劉利婷， 高陽， 謝生輝， 王茹

首發(fā)精神分裂癥患者腦局部一致性靜息態(tài)MRI研究

劉利婷， 高陽， 謝生輝， 王茹

目的：采用腦靜息態(tài)功能磁共振成像(fMRI)局部一致性(ReHo)方法探討首發(fā)精神分裂癥患者腦區(qū)自發(fā)性活動特征，評價內在腦功能狀態(tài)與外在表現(xiàn)的關聯(lián)。方法：對符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊第四版(DSM-IV)診斷標準的60例首發(fā)精神分裂癥患者(病例組)和32例健康受試者(對照組)在靜息狀態(tài)下采集fMRI數(shù)據(jù)，并計算ReHo值，比較兩組間ReHo差異，并分析這種變化與陽性陰性癥狀量表(PANSS)臨床癥狀評分的相關性。結果：與對照組相比，首發(fā)精神分裂癥患者右背外側前額葉、左內側前額葉、雙側殼核ReHo 值增高；雙側枕中回、舌回、梭狀回ReHo值減低，差異有統(tǒng)計學意義(Alphaism校正后P<0.05且體素范圍k>10)。左內側前額葉更高的ReHo值與PANSS妄想評分呈正相關(P<0.05)。結論：首發(fā)精神分裂癥患者靜息態(tài)時可能存在廣泛的自發(fā)神經(jīng)元活動異常，左內側前額葉更高的激活與妄想相關。

精神分裂癥； 磁共振成像； 功能磁共振成像； 局部一致性

精神分裂癥是一種常見的精神疾病，全世界患病率約為4.6 ‰[1-2]，以陽性癥狀(例如幻覺、妄想)、陰性癥狀(例如社交退縮)和廣泛的認知缺陷為特征。精神分裂癥起病慢、病情反復、遷延不愈，是青壯年慢性殘疾的一個主要原因。因而筆者試圖探索一種可以解釋該病各種損傷的確切機制，以指導臨床治療。本研究采用靜息態(tài)功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)方法，從局部一致性(regional homogeneity，ReHo)角度出發(fā)，對比首發(fā)精神分裂癥患者和健康自愿者腦自發(fā)神經(jīng)元活動，分析首發(fā)精神分裂癥腦功能活動變化的特征，及這種變化與臨床癥狀的關系，進而探討其神經(jīng)病理生理機制。

材料與方法

1.研究對象

病例組：搜集2015年9月-2016年10月內蒙古精神衛(wèi)生中心門診及住院精神分裂癥患者。納入標準：①符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊第四版(diagnostic and statistical manual of mental disorder-Ⅳ，DSM-Ⅳ)精神分裂癥診斷標準，陽性陰性癥狀量表(positive and negative syndrome scale，PANSS)評分≥60分；②年齡18～50歲，平均(32.55±10.16)歲；漢族，右利手；受教育年限≥9年，平均(12.18±2.40)年；③所有患者為首次發(fā)作，均已服用抗精神病藥物，病程3～35月，平均(20.92±8.66)月；④檢查前4h未服用任何藥物。排除標準：①任何神經(jīng)系統(tǒng)疾病或重大軀體疾病史；②酒精或藥物濫用史或依賴史；③妊娠期或哺乳期婦女；④有電休克治療史。病例組共搜集60例精神分裂癥患者，男30例，女30例；PANSS總分69～108分，平均(91.68±9.14)分，妄想評分(3.77±1.82)分。

表1 病例組與對照組ReHo值有差異的區(qū)域

對照組：同期招募健康受試者32例，年齡、性別、利手及受教育程度均與病例組相匹配，男17例、女15例。入組標準：年齡18～50歲，平均(33.00±8.21)歲；漢族，右利手；受教育年限≥9年，平均(15.25±3.35)年。排除標準：①精神疾病家族史；②神經(jīng)系統(tǒng)疾病或重大軀體疾病史；③酒精、藥物濫用及依賴史；④妊娠期或哺乳期婦女。

