随着人民生活水平的提高以及生活方式的改变，儿童肥胖率正在以惊人的速度增长^[1]。《中国健康与营养调查》显示，1993—2015年，我国7~15岁儿童肥胖率已接近20%^[2]。肥胖易引起高血压、高血脂、2型糖尿病、脂肪肝等相关并发症，从而导致儿童代谢综合征（metobolic syndrom，MS）^[3]，并有进一步延续到成年期甚至老年期的风险^[4]。静息态功能磁共振（resting state functional MRI，rs⁃fMRI）是通过改变血氧水平依赖（blood oxygen level depend，BOLD） 产生的信号变化来反映大脑特定区域的功能活动，具体方法有局部一致性（regional homogeneity， ReHo）。ReHo在神经影像学中被广泛应用，对检测静息状态下脑区局部活动具有独特的优势，可早期发现患者脑功能的改变^[5]。以往研究更多关注于成年或老年肥胖患者，而学龄期是体力与脑力快速发展的重要时期，具有生长发育的特殊性。故本研究将基于ReHo来分析静息状态下肥胖儿童的局部脑功能变化，旨在为临床不同程度的肥胖儿童选择个体化治疗提供影像学依据。

1 对象和方法

1.1 对象

选取 2023 年 6—12 月在南京医科大学附属儿童医院肥胖专科就诊的儿童，年龄7~15岁，其中单纯性肥胖（obesity，OB）儿童 35 例，肥胖伴 MS 儿童 20 例，对照性别、年龄招募正常体重的健康对照 （healthy control，HC）儿童24例。

肥胖的诊断标准：①符合《中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数分类标准》^[6]，体重指数（body mass index，BMI）≥95 百分位数（P95）； ②近1个月内未主动采取减肥措施者。

MS 的诊断依据^[7]：凡符合下列 5 项指标中的 3 项及以上者诊断为 MS。①中心性肥胖：腰围≥90百分位数（P90）为必备条件；②高血压：收缩压（systolic blood pressure，SBP）或舒张压（diastolic bloodpressure，DBP）≥P95；③甘油三酯（triglycerdes， TG）≥1.47 mmol/L；④高密度脂蛋白胆固醇（high ⁃ density lipoprotein cholesterol，HDL ⁃C）<1.03 mmol/L 或低密度脂蛋白胆固醇（low ⁃ density lipoprotein cholesterol，LDL ⁃ C）≥3.76 mmol/L；⑤ 空腹血糖 （fasting plasma glucose，FPG）≥5.6 mmol/L 或已被诊断为2型糖尿病。

排除标准：①发育异常、慢性疾病史及重大疾病史；②伴明显情绪障碍或精神疾病史者；③有磁共振扫描禁忌证者。本研究由本院伦理委员会批准 （编号：202402011⁃1），并取得所有被试者及其监护人签署的知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 磁共振检查

采用 Philips Ingenia3.0TMR 扫描仪，16 通道头线圈。扫描时用棉垫固定头部，以耳塞降低噪音，嘱被试者整个扫描过程中安静闭眼，保持清醒。选用正中矢状位前后联合的连线作为扫描定位线。扫描序列：常规结构扫描 T2WI 及 T2⁃FLAIR 序列用于排除脑实质有器质性病变者，再行矢状位 3D⁃T1WI 及 BOLD 序列采集 rs⁃fMRI 数据。具体扫描参数包括 ① 3D ⁃ T1WI：重复时间（repetition time，TR）7.9 ms，回波时间（echo time，TE）3.1 ms，视野（field of view，FOV）200 mm × 200 mm，矩阵 256×256，翻转角 8°，层厚 1 mm，扫描时间 4 min； ②BOLD⁃fMRI：采用梯度平面回波序列，TR 2 000 ms， TE 30 ms，FOV 200 mm×200 mm，矩阵128×128，翻转角90°，层厚 4 mm，层数 36，扫描时间 8 min，共采集 240个时间点。

