颅内结核（intracranial tuberculosis，ITB）是由结核分枝杆菌（mycobacterium tuberculosis，MTB）引起的最严重的肺外结核^[1]，临床表现多样且不典型，早期难以明确诊断^[2]。根据常规MRI检查结果，可将结核患者分为有颅内表现和无颅内表现。ITB通常继发于存在播散的颅外结核病灶，在结核播散的情况下，患者更可能发展为多器官结核。与单一器官结核患者相比，颅外多器官结核（extracranial multi-organ tuberculosis，EMTB）患者并发ITB的风险显著增高。研究发现，EMTB患者可在颅内未有明确结核病灶前，脑内功能活动即发生改变，这可能与潜在的脑内微结构异常有关^[3]。目前尚缺乏探索ITB、EMTB与健康对照（health control，HC）之间脑内结构的研究。DTI通过检测生物组织内水分子的扩散速率生成图像，能清晰显示白质纤维的走向及其结构^[4]。各向异性分数（fractional anisotropy，FA）和平均扩散系数（mean diffusivity，MD）是DTI的2个重要指标。基于纤维束示踪的空间统计（tract-based spatial statistics，TBSS）通过提供更可靠的白质束对齐方式，提高了可靠性和精度^[5-6]。本研究拟采用TBSS，比较ITB患者与HC、EMTB患者间脑白质微结构的差异，探讨常规MRI检查中不同颅内表现结核患者脑白质的改变，并进一步分析其与认知功能的关系。

回顾性收集2020年10月至2021年11月在北京胸科医院就诊的ITB患者24例（ITB组）、EMTB患者26例（EMTB组），并在社区招募的HC 25例（HC组）。本研究经医院伦理委员会审核批准[批号：（2023）年临审-科研-第（02）号]。

ITB诊断标准^[7-8]：①脑脊液诊断示抗酸染色阳性，和/或MTB培养阳性，和/或核酸扩增试验阳性；②中枢神经系统外分离出MTB，且具有结核性脑膜炎的临床表现及典型的脑脊液改变。满足上述条件之一即可确诊。EMTB诊断标准：①符合《肺结核诊断：WS 288-2017》中肺结核的诊断标准^[9]。②符合肺外结核诊断标准，即抗酸染色、MTB培养或Xpert^®MTB/RIF检测尿液、体液、分泌物或组织涂片阳性^[10]；肺外组织病理切片可见肉芽肿性炎症^[11]。满足上述条件之一，即可确诊。

纳入标准：年龄18~60岁；小学及以上文化程度；右利手；无MRI检查禁忌证；无精神或神经系统疾病史。排除标准：有尼古丁或药物滥用、酗酒史；有高血压、糖尿病、焦虑、抑郁及严重的精神或神经系统疾病史；怀孕或哺乳期妇女；图像质量差；HC和EMTB患者既往或本次检查发现颅内病变，ITB患者既往检查有颅内病变者。

由经规范化培训的研究人员对3组受试者进行标准化认知功能评估。采用简易精神状态量表（mini-mental state examination，MMSE）和蒙特利尔认知评估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）评估受试者的总体认知水平^[12-13]；采用Rey听觉言语学习测试（Rey auditory verbal learning test，RAVLT）评估言语记忆能力^[14]；采用数字广度测试（digit span test，DST）评估注意力和工作记忆^[14]；采用时钟绘制测试（clock drawing test，CDT）和数字符号测试（symbol digit modalities test，SDMT）分别评估视觉空间功能和信息处理能力^[14-15]；应用词语流畅性测试（verbal fluency test，VFT）和连线测试（trail-making test，TMT）评估言语能力和执行能力^{[14, 16]}。

应用GE Signa pioneer 3.0 T MRI设备及配套32通道相控阵头颈线圈。DTI扫描参数：视野240 mm×240 mm，TR 8 000 ms，TE取最小值，矩阵128×130，15个扩散编码方向，层厚5 mm，29层，无间隔，b=0、1 000 s/mm²，扫描时间4 min 24 s。另收集所有患者的T₂FLAIR图像和ITB患者的增强T₁WI图像。

