首发偏心型精神分裂症脑内白质磁共振弥散张量成像的特点

首发偏心型精神分裂症脑内白质磁共振弥散张量成像的特点

近年来，越来越多的证据表明，大脑结构异常，脑功能异常，脑间隔接触功能障碍是脑瘫发病机制的假设之一。白质纤维是脑区间联络的物质基础,而磁共振弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)可检测白质纤维结构完整性,为神经网络的研究提供直接信息。研究表明,精神分裂症存在多个部位脑白质纤维的完整性损害,且与阴性症状、阳性症状、冲动攻击等精神病理症状相关,但有的研究未排除人口学特征、病程、疾病严重程度、疾病亚型、抗精神病药物服用时间和剂量等因素的影响。故本研究对未用药首发偏执型精神分裂症患者进行DTI扫描,并以性别、年龄、文化程度相匹配的正常对照比较,以期为“精神分裂症神经发育异常”尤其是“脑内连接异常”的假说提供有力证据。1对象和方法1.1病例选择选择标准一般以年龄与性别、年龄分布来自2008年3～12月济宁医学院第二附属医院的住院和门诊精神分裂症患者。入组标准:①符合中国精神障碍分类与诊断标准第三版(CCMD-3)中偏执型精神分裂症的诊断标准;②首次发病,阳性与阴性症状量表(PANSS)评分≥45分;③未接受过抗精神病药物治疗;④年龄18～45岁,文化程度初中或以上;⑤右利手。排除标准:①患有脑血管疾病、癫痫、出现昏迷的脑外伤等脑器质性疾病;②合并酒依赖、海洛因等精神活性物质使用及人格障碍;③患心肝肾等严重疾病。入组患者由两名精神科副主任医师临床确诊,共20例,男性8例,女性12例;年龄18～37岁,平均(25.1±7.4)岁;病程为3～16个月,平均(8.6±2.3)个月;受教育年限为8～16年,平均(12.1±3.5)年;PANSS评分为48～86分,平均(58.9±12.6)分。正常对照来自济宁医学院附属医院的实习医生、护士或服务公司人员。入组标准:①年龄(±3岁)、性别、文化程度与患者匹配;②身体健康,无头部外伤,无神经精神疾病,无心肝肾等严重病史,亦无精神疾病家族史;③右利手。共20名,男性8名,女性12名;年龄21～38岁,平均(27.8±5.2)岁;受教育年限8～16年,平均(11.3±3.2)年。本研究经医院伦理委员会批准,被试或家属签署书面知情同意书。1.2dti扫描参数采用SiemensMagnetomAvanto超导1.5TMR扫描仪。应用标准头部正交线圈,固定受试者头部,耳内塞棉球,以减少噪音的影响。全部受试均行常规T1WI、T2WI、FLAIR扫描。T1WI扫描参数为TR/TE360/15ms,FOV240mm×180mm,层厚8mm,间隔2mm,矩阵384×192,1次采集。T2WI扫描参数为TR/TE2200/22.3/Efms,FOV240mm×180mm,层厚8mm,间隔8mm,矩阵384×192,1次采集。FLAIR扫描参数为TR/TE10002/162/Efms,FOV240mm×240mm,层厚8mm,间隔8mm,矩阵384×192,1次采集。尔后进行DTI成像扫描,DTI扫描采用单次激发SEEPI序列,扫描参数为TR/TE9999/89.2/Efms,FOV240mm×240mm,层厚8mm,间隔2mm,矩阵128×128,1次采集。在12个方向上施加弥散梯度,b=1000s/mm2,共成像38层,扫描时间220s,再进行常规MRI扫描。所需时间共约530s。DTI数据经Siemens公司提供的弥散张量数据处理软件Functional(Sun,AdvantageWindowsADW4.2)处理。对所有图像移动校正,以去掉扫描过程中被试头部移动所导致的图像配准不良;其次利用高斯过滤技术进行降噪处理,以提高图像的信噪比;然后生成部分各向异性(factionalanisotropy,FA)图及三维彩色编码张量图,选定基底节或其上下层面测量胼胝体、左右侧钩束、扣带、左右侧内囊前肢和后肢、左右侧额叶和颞叶白质、穹隆和左右侧小脑脚等。每个感兴趣区(regionofinterest,ROI)均多次测量,以确保该部位所选层面的FA值最大。具体方法如下:先在三维彩色编码张量图上确认纤维束的走行,然后在b=0图像按照不同解剖部位手工放置椭圆形或圆形ROI,使其中心位置位于FA值最高处,并保证ROI小于解剖结构,以避免邻近组织影响。处理后数据由同一名影像科医生在不同时间反复测量而成。1.3立样本t检验采用SPSS10.0。FA值的组间比较采用独立样本t检验,组内左右侧对称性比较采用单样本配对t检验。t检验中,如果标准差大于均数1/3,则采用独立样本秩和检验。检验水准ɑ=0.05。