1.2.2 rs⁃fMRI数据预处理

应用基于Matlab2022平台的SPM12和DPARSFA 软件包对图像数据进行预处理，具体步骤如下： ①将 DICOM 图像格式转化为 NIFITI 格式，并使用 MRIcroGL 查看图像质量；②删除前 10 个时间点； ③时间层校正；④头动校正：排除头部平移>2 mm 和旋转角度>2°的数据；⑤应用回波平面成像模板进行空间标准化；⑥去线性趋势；⑦回归噪声协变量：去除白质信号、脑脊液信号、24个头动噪声信号等；⑧带通滤波处理。

1.2.3 ReHo

对没有经过平滑处理的滤波后数据进行 Reho 分析，将每个体素的肯德尔和谐系数（Kendall’s coefficient of concordance，KCC）值减去全脑所有体素的均值除以标准差，完成数据标准化处理再对 ReHo值进行空间平滑，平滑核为6 mm×6 mm×6 mm，获得szReHo（smooth z⁃score ReHo）进行统计分析。

1.3 统计学方法

基于 SPSS22.0 统计软件，分析各组人口学资料及临床数据，性别差异采用卡方检验，计量资料采用均数 ± 标准差（$\stackrel{-}{x}\pm s$）描述，经 Kolmogorov ⁃ Smirnov 检验，各变量均呈正态或近似正态分布，而后进行单因素方差分析。对各组 ReHo 值基于体素进行方差分析，以年龄、性别和头动参数为协变量，计算差异性脑区，使用团块水平与体素水平的 FWE（family⁃wise error）校正。统计阈值设为：体素水平 P <0.001，团块水平 P <0.05，团块大小>20 体素。对差异性脑区的 ReHo 值与临床资料进行 Pearson 相关分析。P <0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 组间人口资料学及临床资料比较

3组间性别、年龄及FPG差异无统计学意义（P >0.05）。与HC组比较，OB组及MS组TG、血清总胆固醇（total cholesterol，TC）、丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（aspar⁃ tate aminotransferase，AST）、空腹胰岛素（fasting insulin，FINS）均显著升高，而BMI、DBP、SBP、HDL⁃C 在各组间差异均有统计学意义（P <0.05，表1）。

Compared with HC group，^* P <0.05；compared with OB group，^# P <0.05.

2.2 组间全脑ReHo值分析

方差分析结果显示，HC组、OB组及MS组在右侧梭状回、左侧颞下回、右内侧额上回和左背外侧额上回的ReHo值差异具有统计学意义（P <0.05），差异脑区的位置分布见表2、图1。

采用 Tukey 检验对差异性脑区 ReHo 值进行组间两两对比，结果显示，与 HC 组相比，OB 组及 MS 组的右侧梭状回和左侧颞下回 ReHo 值明显上升，右内侧额上回和左背外侧额上回 ReHo 值明显降低；与OB组相比，MS组的左背外侧额上回ReHo值降低（图2）。

2.3 差异性脑区ReHo值与临床资料的相关性

相关分析结果显示，右侧梭状回 ReHo 值与 BMI、SBP 呈正相关，左侧颞下回 ReHo 值与 BMI、SBP、ALT、AST呈正相关，右内侧额上回ReHo 值与 BMI 呈负相关，左背外侧额上回 ReHo 值与 BMI、 ALT、AST呈负相关（表3）。

3 讨论

由于具有非侵入性和高空间分辨率等优势，fMRI已经广泛应用于研究脑功能的基本变化及精神疾病的发病机制^[8]。静息态MRI成像主要专注于测量 BOLD 信号中的自发活动，能量消耗要远高于任务态，可以捕捉到更多的大脑趋势^[9]。由于该方式不需要任务态中受试者的主动配合，更加适合于儿童，且 ReHo用来描述相邻体素区域活动步调的一致性，可以间接反映局部脑区神经元活动的同步程度^[10]。