本研究已通過當?shù)貍惱砦瘑T會批準，所有參與者均無磁共振檢查禁忌證，并已獲得本人或監(jiān)護人書面知情同意。兩組研究對象性別、年齡和受教育程度差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.研究方法

數(shù)據(jù)采集:采用GE 750 Discovery 3.0T超導磁共振掃描儀，8通道相控陣頭頸線圈，行常規(guī)頭顱T2WI、T1WI結構像和BOLD成像。檢查前告知受試者在檢查過程中安靜平躺于檢查床，閉眼，保持清醒，不進行任何主動思維活動，盡量保持頭部不動。

常規(guī)T2WI排除腦器質性病變后進行功能像掃描。BOLD掃描序列及參數(shù)如下：采用平面回波成像-梯度回波(EPI-GRE)序列，覆蓋全腦、橫軸面掃描，TR 2000 ms，TE 35 ms，翻轉角90°，視野240 mm，矩陣64×64，層厚4 mm，層間距0 mm，掃描38層，256個時間點，掃描時間8 min 32 s。T1WI采用三維快速擾相梯度回波(SPGR)序列，覆蓋全腦、矢狀面掃描，層厚1 mm，層間距0 mm，TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，翻轉角12°，視野240 mm，矩陣256×256，掃描時間4 min 3 s。

數(shù)據(jù)處理：采用 MRIconvert 軟件將原始數(shù)據(jù)DICOM格式轉換為NIFTI 格式(.hdr/.img)；Matlab 7.8平臺上運行DPARSFA軟件進行預處理，首先，從256個時間點的靜息態(tài)數(shù)據(jù)中去除前10個時間點，盡可能保證磁場和受試者達到相對穩(wěn)定狀態(tài)；通過時間層校正、頭動校正后，將頭顱平動大于2.5 mm 及旋轉移動大于2.5°的數(shù)據(jù)剔除；將不同受試的數(shù)據(jù)配準到同一標準模板上；再經(jīng)去線性漂移、濾波后，提取0.01～0.08 Hz范圍內的低頻信號，以減少高頻生理噪音和低頻漂移。數(shù)據(jù)預處理完成后，計算每個受試的ReHo值(此ReHo值為每個個體標準化后的ReHo值)。

3.統(tǒng)計分析

采用SPM 8軟件對兩組ReHo值進行雙樣本t檢驗，k>10，經(jīng)AlphaSim校正后，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。在SPSS 16.0統(tǒng)計軟件下分析差異腦區(qū)ReHo值與PANSS總分、分量表分及各癥狀評分的相關性，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

與對照組相比，病例組ReHo值增高的區(qū)域：右背外側前額葉、左內側前額葉、雙側殼核，病例組ReHo 值減低的區(qū)域：雙側枕中回、舌回、梭狀回，且差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05，表1，圖1)。

左內側前額葉ReHo值與PANSS妄想評分呈正相關(r=0.603，P=0.0057)。沒有觀察到異常活動的腦區(qū)域與癥狀之間任何的負相關性(圖2，3)。

討 論

ReHo技術是一種有效的靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)分析方法，主要通過肯德爾和諧系數(shù)(Kendall'S coefficient of concordance，KCC)反應局部腦區(qū)內相鄰體素的BOLD信號隨時間變化的相似性[3]。雖然ReHo方法不能直接反映局部腦區(qū)激活的強度，但它可以反映局部腦區(qū)的神經(jīng)同步。ReHo增加可能意味著局部腦區(qū)的同步活動增強，ReHo降低可能反映區(qū)域內神經(jīng)活動不同步，相關功能障礙?？傊?，ReHo增加和降低都可能與大腦活動異常有關[4]。