2结果2.1最终成像di见图1、2。2.2侧内囊腰椎、嘴唇体膝关节fa值比较首发偏执型精神分裂症患者的额叶、内囊前肢、外囊的左右两侧FA值和左侧颞叶、左侧内囊膝部、胼胝体膝部FA值均小于正常对照组(t分别为3.50、4.17、3.20、3.16、2.92、5.11、3.01、2.31、3.36,P均小于0.05);余各脑区FA值的两组间差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。2.3两组内囊前后fa值的比较表2患者组额叶左右侧FA值无统计学差异(t=1.60,P>0.05),而对照组左侧大于右侧(t=2.43,P<0.05);患者组内囊膝部和后肢的FA值右侧大于左侧(t=4.84,P<0.05;t=5.34,P<0.05),而对照组左侧大于右侧(t=2.94,P<0.01;t=2.95,P<0.01);患者组和对照组余各兴趣区左右侧FA值的差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。3参与精神状态的检查FA值是DTI成像的主要参数,可较好地反映组织超微结构的有序性。FA值降低,表明纤维的致密度下降,微细结构受损。为排除病程和抗精神病药物的影响,本研究特以首发偏执型精神分裂症患者为研究对象。这些患者PANSS平均评分58.9,便于影像学检测。PANSS评分偏低,说明症状较轻,如结果异常则能更好地说明在疾病早期即存在大脑白质超微结构的异常。多数功能磁共振(fMRI)研究发现,精神分裂症是多个脑区和受累脑区间神经联系网络发生异常,进而导致了患者的功能异常。其中,额、颞叶区以及额颞叶间的联系和额颞叶与皮层下结构的联系是研究重点。人脑中,钩束是额-颞叶间的主要纤维联系通路;内囊前肢的丘脑-皮质投射是联系额叶和基底节神经节的纤维束,组成了额叶皮层下反馈环路,为高级认知反馈回路,其结构和/或功能异常可表现为行为和智能障碍。本研究中,首发偏执型精神分裂症患者双侧的额叶、内囊前肢和左侧颞叶、左侧内囊膝部的FA值降低,提示精神分裂症可能在额、颞叶内或额-颞叶之间、额叶皮层下反馈环路存在白质超微结构的异常,构成患者以认知功能异常为代表的各种精神症状的结构基础,为精神分裂症脑功能异常连接假说提供了直接的活体证据。胼胝体由两侧大脑半球的联合纤维汇聚而成,担负着两半球的信息传递和整合功能,是人类精神活动的重要部位。胼胝体在结构上可以分为嘴部、膝部、体部和压部四部分,其中膝部纤维来自额叶,与额叶功能联系密切;压部纤维来自颞叶下部和顶叶,与颞叶下部和顶叶联系密切。本研究中,患者组双侧胼胝体膝部FA值低于正常对照组,压部和体部无差异,说明首发偏执型精神分裂症胼胝体白质的病理改变集中,主要涉及额叶功能相关部位,可更好地解释精神分裂症可能的发病机制。扣带回是边缘系统的重要组成部分,与前额叶、颞叶、边缘系统其它部分均存在着广泛联系。扣带束是边缘系统最突出的白质纤维,是唯一联系扣带皮质和额叶前部、顶叶、颞区和丘脑的纤维。慢性男性精神分裂症患者的DTI研究发现,患者扣带束的扩散各向异性较正常对照组低,而本研究并未发现这种差异。原因可能是:本研究受试为首发偏执型精神分裂症患者,阳性症状较多,病程较短,未接受过抗精神病药物的治疗,而慢性精神分裂症患者多以情感淡漠、意志缺乏、注意障碍等阴性症状为主,难于排除药物的影响。比较不同临床亚型精神分裂症患者脑白质扩散各向异性的差异是今后需进一步探讨的问题,对于确定不同临床症状的相关脑区具有重要意义。小脑参与了高级认知功能的协调,fMRI研究显示精神分裂症的前额叶-丘脑-小脑环路受损,可能参与了精神分裂症的病理生理过程。Okugawa等的研究表明精神分裂症患者小脑中脚FA值显著降低,左侧小脑中脚的FA值与神经阻滞剂服用剂量明显相关,推测患者小脑-大脑皮层间的神经联系可能受损。本研究中,首发偏执型精神分裂症患者双侧大脑脚和小脑中脚未发现上述改变,同Wang等的研究结果相同,其原因尚需探讨。在神经解剖中,外囊是一个很少被人关注的哑区,其外侧为屏状核,内侧为基底节。基底节的神经解剖和功能已知之众多,而人们对外囊的神经纤维联系和屏状核的功能却知之甚少。本研究表明,首发偏执型精神分裂症患者双侧外囊的扩散各向异性降低,其潜在意义尚不清楚,这也是本研究的一个不同于其它研究的结果,值得进一步探讨。大脑偏侧发育异常是精神分裂症的病因学假说之一,认为精神分裂症系胚胎期左右侧大脑半球发育不平衡所致。DTI研究显示健康人大脑白质的各向异性呈非对称性分布,左侧大于右侧。本研究显示首发偏执型精神分裂症患者额叶左右两侧FA值无明显差异,意指正常“左>右偏