排除伪影严重的图像后，将数据进行格式转换，应用脑功能MRI软件库FSL 4.1.0版（http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl）处理分析DTI数据：①提取FA和MD。②TBSS分析。将每位受试者的FA图像非线性配准至蒙特利尔神经病学研究所（Montreal Neurological Institute，MNI）152空间中的FMRIB58_FA模板，进行平均并细化，生成平均FA骨架图像（FA阈值＞0.2），将对齐后的FA数据投影至平均FA骨架上，最后将MD数据投影至平均FA骨架上。③提取骨架值。参考FSL提供的JHU-ICBM-DTI-81白质图谱，根据不同白质纤维束划分脑区，并提取各脑区的平均FA和MD用于统计分析。

采用SPSS 25.0统计软件比较年龄、性别、受教育年限和认知功能评分。正态分布的计量数据以x±s表示，非正态分布以M（Q_L，Q_U）表示。3组间比较采用ANOVA分析，非正态分布的数据比较行Mann-Whitney U检验，性别差异比较行χ²检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

对骨架化的DTI数据（FA和MD）行基于体素的一般线性模型分析，使用非参数置换检验识别组间差异。3组年龄、性别差异无统计学意义，但仍将年龄和性别设置为协变量以减少潜在影响。首先在3组间行ANOVA分析，将差异脑区作为掩膜，再行两两比较。使用TFCE和FWE行多重校正比较，显著性阈值设定为P＜0.05。最后，使用JHU-ICBM-DTI-81白质图谱定位差异有统计学意义的脑区。

采用偏相关分析，以年龄、性别和受教育年限为协变量，分析FA、MD与认知功能之间的相关性。将每2组间同时出现FA和MD差异的脑区作为ROI，对每组的各项认知功能评分与FA、MD行偏相关分析。应用Bonferroni校正行多重比较校正。

ITB组24例，经脑脊液检测诊断13例，临床诊断11例。3组间MMSE评分、MoCA评分、RAVLT即刻与延迟评分、RAVLT评分、CDT评分、SDMT评分、VFT评分及TMT-B评分比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；3组间性别、年龄、受教育年限、DST评分、TMT-A评分比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表 1）。

表 1

表 1 3组一般资料和认知功能比较

表 1 3组一般资料和认知功能比较 组别 例数 性别（例） 年龄 （岁，x±s） 受教育年限 （年，x±s） MMSE［分， M（QL，QU）］ MoCA［分， M（QL，QU）］ RAVLT即刻 （分，x±s） RAVLT延迟 ［分，M（QL，QU）］ 男 女 HC组 25 15 10 31.12± 9.83 11.56±2.86 30（29，30） 27（25，28） 49.84± 7.78 11（10，13） EMTB组 26 15 11 32.92± 7.53 11.77±3.60 29（28，29） 26（24，27） 43.85± 8.90 11（ 8，13） ITB组 24 17 7 33.67±11.92 10.17±3.23 28（26，29） 25（20，26） 39.13±12.12 7（ 5，12） P值   3组间 0.596 0.649 0.210 ＜0.001 0.010 0.001 0.015   HC组 vs. EMTB组 0.030 0.547 0.031 1.000   HC组 vs. ITB组 ＜0.001 0.007 ＜0.001 0.019   EMTB组 vs. ITB组 0.047 0.247 0.091 0.080 组别 例数 RAVLT （分，x±s） DST （分，x±s） CDT［分， M（QL，QU）］ SDMT［分， M（QL，QU）］ VFT （分，x±s） TMT-A［分， M（QL，QU）］ TMT-B ［分，M（QL，QU）］ HC组 25 60.64±10.07 19.80±4.05 5（5，5） 56（48，58） 47.32± 9.99 34（26，37） 70（62，111） EMTB组 26 54.12±11.52 19.50±5.35 5（4，5） 54（42，61） 40.08±13.66 39（26，46） 91（80，115） ITB组 24 47.17±15.65 17.33±6.17 5（3，5） 43（34，52） 36.29±12.04 39（31，57） 98（71，160） P值   3组间 0.002 0.208 0.047 0.005 0.007 0.074 0.044   HC组 vs. EMTB组 0.068 1.000 1.000 0.035 1.000   HC组 vs. ITB组 ＜0.001 0.054 0.008 0.002 0.067   EMTB组 vs. ITB组 0.055 0.198 0.028 0.269 0.128 注：HC为健康对照，EMTB为颅外多器官结核，ITB为颅内结核，MMSE为简易精神状态量表，MoCA为蒙特利尔认知评估量表，RAVLT为Rey听觉言语学习测试，DST为数字广度测试，CDT为时钟绘制测试，SDMT为数字符号测试，VFT为词语流畅性测试，TMT为连线测试。

