首發偏心型精神分裂癥腦內白質磁共振彌散張量成像的特點

近年來，越來越多的證據表明，大腦結構異常，腦功能異常，腦間隔接觸功能障礙是腦癱發病機制的假設之一。白質纖維是腦區間聯絡的物質基礎,而磁共振彌散張量成像(diffusiontensorimaging,DTI)可檢測白質纖維結構完整性,為神經網絡的研究提供直接信息。研究表明,精神分裂癥存在多個部位腦白質纖維的完整性損害,且與陰性癥狀、陽性癥狀、沖動攻擊等精神病理癥狀相關,但有的研究未排除人口學特征、病程、疾病嚴重程度、疾病亞型、抗精神病藥物服用時間和劑量等因素的影響。故本研究對未用藥首發偏執型精神分裂癥患者進行DTI掃描,并以性別、年齡、文化程度相匹配的正常對照比較,以期為“精神分裂癥神經發育異常”尤其是“腦內連接異常”的假說提供有力證據。1對象和方法1.1病例選擇選擇標準一般以年齡與性別、年齡分布來自2008年3～12月濟寧醫學院第二附屬醫院的住院和門診精神分裂癥患者。入組標準:①符合中國精神障礙分類與診斷標準第三版(CCMD-3)中偏執型精神分裂癥的診斷標準;②首次發病,陽性與陰性癥狀量表(PANSS)評分≥45分;③未接受過抗精神病藥物治療;④年齡18～45歲,文化程度初中或以上;⑤右利手。排除標準:①患有腦血管疾病、癲癇、出現昏迷的腦外傷等腦器質性疾病;②合并酒依賴、海洛因等精神活性物質使用及人格障礙;③患心肝腎等嚴重疾病。入組患者由兩名精神科副主任醫師臨床確診,共20例,男性8例,女性12例;年齡18～37歲,平均(25.1±7.4)歲;病程為3～16個月,平均(8.6±2.3)個月;受教育年限為8～16年,平均(12.1±3.5)年;PANSS評分為48～86分,平均(58.9±12.6)分。正常對照來自濟寧醫學院附屬醫院的實習醫生、護士或服務公司人員。入組標準:①年齡(±3歲)、性別、文化程度與患者匹配;②身體健康,無頭部外傷,無神經精神疾病,無心肝腎等嚴重病史,亦無精神疾病家族史;③右利手。共20名,男性8名,女性12名;年齡21～38歲,平均(27.8±5.2)歲;受教育年限8～16年,平均(11.3±3.2)年。本研究經醫院倫理委員會批準,被試或家屬簽署書面知情同意書。1.2dti掃描參數采用SiemensMagnetomAvanto超導1.5TMR掃描儀。應用標準頭部正交線圈,固定受試者頭部,耳內塞棉球,以減少噪音的影響。全部受試均行常規T1WI、T2WI、FLAIR掃描。T1WI掃描參數為TR/TE360/15ms,FOV240mm×180mm,層厚8mm,間隔2mm,矩陣384×192,1次采集。T2WI掃描參數為TR/TE2200/22.3/Efms,FOV240mm×180mm,層厚8mm,間隔8mm,矩陣384×192,1次采集。FLAIR掃描參數為TR/TE10002/162/Efms,FOV240mm×240mm,層厚8mm,間隔8mm,矩陣384×192,1次采集。爾后進行DTI成像掃描,DTI掃描采用單次激發SEEPI序列,掃描參數為TR/TE9999/89.2/Efms,FOV240mm×240mm,層厚8mm,間隔2mm,矩陣128×128,1次采集。在12個方向上施加彌散梯度,b=1000s/mm2,共成像38層,掃描時間220s,再進行常規MRI掃描。所需時間共約530s。DTI數據經Siemens公司提供的彌散張量數據處理軟件Functional(Sun,AdvantageWindowsADW4.2)處理。對所有圖像移動校正,以去掉掃描過程中被試頭部移動所導致的圖像配準不良;其次利用高斯過濾技術進行降噪處理,以提高圖像的信噪比;然后生成部分各向異性(factionalanisotropy,FA)圖及三維彩色編碼張量圖,選定基底節或其上下層面測量胼胝體、左右側鉤束、扣帶、左右側內囊前肢和后肢、左右側額葉和顳葉白質、穹隆和左右側小腦腳等。每個感興趣區(regionofinterest,ROI)均多次測量,以確保該部位所選層面的FA值最大。具體方法如下:先在三維彩色編碼張量圖上確認纖維束的走行,然后在b=0圖像按照不同解剖部位手工放置橢圓形或圓形ROI,使其中心位置位于FA值最高處,并保證ROI小于解剖結構,以避免鄰近組織影響。處理后數據由同一名影像科醫生在不同時間反復測量而成。1.3立樣本t檢驗采用SPSS10.0。FA值的組間比較采用獨立樣本t檢驗,組內左右側對稱性比較采用單樣本配對t檢驗。t檢驗中,如果標準差大于均數1/3,則采用獨立樣本秩和檢驗。檢驗水準ɑ=0.05。2結果2.1最終成像di見圖1、2。