本研究发现，OB组及MS组右侧梭状回及左侧颞下回ReHo值升高，且与BMI值呈正相关，提示该脑区局部神经元同步程度增强。梭状回是视觉通路上的重要节点，而颞下回参与更高级的视觉加工及认知功能^[11]。当肥胖儿童在面对美食诱惑时，视觉皮层会异常兴奋，所以当肥胖儿童面临饮食享乐 （近端行为）与维持体重（远端目标）的冲突时，冲动想法大于控制能力，常会为了近端行为而放弃远端目标^[12]，导致暴饮暴食，体重增加，这一过程类似于成瘾行为的中枢病理特征^[13]。有学者为肥胖患者制定针对性的运动规划，通过训练视觉处理，重复刺激视觉依赖和本体感觉，提高患者的注意水平及反应水平，从而达到控制饮食的目的^[14]。

本研究还显示，OB组及MS组的左背外侧额上回及右内侧额上回 ReHo 值异常降低，且与 BMI 值呈正相关，可提示肥胖儿童该脑区的神经元活动不协调或连接中断^[15]。前额叶支持最高级别的认知活动，额上回与工作记忆任务中的执行功能相关，是参与食欲渴求、进食抑制及调节奖赏环路的关键脑区^[16]。肥胖儿童存在额叶损伤，可能与认知功能受损和情绪调节障碍有关，从而调节食物摄入的能力降低^[17]。当正常体重的人食欲得到满足后，与食物相关的信息会迅速去激活，而肥胖患者的去激活能力迟缓，所以他们很可能在饱腹状态下继续进食。另外，MS 组相较于 OB 组的左背外侧额上回 ReHo值降低，猜测该脑区的活动异常与儿童的肥胖程度紧密相关，肥胖伴有MS儿童的额叶代谢减弱，额上回功能同步性紊乱，执行控制能力受损。当奖励机制与抑制控制之间存在对抗关系时，肥胖伴有MS 儿童可能更难控制自己的行为，而做出冲动反应。

既往研究表明肥胖儿童体内存在一定程度的胰岛素抵抗及肝、肾功能代谢异常^[18]。本研究提取差异性脑区的 ReHo 值与临床资料进行相关性比较，发现左背外侧额上回ReHo 值随ALT、AST的增加而降低。综合所有结果分析：与OB组相比，MS组在该脑区ReHo值减低，而ALT、AST增高，故MS组在左背外侧额上回的ReHo值与ALT、AST呈显著负相关。在评估肥胖儿童肝功能损伤方面，ALT、AST 比其他酐酶指标更有特异性，儿童肥胖程度与肝、肾受损的严重程度有关^[19]。此外，左侧颞下回ReHo 值除与ALT、AST均呈正相关外，和SBP也呈正相关，肥胖是高血压的独立危险因素^[20]，但高血压的患病机制比较复杂，作为肥胖的诊断指标敏感度和特异性一般^[21]。故当ALT、AST指标出现异常时，左背外侧额上回的 ReHo 最为敏感，进一步证实了该脑区在肥胖伴有MS儿童中枢病理变化中的重要作用。

本研究还存在一些局限性，样本量偏小，且算法单一，未来将继续扩大样本量，并对肥胖儿童进行纵向追踪，采用多模态算法，着重分析OB组和MS 组之间的差异性，以及经过干预或治疗后脑功能的变化趋势。

综上，本研究对比了单纯性肥胖儿童、肥胖伴有MS儿童与健康儿童大脑ReHo的差异，发现肥胖儿童右侧梭状回、左侧颞下回、右内侧额上回及左背外侧额上回活动异常，其中左背外侧额上回是肥胖伴有MS的特异性脑区。儿童MS一般症状较轻，重点在预防，但如不及时干预或可导致心血管疾病及2型糖尿病，严重影响成年期的健康，故对肥胖儿童实施个性化管理，是未来研究中一个亟待解决的问题^[22]。

参考文献