与HC组比，EMTB组脑白质FA未见明显改变，MD在部分脑区升高（P＜0.05，TFCE和FWE校正）（图 1），异常MD主要集中在左侧。

图 1

注：与HC组相比，EMTB组脑白质MD升高的区域显示为暖色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 1 颅外多器官结核（EMTB）组与健康对照（HC）组平均扩散系数（MD）的差异

与HC组相比，ITB组脑白质的FA广泛降低、MD升高更广泛（P＜0.05，TFCE和FWE校正）（图 2，3）。其中胼胝体体部、胼胝体压部、双侧前放射冠等的FA和MD同时改变（图 4）。

图 2

注：与HC组相比，ITB组脑白质FA降低的区域显示为蓝色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 2 颅内结核（ITB）组与HC组各向异性分数（FA）的差异

图 3

注：与HC组相比，ITB组脑白质MD升高的区域显示为暖色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 3 ITB组与HC组MD的差异

图 4

注：与HC组相比，ITB组脑白质FA降低和MD升高的重叠区域显示为红色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 4 ITB组与HC组FA、MD的差异重叠区域

与EMTB组相比，ITB组脑白质显示出较广泛的FA降低和MD升高（P＜0.05，TFCE和FWE校正）（图 5，6），其范围小于ITB组与HC组之间的差异。其中胼胝体膝部、双侧前放射冠等同时出现FA降低和MD升高（图 7）。

图 5

注：与EMTB组相比，ITB组脑白质FA降低的区域显示为蓝色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 5 ITB组与EMTB组FA的差异

图 6

注：与EMTB组相比，ITB组脑白质MD升高的区域显示为暖色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 6 ITB组与EMTB组MD的差异

图 7

注：与EMTB组相比，ITB组脑白质FA降低和MD升高的重叠区域显示为红色（P＜0.05，TFCE和FWE校正）。脑白质骨架显示为绿色。L，左；R，右 图 7 ITB组与EMTB组FA、MD的差异重叠区域

以年龄、性别和受教育年限作为协变量，对ROI的FA、MD与认知功能行偏相关分析。由于EMTB组的FA相比于HC组未见明显变化，故选取MD异常区域作为ROI。经Bonferroni校正后，FA、MD与认知功能无明显相关性（均P＞0.05）。

本研究采用TBSS方法探讨ITB患者、EMTB患者和HC间脑白质的差异，并进一步分析了DTI参数与认知功能之间的相关性。

结核病是全球第二大致命传染病，在全球死因中居第13位^[17]，其中，ITB是最严重的类型，严重损害患者的认知功能，死亡率和发病率均较高^[18-19]。MTB可能通过血流从肺部播散至脑、脊髓或脑膜并形成小结核灶，病灶破裂可将MTB释放至蛛网膜下腔、脑实质或脊髓中，引发脑膜、脑实质及血管的炎症反应、增殖反应和坏死反应^[20]。这些病理改变可能是本研究中ITB患者FA降低、MD升高的原因。此外，与FA相比，MD的异常区域更广泛，表明MD可能对ITB的诊断更敏感。

本研究中，与EMTB组相比，ITB组的FA降低和MD升高较广泛，但小于ITB组与HC间的差异。有研究发现，结核性脑膜炎常合并2个脑外器官结核，约占63.8%^[21]。Wang等^[3]发现EMTB颅内无病灶时，其脑功能也有可能发生改变。推断EMTB患者可能存在当前影像检查无法检测到的微小脑内病变。同时DTI可能是早期发现ITB微小病变的潜在手段，有助于ITB的早期诊疗。

本研究中虽然FA、MD与认知功能间无明显相关性，但EMTB和ITB患者在认知测试中表现较差，原因可能是脑白质改变对ITB和EMTB患者的认知功能造成一定影响。

本研究的局限性：为横断面研究，无法观察DTI参数的动态变化；样本量较小，未排除存在结构性病变的患者；DTI扫描使用的方向数相对有限，后续研究将进行改进。

综上所述，本研究通过TBSS方法发现ITB和EMTB患者均存在脑白质改变，并可能影响认知功能，且EMTB患者可能存在脑内微观病变。以上发现有助于揭示ITB的神经病理机制，从而为其早期诊断和治疗提供新的可能。