賈永鋒，王建偉，劉 俊，張克忠，袁永勝，王 敏*

1南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，2神經(jīng)內(nèi)科，江蘇 南京 210029

帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，近年來(lái)，PD患者的非運(yùn)動(dòng)癥狀得到了越來(lái)越多的關(guān)注。焦慮是PD最常見(jiàn)的非運(yùn)動(dòng)癥狀之一，其發(fā)病率可達(dá)55%［1］，遠(yuǎn)高于一般人群，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量［2］。此外焦慮在PD中比在其他慢性病中更加常見(jiàn)，提示PD伴發(fā)的焦慮可能涉及獨(dú)特的病理生理機(jī)制。靜息態(tài)功能磁共振成像（rs-fMRI）能反映自發(fā)的神經(jīng)元活動(dòng)［3］。既往對(duì)PD的rs-fMRI研究主要集中在運(yùn)動(dòng)癥狀，且大多為局部一致性、低頻振幅等算法［4-5］，對(duì)PD患者伴發(fā)焦慮的功能連接研究較少。體素鏡像同倫連接（voxelmirrored homotopic connectivity，VMHC）可以量化評(píng)估雙側(cè)大腦半球同源腦區(qū)的功能連接，被認(rèn)為是大腦內(nèi)在功能結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵特征［6］。有研究報(bào)道在步態(tài)凍結(jié)和抑郁的PD患者中發(fā)現(xiàn)了VMHC的改變，提示VMHC可作為檢測(cè)PD伴焦慮患者大腦半球功能連接改變的可靠手段。此外，目前的情緒相關(guān)神經(jīng)生物模型廣泛認(rèn)為杏仁核在情緒加工中居主導(dǎo)地位［7］，其通過(guò)與大腦其他皮層和皮層下區(qū)域的聯(lián)系來(lái)進(jìn)行情緒處理，因此以杏仁核為種子點(diǎn)觀察相關(guān)的腦網(wǎng)絡(luò)變化可能揭示焦慮潛在的病理生理機(jī)制。本研究采用VMHC和種子點(diǎn)功能連接方法對(duì)伴有焦慮的PD患者（PD-A組）、不伴焦慮的PD患者（PD-NA組）和健康對(duì)照組腦功能連接改變進(jìn)行觀察，為進(jìn)一步了解PD伴焦慮的病理生理機(jī)制及臨床治療提供新的思路。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象

收集2014年7月—2019年8月在南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科診治的PD患者112例，所有患者的臨床診斷均符合英國(guó)PD學(xué)會(huì)腦庫(kù)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，均為右利手。排除標(biāo)準(zhǔn)：①進(jìn)行性核上性癱瘓、多系統(tǒng)萎縮、血管性帕金森病綜合征；②MRI禁忌證，如幽閉恐懼癥、金屬植入物或體內(nèi)裝置；③目前服用精神活性類(lèi)藥物；④患有嚴(yán)重神經(jīng)精神疾?。虎菰\斷為其他嚴(yán)重急慢性疾病。為了排除潛在的混雜因素，排除有嚴(yán)重認(rèn)知下降的患者，定義為簡(jiǎn)易智能精神狀態(tài)檢查量表（MMSE評(píng)分）≤24分。在停用抗PD藥物后至少12 h進(jìn)行MRI掃描和臨床檢查，以減輕藥物影響。同期，將54例無(wú)心理、神經(jīng)功能障礙或神經(jīng)影像學(xué)異常的健康對(duì)照組納入本研究。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前征得所有參與者的書(shū)面知情同意，研究由南京醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

漢密爾頓焦慮（HAMA）量表是臨床實(shí)踐和研究中評(píng)估焦慮嚴(yán)重程度的主要依據(jù)［8］。根據(jù)HAMA量表評(píng)分結(jié)果，將≥12分的患者納入為PD-A組共50例，和＜12分的歸為PD-NA組，共62例。同時(shí)使用帕金森統(tǒng)一評(píng)定量表第3部分（UPDRS-III）以及Hoehn和Yahr分級(jí)評(píng)分量表（H&Y分級(jí)）來(lái)評(píng)估疾病嚴(yán)重程度和疾病分期。記錄每位PD患者的病程、每位受試者的教育年限等。