圖1 與正常對照組相比，紅色表示病例組ReHo值增高的區(qū)域，藍色表示病例組ReHo值減低的區(qū)域(P<0.05，Alphsim校正)。

本研究結合功能磁共振成像與ReHo方法，對比首發(fā)精神分裂癥患者與健康受試者腦自發(fā)活動，發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下首發(fā)精神分裂癥患者多個腦區(qū)ReHo異常，表明靜息態(tài)下同一時間序列局部腦區(qū)的自發(fā)神經(jīng)活動協(xié)調性差。本研究中雙側額葉活動普遍增加，以前額葉(prefrontal cortex，PFC)為主，如右側背外側前額葉、左內側前額葉。雙側前額葉活動異常可能與精神分裂癥多疑敏感、情緒不穩(wěn)定有關。據(jù)報道，PFC與杏仁核、前扣帶皮層等相互連接組成復雜的情緒調節(jié)網(wǎng)絡調控情緒，而PFC皮層與杏仁核間的聯(lián)絡被認為是調控負性情緒的主要神經(jīng)通路，PFC對杏仁核具有抑制作用，PFC受損使杏仁核的抑制調控能力下降，進而出現(xiàn)情緒失控[5-6]。本研究僅發(fā)現(xiàn)雙側PFC自發(fā)活動增強，杏仁核活動未顯示異常，提示精神分裂癥患者雙側PFC皮層活動的增強，可能與患者在靜息態(tài)時存在強烈的情緒加工、自我相關的內省活動等有關。此外，精神分裂癥病情發(fā)展過程中，相當一部分患者表現(xiàn)為不同程度的認知功能障礙[7]，認知中樞主要位于額葉，因而該癥狀與額葉功能低下密切相關。本研究中首發(fā)精神分裂癥雙側前額葉神經(jīng)活性的升高，可能是對患者認知功能損傷的一種神經(jīng)補償機制，并推測這種補償作用可能會隨著疾病的進展以及長期藥物治療的影響而下降，最終導致認知功能喪失。

圖2 與正常對照組相比，首發(fā)精神分裂癥患者左內側前額ReHo增加。a) 冠狀面圖像； b) 矢狀面圖像； c) 橫軸面圖像。

圖3 左內側前額葉ReHo值與PANSS妄想評分呈正相關。

妄想是一種復雜的綜合征，發(fā)生在超過70%的精神分裂癥患者中[8]。以往對于妄想的研究認為，妄想是在缺乏外部反饋的情況下，精神分裂癥患者錯誤的感知和推理引起的，這與神經(jīng)整合功能的紊亂密切相關，即大腦試圖整合錯誤的、混亂的神經(jīng)過程[8-9]。本研究發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者左內側前額葉自發(fā)活動增加，該腦區(qū)ReHo值與PANSS妄想評分顯著相關，與PANSS總分、陽性及陰性癥狀評分相關性不顯著。這一結果表明左內側前額葉自發(fā)腦活動的局部一致性增加，可能與精神分裂癥妄想的病理生理學相關。靜息狀態(tài)下患者需整合更多的自我相關的無序的神經(jīng)信息，符合妄想的神經(jīng)機制。妄想是精神分裂癥患者產(chǎn)生自殺意念的因素之一。自殺意念可能存在于疾病的不同階段，但發(fā)病時的自殺風險比后期病程中高兩倍。因此研究精神分裂癥患者相關腦區(qū)異?；顒优c妄想的特定關系，將在指導治療，消除自殺意念，降低自殺風險等方面有突出貢獻[10]。

精神分裂癥研究中，基底核團的功能異常既有升高也有減低[11]。基底神經(jīng)節(jié)通過廣泛的皮層連接形成皮質-紋狀體-丘腦神經(jīng)環(huán)路[12]，不僅控制運動平衡，還涉及情感、動機、決策、記憶和認知功能[13]。本研究發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下，精神分裂癥雙側紋狀體ReHo值均較正常對照增加，以雙側殼活動增加為主，提示皮質-紋狀體-丘腦神經(jīng)環(huán)路可能存在功能異常，這種活動異?？赡芘c情感興奮等多種陽性癥狀相關。

