精神分裂癥高危人群腦白質彌散張量成像研究

王秀霞　田峰　徐勇　趙婷　郭曉杰

【摘要】 目的：應用磁共振彌散張量成像（DTI）技術，觀察精神分裂癥高危人群（UHR）腦白質的改變。方法：對15例UHR和17例正常對照進行腦部DTI掃描后，采用基于纖維的空間統計方法（TBSS），比較全腦的各向異性分數值（FA值）。結果：UHR組平均FA值低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；UHR組與對照組有差異的腦白質位于左側額葉和左側內囊前肢。結論：精神分裂癥高危人群存在腦白質微結構的改變。

【關鍵詞】 彌散張量成像； 各向異性分數； 腦白質； 精神分裂癥高危人群

精神分裂癥是高復發率、高致殘率的慢性遷延性疾病。約80%～90%的精神分裂癥患者發病前存在較長的前驅期。前驅期指首次行為改變到首次精神病發作前的階段，也叫超高危期，持續約1～5年[1-2]。有前驅癥狀的人群稱為臨床高危或超高危人群（ultra-high-risk for psychosis，UHR）。近年來，對精神分裂癥的預防逐漸轉向對高危人群的早期識別和干預研究，以期降低精神病的轉化率、改善臨床結局[3-4]。

彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是近年來發展起來的一項磁共振功能成像技術，對腦白質纖維具有高敏感性，可以無創地顯示大腦白質纖維分布，反映白質纖維在疾病狀態下的異常改變[5]。

本研究運用DTI技術采用基于纖維骨架的空間統計方法（tract based spatial statistics，TBSS），對兩組數據的全腦白質部分各向異性（fractional anisotropy，FA）進行分析，比較UHR及正常人的腦白質差異，為UHR的白質結構改變提供影像學依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2013年山西醫科大學第二醫院門診的UHR為研究對象。UHR組納入標準：（1）年齡16～30歲；（2）性別不限；（3）未診斷過其他精神科疾病；（4）未接受過任何抗精神病藥物治療；（5）無明顯腦器質性疾病；（6）韋氏智力量表評定智商>70，能與訪談者進行良好交流；（7）右利手。對照組納入標準：（1）年齡16～30歲；（2）性別不限；（3）無軀體疾??；（4）未診斷過精神科疾病；（5）無精神疾病家族史；（6）韋氏智力量表評定智商>70；（7）右利手。UHR組15例，男5例，女10例；平均年齡（20±3）歲；平均受教育年限（13.9±1.9）年。對照組17例，男7例，女10例；平均年齡（21±2）歲；平均受教育年限（14.5±1.8）年。兩組研究對象的一般資料比較差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 臨床評定 根據國外文獻對精神分裂癥前驅癥狀的定義和描述，由經精神病高危綜合征結構性訪談工具（the instrument of Structural interview of schizophrenia syndrome，SIPS）規范化培訓的精神科專業醫師，運用SIPS，通過面談并由知情家屬書面及口頭補充的方式進行評估，識別高危人群。

1.2.2 磁共振數據采集 使用西門子3.0 T超導磁共振掃描儀（Trio，Siemens Medical Erlangen，Germany）采集大腦結構及DTI數據，全腦立體三維T1加權像采用3D MPRAGE矢狀位掃描，掃描參數TR=14 ms，TE=4.92 ms，FA=25°；距陣=256×192，視野FOV=

230 mm×230 mm，120層，間隔0.3 mm，層厚1.5 mm；掃描時間9 min 14 s。

DTI掃描采用單次激發自旋回波平面成像（EPI）序列，軸位掃描，TR=6000 ms，TE=90 ms，矩陣=128×128，視野（FOV）=24 cm×24 cm，反轉角90°，共掃描45個連續層面；擴散敏感梯度方向12個，擴散敏感系數b=1000 s/mm2，同時得到軸位掃描未加梯度彌散加權成像（b=0）；層厚=3 mm，層間隔=0 mm；掃描時間4 min 14 s。