1.2 方法

MR圖像采集：MR掃描采用德國(guó)西門(mén)子3.0T Tim Trio磁共振成像系統(tǒng)，所有病例均行MRI頭顱常規(guī)序列、rs-fMRI和3D-T1WI掃描，掃描時(shí)囑患者閉眼，保持清醒和不進(jìn)行主動(dòng)思維。rs-fMRI采用平面回波序列（echo-planar imaging，EPI），掃描參數(shù)為：TR 2 000 ms，TE 21 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm，層數(shù)35，層厚3 mm，層間距0 mm，矩陣64×64，體素3 mm×3 mm×3 mm，時(shí)間點(diǎn)為240；3D-T1WI參數(shù)為：TR 1 900 ms，TE 2.95 ms，翻轉(zhuǎn)角9°，層厚1 mm，層數(shù)160層，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，矩陣256×256，體素為1 mm×1 mm×1 mm。

數(shù)據(jù)處理：采用基于MATLAB平臺(tái)的SPM12和DPABI軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。預(yù)處理包括以下步驟：去除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)，對(duì)掃描圖像進(jìn)行時(shí)間校正，頭動(dòng)校正（排除頭動(dòng)平移＞2 mm或旋轉(zhuǎn)＞2°的被試），使用DARTEL法配準(zhǔn)被試結(jié)構(gòu)像與功能像，以及去線(xiàn)性漂移、低頻濾波以及去除協(xié)變量等。VMHC值的計(jì)算：將預(yù)處理數(shù)據(jù)配準(zhǔn)到蒙特利爾標(biāo)準(zhǔn)空間，以體素3 mm×3 mm×3 mm大小重采樣，計(jì)算腦內(nèi)體素與對(duì)側(cè)鏡像體素BOLD信號(hào)的Pearson相關(guān)系數(shù)，通過(guò)FisherZ正態(tài)性轉(zhuǎn)換為t值，以便于進(jìn)一步分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 22.0軟件對(duì)被試一般臨床資料進(jìn)行分析，其中性別采用卡方檢驗(yàn)。定量資料先進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布且方差齊的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，3組間比較采用單因素方差分析；兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。不符合正態(tài)分布的資料用中位數(shù)（四分位數(shù)）［M（P25，P75）］表示，采用多個(gè)獨(dú)立樣本非參數(shù)檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

使用DPABI軟件對(duì)3組的VMHC值進(jìn)行協(xié)方差分析（ANCOVA），以年齡、性別、教育程度、灰質(zhì)體積為協(xié)變量，使用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)閾值分析（TFCE）方法行多重比較校正，運(yùn)算5 000次，P＜0.05的腦區(qū)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)，然后提取這些腦區(qū)作為掩膜（mask），在掩膜內(nèi)行雙樣本事后比較檢驗(yàn)（post-hoc），多重比較校正同樣采用TFCE法，運(yùn)算5 000次，P＜0.05的腦區(qū)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)。

分別以VMHC分析得到的差異腦區(qū)和雙側(cè)杏仁核作為感興趣區(qū)（region of interest，ROI），采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)種子點(diǎn)功能連接方法計(jì)算差異腦區(qū)與雙側(cè)杏仁核之間的功能連接。雙側(cè)杏仁核采用AAL模板構(gòu)建，使用DPABI軟件中的ROI Signal Extractor模塊提取PD-A組與PD-NA組的ROI與雙側(cè)杏仁核的時(shí)間序列，其功能連接數(shù)值經(jīng)FisherZ轉(zhuǎn)換后，行組間獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。最后將PD-A組額下回與杏仁核的功能連接值與HAMA評(píng)分進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般臨床特征比較

本研究3組間年齡、性別及教育年限差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；PD-A組與PD-NA組間病程、UPDRS-Ⅲ評(píng)分、H&Y分級(jí)、MMSE評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；PD-A組HAMA量表高于PD-NA組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1）。

2.2 各組VMHC分析結(jié)果

PD-A組、PD-NA組和健康對(duì)照組間VMHC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，組間post-hoct檢驗(yàn)顯示，PD-A與PD-NA相比，雙側(cè)額下回（inferior frontal gyrus，IFG）三角部及島蓋部VMHC值減低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2，圖1）。

表1 3組間臨床特征比較Table 1 Comparison of clinical characteristics among three groups

表2 PD-A組與PD-NA組的VMHC值差異結(jié)果Table 2 VMHC differences between PD-A and PD-NA

2.3 PD-A組與PD-NA組功能連接分析結(jié)果

PD-A組相較于PD-NA組，左側(cè)額下回與左側(cè)杏仁核功能連接增強(qiáng)（P＜0.05）；而左側(cè)額下回與右側(cè)杏仁核、右側(cè)額下回與雙側(cè)杏仁核功能連接未見(jiàn)明顯差異（P＞0.05，表3，圖2）。