本研究還發(fā)現(xiàn)雙側枕中回ReHo減低，表明雙側枕中回自發(fā)活動減低。雙側枕中回作為枕葉的一部分，參與各種功能，其功能減低似乎可能涉及精神分裂癥的病理生理學的一些方面，如認知障礙、視幻覺等，這與賀忠等[14]研究一致。枕葉作為視覺皮層區(qū)可細分為很多區(qū)域，梭形回和舌回是視覺識別網(wǎng)絡內重要組件，參與面部刺激期間的情緒感知，尤其是面部識別[15]。本研究還發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者雙側梭形回、舌回的ReHo降低，提示這些腦區(qū)功能異?？赡芘c面部識別受損有關。PET研究[16]顯示精神分裂癥梭形回代謝減退、激活缺乏，也認為與患者視覺刺激的感知處理受損相關，尤其是面部情感處理受損。

本文采用靜息態(tài)fMRI技術，結合ReHo分析方法，發(fā)現(xiàn)首發(fā)精神分裂癥患者靜息狀態(tài)時，局部腦區(qū)自發(fā)神經(jīng)活動存在廣泛異常，左內側前額葉ReHo值與PANSS妄想評分顯著相關。精神分裂癥腦功能活動研究雖已非常豐富，但分析患者靜息態(tài)時腦功能與妄想的關聯(lián)仍然較少。功能磁共振成像觀察到的大腦自發(fā)活動廣泛改變可能是精神分裂癥的一個共同機制，可以解釋這種疾病的損傷多樣性，也可以作為今后療效評價的潛在生物標志。但所有患者均服用抗精神病藥物，對于藥物的影響尚不能完全排除，如藥物種類、劑量、用藥時間等。綜上所述，靜息狀態(tài)下腦fMRI研究是精神分裂癥神經(jīng)病理學機制探討的重要工具。

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Resting state functional magnetic resonance imaging study with regional homogeneity in first-episode schizophrenic patients

LIU Li-ting,GAO Yang,XIE Sheng-hui,et al.

Department of Magnetic Resonance Imaging,the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University,Hohhot 010050,China

Objective:To explore the characteristics of spontaneous activity of brain regions in first-episode schizophrenic patients by means of resting state functional magnetic resonance imaging (rsfMRI) with regional homogeneity (ReHo),and to further evaluate the correlation between intrinsic brain function and external manifestation of schizophrenia.Methods:Sixty first-episode schizophrenic patients (case group) and thirty-two healthy subjects (control group) were included in this study.The fMRI data were collected at resting state and the ReHo values were calculated.The difference of ReHo values between two groups was compared,and the correlation between the differences and the clinical symptom scores of the positive negative syndrome scale (PANSS) were analyzed.Results:Compared with control group,ReHo values increased markedly in first-episode schizophrenic patients in the right dorsolateral prefrontal cortex,left medial prefrontal cortex and bilateral putamens;while ReHo values significantly decreased in the areas of bilateral medial occipital,lingual, and fusiform gyri (P<0.05,Alphaism correction,voxels k>10).The higher ReHo value of the left medial prefrontal lobe was significantly associated with the PANSS delusional scores (P<0.05).Conclusion:There may be a wide range of spontaneous neuronal activity abnormalities in the patients with first-episode schizophrenia in the resting state,and the higher activation of the left medial prefrontal lobe is associated with delusion.

Schizophrenia; Magnetic resonance imaging; Functional magnetic resonance imaging； Regional homogeneity

010050 呼和浩特，內蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院核磁共振室

劉利婷(1992-)，女，內蒙古烏蘭察布人，碩士研究生，主要從事精神分裂癥磁共振腦功能成像研究。

高陽，E-mail：1390903990@qq.com

內蒙古科技廳科技攻關項目(kjt14sf05)

R445.2； R739.4

A

1000-0313(2017)07-0691-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.07.005

2016-12-19)