿期最大逼尿肌压力，以及第2次扫描时尿急程度评分。
2.试验流程：首先，向受试者讲解试验流程细节。让受试者排尿后平躺在尿动力学检查床上休息，使用导尿管导出残余尿。将三腔膀胱测压管和直肠测压管分别插入尿道和直肠，并连接Laborie尿动力学测定仪。然后，给受试者前额配戴fNIRS光极板(图1A)，并调暗房间的灯光，嘱受试者闭眼，保持静止和安静，避免系统思考或入睡。休息5min后，在膀胱空虚状态下进行第1次rs-fNIRS扫描。然后开始进行气体测压导管尿动力学同步监测(图1B)。向受试者膀胱腔内以30ml/min的速度灌注37℃生理盐水，当受试者出现强烈尿意(持续的排空欲望而不害怕漏尿)或尿动力学监测提示出现DO时停止灌注，记录此时的灌注体积即最大膀胱容量，并开始第2次rs-fNIRS扫描。每次扫描时间为2min20s。第2次扫描时用李克特量表(0分=没有尿急，10分=严重尿急)[11]评定尿急程度，以验证受试者的依从性。
3.fNIRS数据采集：使用连续波近红外光谱脑功能成像系统(日本岛津公司)采集受试者PFC血流动力学响应情况。该系统通过光纤同时发射3个波长(、、nm)的近红外光，可到达头皮下2～3cm的大脑皮层。该系统有8个近红外发射光极和8个接收光极，交替排列为2×8的矩阵光极板（图1C），固定于一个有弹性的帽子上。每一对发射和接收光极之间的距离是3cm，共组成22个检测通道。采样频率为10Hz。使用三维数字化仪(美国Patriot公司)采集1～22通道的物理坐标信息，并使用NIRS_SPM软件估计各通道的蒙特利尔神经研究所(MontrealNeurologicalInstitute，MNI)坐标(x，y，z)和其位于Brodmann脑区(Brodmannarea，BA)图谱相应脑区的概率。1～22通道的MNI三维坐标信息见表1。22个通道在前额叶皮层的位置见图1D。
4.fNIRS数据预处理：采用MATLAB工具箱NIRS-KIT(