2.4 PD-A組功能連接值與HAMA值相關(guān)分析結(jié)果

將PD-A組患者額下回與杏仁核的功能連接值與HAMA評(píng)分進(jìn)行Pearson相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)，PD-A組左側(cè)額下回-左側(cè)杏仁核的功能連接值與HAMA評(píng)分呈正相關(guān)（r=0.486，P＜0.001，圖3）。余左側(cè)額下回與右側(cè)杏仁核、右側(cè)額下回與雙側(cè)杏仁核各組的功能連接值與HAMA評(píng)分無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）。

圖1 PD-A組相較PD-NA組的VMHC值差異腦區(qū)Figure 1 Brain regions with abnormal VMHC values in PD-A subtype compared to PD-NA

表3 PD-A組與PD-NA組功能連接結(jié)果Table 3 Functional connectivity results between PD-A and PD-NA

圖2 PD-A組相較于PD-NA組功能連接異常腦區(qū)Figure 2 Brain regions with abnormal functional activity values in PD-A subtype compared to PD-NA

圖3 PD-A組左側(cè)額下回-左側(cè)杏仁核的功能連接值與HAMA評(píng)分的相關(guān)分析Figure 3 Correlation between functional connectivity in left amygdala-left IFG and HAMA scores in PD-A group

3 討論

本研究采用VMHC方法比較PD-A組、PD-NA組和健康對(duì)照組大腦半球間VMHC的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PD-A組IFG的三角部、延伸至額下回島蓋部的VMHC值明顯低于PD-NA組和健康對(duì)照組，說(shuō)明PD-A組存在IFG的鏡像同倫功能連接異常，同時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)種子功能連接分析發(fā)現(xiàn)左側(cè)IFG與左側(cè)杏仁核的功能連接增強(qiáng)，且功能連接值與HAMA評(píng)分正相關(guān)，提示在PD患者中IFG的功能異常以及包含IFG在內(nèi)的前額葉-杏仁核環(huán)路相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)可能參與了焦慮的發(fā)生過(guò)程。

情緒的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)主要受皮層及皮層下神經(jīng)活動(dòng)影響，情緒加工神經(jīng)環(huán)路所涉及的腦區(qū)分為以下幾類(lèi)：與情緒形成有關(guān)的腦區(qū)，如杏仁核等皮層下邊緣系統(tǒng)；與情緒自發(fā)調(diào)節(jié)處理相關(guān)的腦區(qū)，如前扣帶回、額中回等；與自主情緒及認(rèn)知調(diào)控相關(guān)的區(qū)域，如腹外側(cè)前額葉、背外側(cè)前額葉等［9］。而PD的病理基礎(chǔ)是黑質(zhì)致密部的神經(jīng)元變性導(dǎo)致多巴胺分泌不足，基底神經(jīng)節(jié)對(duì)丘腦的抑制性突觸輸出增加，從而使得丘腦向大腦皮層傳遞信號(hào)的頻率大大降低，引發(fā)相應(yīng)的功能障礙。在本研究中，PD-A組患者的雙側(cè)IFG較PD-NA組患者和健康對(duì)照組就呈現(xiàn)出明顯的VMHC減低，而IFG是調(diào)控自我情緒及認(rèn)知的前額葉的重要組成部分，提示了PD伴焦慮患者IFG的功能改變使得情緒的自上而下調(diào)節(jié)機(jī)制發(fā)生障礙，從而導(dǎo)致了焦慮的發(fā)生。此前一項(xiàng)基于體素形態(tài)學(xué)分析研究也表明，廣泛性焦慮癥患者IFG中灰質(zhì)體積顯著降低［10］。此外，IFG還是腹外側(cè)前額葉皮層（ventrolateralprefrontalcortex，VLPFC）最主要的組成部分，VLPFC的一個(gè)重要作用就是參與恐懼環(huán)路的形成，恐懼環(huán)路被認(rèn)為參與個(gè)體感知潛在危險(xiǎn)時(shí)調(diào)節(jié)情緒以及保持威脅刺激的高警惕性的過(guò)程［11］?？謶汁h(huán)路的重要作用在焦慮障礙的亞型（如廣泛性焦慮癥和驚恐亞型等）中得到廣泛關(guān)注和認(rèn)可。文獻(xiàn)報(bào)道VLPFC外傷可導(dǎo)致焦慮程度減輕［12］，動(dòng)物模型也顯示VLPFC與杏仁核的聯(lián)系與焦慮癥狀有關(guān)［13］。