2.2側內囊腰椎、嘴唇體膝關節fa值比較首發偏執型精神分裂癥患者的額葉、內囊前肢、外囊的左右兩側FA值和左側顳葉、左側內囊膝部、胼胝體膝部FA值均小于正常對照組(t分別為3.50、4.17、3.20、3.16、2.92、5.11、3.01、2.31、3.36,P均小于0.05);余各腦區FA值的兩組間差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。2.3兩組內囊前后fa值的比較表2患者組額葉左右側FA值無統計學差異(t=1.60,P>0.05),而對照組左側大于右側(t=2.43,P<0.05);患者組內囊膝部和后肢的FA值右側大于左側(t=4.84,P<0.05;t=5.34,P<0.05),而對照組左側大于右側(t=2.94,P<0.01;t=2.95,P<0.01);患者組和對照組余各興趣區左右側FA值的差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。3參與精神狀態的檢查FA值是DTI成像的主要參數,可較好地反映組織超微結構的有序性。FA值降低,表明纖維的致密度下降,微細結構受損。為排除病程和抗精神病藥物的影響,本研究特以首發偏執型精神分裂癥患者為研究對象。這些患者PANSS平均評分58.9,便于影像學檢測。PANSS評分偏低,說明癥狀較輕,如結果異常則能更好地說明在疾病早期即存在大腦白質超微結構的異常。多數功能磁共振(fMRI)研究發現,精神分裂癥是多個腦區和受累腦區間神經聯系網絡發生異常,進而導致了患者的功能異常。其中,額、顳葉區以及額顳葉間的聯系和額顳葉與皮層下結構的聯系是研究重點。人腦中,鉤束是額-顳葉間的主要纖維聯系通路;內囊前肢的丘腦-皮質投射是聯系額葉和基底節神經節的纖維束,組成了額葉皮層下反饋環路,為高級認知反饋回路,其結構和/或功能異常可表現為行為和智能障礙。本研究中,首發偏執型精神分裂癥患者雙側的額葉、內囊前肢和左側顳葉、左側內囊膝部的FA值降低,提示精神分裂癥可能在額、顳葉內或額-顳葉之間、額葉皮層下反饋環路存在白質超微結構的異常,構成患者以認知功能異常為代表的各種精神癥狀的結構基礎,為精神分裂癥腦功能異常連接假說提供了直接的活體證據。胼胝體由兩側大腦半球的聯合纖維匯聚而成,擔負著兩半球的信息傳遞和整合功能,是人類精神活動的重要部位。胼胝體在結構上可以分為嘴部、膝部、體部和壓部四部分,其中膝部纖維來自額葉,與額葉功能聯系密切;壓部纖維來自顳葉下部和頂葉,與顳葉下部和頂葉聯系密切。本研究中,患者組雙側胼胝體膝部FA值低于正常對照組,壓部和體部無差異,說明首發偏執型精神分裂癥胼胝體白質的病理改變集中,主要涉及額葉功能相關部位,可更好地解釋精神分裂癥可能的發病機制。扣帶回是邊緣系統的重要組成部分,與前額葉、顳葉、邊緣系統其它部分均存在著廣泛聯系。扣帶束是邊緣系統最突出的白質纖維,是唯一聯系扣帶皮質和額葉前部、頂葉、顳區和丘腦的纖維。慢性男性精神分裂癥患者的DTI研究發現,患者扣帶束的擴散各向異性較正常對照組低,而本研究并未發現這種差異。原因可能是:本研究受試為首發偏執型精神分裂癥患者,陽性癥狀較多,病程較短,未接受過抗精神病藥物的治療,而慢性精神分裂癥患者多以情感淡漠、意志缺乏、注意障礙等陰性癥狀為主,難于排除藥物的影響。比較不同臨床亞型精神分裂癥患者腦白質擴散各向異性的差異是今后需進一步探討的問題,對于確定不同臨床癥狀的相關腦區具有重要意義。小腦參與了高級認知功能的協調,fMRI研究顯示精神分裂癥的前額葉-丘腦-小腦環路受損,可能參與了精神分裂癥的病理生理過程。Okugawa等的研究表明精神分裂癥患者小腦中腳FA值顯著降低,左側小腦中腳的FA值與神經阻滯劑服用劑量明顯相關,推測患者小腦-大腦皮層間的神經聯系可能受損。本研究中,首發偏執型精神分裂癥患者雙側大腦腳和小腦中腳未發現上述改變,同Wang等的研究結果相同,其原因尚需探討。在神經解剖中,外囊是一個很少被人關注的啞區,其外側為屏狀核,內側為基底節。基底節的神經解剖和功能已知之眾多,而人們對外囊的神經纖維聯系和屏狀核的功能卻知之甚少。本研究表明,首發偏執型精神分裂癥患者雙側外囊的擴散各向異性降低,其潛在意義尚不清楚,這也是本研究的一個不同于其它研究的結果,值得進一步探討。大腦偏側發育異常是精神分裂癥的病因學假說之一,認為精神分裂癥系胚胎期左右側大腦半球發育不平衡所致。DTI研究顯示健康人大腦白質的各向異性呈非對稱性分布,左側大于右側。本研究顯示首發偏執型精神分裂癥患者額葉左右兩側FA值無明顯差異,意指正常“左>右偏