1.3 統計學處理 用FSL（FMRIB Software Library，http：//www.fmrib.ox.ac.uk/fsl）軟件包中TBSS法對DTI圖像進行分析。步驟：（1）頭動和渦流校正、生成全腦mask，得到個體FA圖。（2）應用TBSS組件對FA圖像處理，把每名被試的FA像配準到MNI152（Montreal Neurological Institute）標準空間。（3）在標準空間，利用所有配準后FA圖像制作平均FA模板并提取輪廓線（tract skeleton），將每個受試者的白質纖維配準到輪廓線圖像，得到平均FA像，圖像濃縮產生模板骨架（mean FA skeleton image），FA骨架界定≥0.2的閾值，排除周圍組織等的影響，將個體FA圖投射到該骨架，進行體素水平的組間統計。（4）對UHR組和對照組的張量參數圖進行獨立樣本t檢驗，采用TFCE （Threshold-Free Cluster Enhancement）進行校正，以P<0.01作為顯著性標準，結果以偽彩圖方式直觀顯示。

2 結果

2.1 兩組全腦平均FA值比較 UHR組的FA值為（0.29±0.03），低于對照組的（0.32±0.02），差異有統計學意義（t=-3.28，P<0.01）。

2.2 兩組FA值顯著降低區域 UHR組與對照組FA值顯著降低的區域位于左側額葉和左側內囊前肢，其坐標及體素比較見表1；結果以偽彩圖顯示，見圖1。

表1 兩組FA值顯著降低區域比較

解剖位置 坐標 體素

X Y Z

左側額葉 117 156 93 339endprint

左側內囊前肢 109 139 80 157

圖1 精神分裂癥高危人群腦白質彌散張量成像研究

注：FA圖配準到MNA152標準空間，坐標X=117，Y=156，Z=93

3 討論

精神分裂癥被認為是一種神經發育性障礙，其中白質結構損害已逐漸被公認為重要的病理生理學表現之一，而在精神分裂癥的前驅期可能已經存在腦白質結構和功能的改變。

DTI利用組織中水分子彌散運動的各向異性特征成像，對腦白質微觀結構測量和評估。FA值是描述各向異性特征的主要參數，大小受白質纖維束排列方向、致密性、髓鞘完整性等因素影響，FA值越大，神經傳導功能越強，FA值降低在一定程度上反映白質結構完整性改變及神經傳導功能下降。

本研究結果顯示，UHR組的全腦平均FA值低于正常對照組，左側額葉和左側內囊前肢白質為有差異區域，FA值下降提示UHR大腦左側額葉及內囊前肢白質纖維的結構及完整性受到損害。

國外研究發現UHR存在額葉和內側顳葉、前扣帶回皮質以及顳上回等腦區異常[6]。Morey等[7]、Karlsgodt等[8]關于UHR的研究發現在精神分裂癥發病前額、頂葉白質連接的FA值已有下降。Cannon等[9]認為額葉異常可能為精神分裂癥的遺傳風險因素，而顳葉、頂葉、眶額葉與疾病相關；Jessen等[10]報道了UHR的額、顳葉神經元密度和功能降低。同時大量關于精神分裂癥腦白質結構的研究提示，精神分裂癥全腦白質FA值普遍較低，前額葉白質FA值明顯降低，患者的額葉、顳葉、扣帶、頂葉、海馬和杏仁核等發生改變[11-13]。關于UHR中內囊前肢是否存在異常未見報道，但有研究證實精神分裂癥內囊前肢所連接的腦區的結構和功能存在著異常[14]；而Lang等[15]報道的未服藥首發分裂癥患者兩側內囊前肢的體積縮小，說明在疾病的早期甚至未發病階段，內囊前肢異常可能已經存在。

額葉為神經系統的上級中樞，幾乎涉及所有的心理功能，額葉的微結構改變或其與下級神經元間的聯系纖維損傷，可以影響記憶、語言功能，出現人格及行為異常。聯系前額葉與丘腦的丘腦前腳和皮質丘腦束走行于內囊前肢，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，內囊前肢的結構異?？赡軐е逻@些環路的功能聯系中斷，表現出行為和智能障礙。

本結果與已有研究具有一致性，提示UHR中可能已經存在精神癥狀的神經生物基礎。但目前研究為初始階段，存在樣本量小等不足，未來的研究不僅要有足夠大的樣本，還要進行長期追蹤，進一步明確UHR中白質的變化，為UHR的早期識別提供依據。

參考文獻

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（收稿日期：2014-03-04） （本文編輯：蔡元元）endprint

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