同時(shí)，我們采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)種子點(diǎn)功能連接方法，發(fā)現(xiàn)PD-A組患者的左側(cè)杏仁核與左側(cè)IFG之間功能連接較PD-NA組增強(qiáng)，相關(guān)分析顯示PD-A組左側(cè)額下回-左側(cè)杏仁核的功能連接值與HAMA評(píng)分呈正相關(guān)（r=0.486，P＜0.001），提示在PD患者中，杏仁核與前額葉功能網(wǎng)絡(luò)代償性的過(guò)度激活可能會(huì)導(dǎo)致患者情緒控制的異常，從而引發(fā)焦慮等情緒障礙的發(fā)生，且功能活動(dòng)越活躍，HAMA評(píng)分越高，提示焦慮癥狀越嚴(yán)重。這也說(shuō)明，左側(cè)杏仁核與左側(cè)IFG之間功能連接強(qiáng)度有可能作為PD焦慮發(fā)生的潛在影像學(xué)標(biāo)志。既往針對(duì)普通人群焦慮癥的研究表明，前額葉-杏仁核環(huán)路可能是普通人群焦慮障礙最主要的病理基礎(chǔ)，大腦對(duì)于情緒刺激的精細(xì)反應(yīng)依賴(lài)于丘腦-大腦皮層-杏仁核通路［14］。該環(huán)路將人體對(duì)于刺激的反應(yīng)分為兩部分，即以前額葉等認(rèn)知控制相關(guān)腦區(qū)主導(dǎo)的自上而下的調(diào)節(jié)，和以杏仁核等區(qū)域直接編碼刺激情感屬性的自下而上的調(diào)節(jié)。當(dāng)刺激發(fā)生時(shí)，杏仁核首先對(duì)于刺激進(jìn)行編碼并上傳刺激過(guò)程，而前額葉區(qū)域則通過(guò)認(rèn)知過(guò)程對(duì)于上行的刺激進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)刺激的再處理。PD-A患者前額葉VMHC功能連接的低下，對(duì)杏仁核的自上而下抑制減弱，使杏仁核對(duì)于負(fù)性情緒過(guò)度激活時(shí)調(diào)控發(fā)生障礙，從而可能產(chǎn)生持續(xù)的無(wú)法正常消退的焦慮癥狀［15］。Andreescu等［16］通過(guò)結(jié)構(gòu)MRI研究發(fā)現(xiàn)PD伴焦慮患者左側(cè)杏仁核的體積改變，從而有可能引發(fā)相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)的異常。此外，本研究中雙側(cè)杏仁核功能連接分析提示左側(cè)杏仁核與左側(cè)IFG之間功能連接增強(qiáng)，其他種子點(diǎn)間無(wú)明顯功能連接改變，提示杏仁核在情緒處理過(guò)程中可能存在偏側(cè)化現(xiàn)象，這與之前的一項(xiàng)研究結(jié)果是一致的［17］。

本研究存在一些不足之處，首先我們主要關(guān)注的是PD患者有無(wú)焦慮癥狀的伴發(fā)，因此沒(méi)有對(duì)患者的焦慮類(lèi)型進(jìn)行細(xì)分類(lèi)；其次本研究PD伴發(fā)焦慮癥狀的維度相對(duì)較窄，沒(méi)有將可能與PD患者焦慮嚴(yán)重程度有關(guān)的PD其他癥狀如視空間障礙、凍結(jié)步態(tài)［18］等因素納入其中。在后續(xù)研究中我們將采用更為詳細(xì)的分類(lèi)和多維度的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)進(jìn)一步探究和充實(shí)本研究結(jié)果。

總之，本研究采用靜息態(tài)fMRI方法，發(fā)現(xiàn)伴有焦慮的PD患者存在著雙側(cè)IFG的功能活動(dòng)減低，左側(cè)杏仁核-左側(cè)IFG的功能連接增強(qiáng)，且與HAMA評(píng)分呈正相關(guān)，提示了伴有焦慮的PD患者存在這些神經(jīng)環(huán)路的功能異常，為進(jìn)一步揭示PD患者焦慮產(chǎn)生的病理生理機(jī)制以及臨床針對(duì)性的治療提供一定幫助。