伴抑郁癥狀的精神分裂癥患者的功能連接強度變化研究

郭力寧 ，禚傳君，秦 文，于春水

（1．天津醫科大學總醫院醫學影像科，天津 300052；2．天津市安定醫院精神病學功能神經影像實驗室，天津 300070）

精神分裂癥常伴有抑郁癥狀，抑郁癥狀可出現于精神分裂癥的任何發展階段[1－2]。伴有抑郁癥狀的精神分裂癥患者常表現為療效不佳、預后差、自殺率高[3－6]，甚至有人提出抑郁癥狀就是精神分裂癥的表現之一[5，7]。然而，很少有人研究伴有抑郁癥狀的精神分裂癥患者的功能腦影像改變特征。

靜息態下功能磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI）無需患者配合，已經成為刻畫人腦固有功能連接的有力工具。功能連接強度（Functional connectivity strength，FCS） 分析是一種新興的數據驅動功能連接分析方法，可以敏感地識別疾病所致的功能連接變化[8－9]。本文將利用FCS分析識別精神分裂癥患者中與抑郁癥狀相關的腦區，以加深對伴有抑郁癥狀的精神分裂癥患者腦損害機制的認識。

1 材料和方法

1．1 研究對象

所有受試者實驗前均獲知情同意，并經天津醫科大學總醫院倫理委員會批準。入組標準包括年齡（18～60歲）、中國漢族、右利手。本次研究共招募了91例精神分裂癥患者和89名性別及年齡相匹配的健康正常人。利用美國精神障礙診斷與統計手冊第4版（DSM－Ⅳ）配套的定式臨床問卷診斷精神分裂癥。使用陽性和陰性癥狀量表（PANSS）中的一般精神病理量表的第6項（G6）來評價精神分裂癥患者的抑郁癥狀的嚴重程度。G6評分大于1分的精神分裂癥患者被認為表現抑郁癥狀，反之則被認為不表現抑郁癥狀。所有受試者的詳細人口統計學數據及臨床資料見表1。

表1 人口統計學數據及臨床資料

1．2 MRI數據采集及處理

1．2．1 數據采集

影像數據采集應用3．0T磁共振掃描儀（Discovery MR750，General Electric，Milwaukee，WI，USA）及頭部8通道相控陣線圈，成像范圍覆蓋全腦。用海綿填塞頭部和線圈之間的空隙，固定頭部并最大限度地減少頭部及其他部位的主動與被動運動。采用梯度回波單次激發回波平面成像 （Echo planar imaging，EPI）技術采集靜息態下fMRI數據。掃描參數如下：重復時間/回波時間=2 000 ms/45 ms，視野=220 mm×220 mm，矩陣=64×64，翻轉角=90°，層厚=4．0 mm，間隔=0．5 mm，層數=32 層，采集 180 個時相。受試者取仰臥位，囑受試者在實驗過程中閉眼，保持清醒狀態，盡量不思考任何事情。

1．2．2 數據預處理

應用DPARSFA[10]工具包對每個受試者的fMRI數據進行以下預處理：①考慮到fMRI信號達到穩態需要的時間以及受試者對環境的適應，首先剔除前10個時相的采集數據，以消除潛在的噪聲干擾；②進行時間層校正，使得一個重復時間內的各層獲取時間一致；③評估和校正時間點間的頭動，剔除平移超過2 mm、旋轉超過2°的受試者；④將每個被試的圖像非線性配準到標準空間的EPI模板上，并重采樣為邊長3 mm的立方體素；⑤去除6個頭動參數及其一階導數、腦脊液信號、腦白質信號等協變量；⑥采用0．01～0．08 Hz頻段對所得信號進行帶通濾波，去除低頻和高頻信號的干擾。

1．2．3 全腦 FCS 計算

首先，在全腦灰質模板內計算任意兩個體素之間的fMRI信號時間序列的Pearson相關系數，得到每個受試者的功能連接矩陣。將每個被試經Bonferroni多重比較校正（P＜0．05，重復比較數為 N×（N－1）/2，N代表體素數）后仍然顯著的功能連接列入隨后的FCS計算。某個體素的FCS值定義為該體素與灰質模板內其他所有體素存在顯著正性功能連接值的總和。接下來把每個體素的FCS值除以全腦所有體素FCS的平均值得到每個受試者標準化的FCS圖。最后，以8 mm的半高全寬的平滑和對所得到的FCS圖進行空間平滑。

1．3 統計學分析

采用 SPSS 19．0（SPSS，Chicago，IL，USA）軟件包分析人口統計學數據，P＜0．05為差異具有統計學意義。應用SPM8軟件 （SPM8，Wellcome Department of Imaging Neuroscience，London，UK）對預處理的圖像進行組水平的統計，采用多重回歸分析的方法研究 PANSS抑郁癥狀（PANSS－G6）和全腦 FCS的相關性。考慮到年齡和性別可能會影響分析結果，故將所有受試者年齡和性別作為協變量予以控制，對結果進行團塊水平的FWE（Family wise error）多重比較校正（體素水平P＜0．001，校正團塊水平P＜0．05）。將具有統計顯著性的團塊作為感興趣區 （ROI），提取所有受試者每個ROI的平均FCS值，比較這些ROI內所有體素的平均FCS值在無抑郁癥狀組、伴抑郁癥狀組及健康對照組間的差異。

2 結果

2．1 人口統計學數據及臨床資料

本研究共招募91名精神分裂癥患者和89名健康人參加此次實驗。其中精神分裂癥患者中有57名PANSS－G6評分為1分，被分入無抑郁癥狀組，34名PANSS－G6評分大于1分，被分入伴抑郁癥狀組。受試者的人口統計學數據及臨床資料見表1，各組之間年齡（F檢驗，F=0．046，P=0．955）和性別（卡方檢驗，χ2=0．234，P=0．890）間無差異，PANSS－G6 評分在兩組患者之間具有顯著性差異 （雙樣本t檢驗，t=－16．219，P＜0．001）。

2．2 抑郁癥狀和全腦FCS相關性

在精神分裂癥患者中，PANSS－G6分數分別與左側顳上回前部 （峰值點坐標：x=－33，y=21，z=－33；團塊大小=181體素，峰值t=5．19）和右側顳上回前部 （峰值點坐標：x=42，y=18，z=－27； 團塊大小=224體素，t=5．49）的 FCS 呈顯著正相關（圖 1）。提取這兩個腦區的FCS值，與PANSS－G6分數的相關散點圖見圖2。

2．3 雙側顳上回FCS值的組間差異

基于ROI的事后檢驗顯示：與無抑郁癥狀組和健康對照組相比，伴抑郁癥狀組的雙側顳上回平均FCS 值顯著增強（P＜0．05，Bonferroni校正）（圖 3）。

圖1 精神分裂癥患者中與抑郁癥狀顯著相關的腦區（P＜0．05，FWE 校正）。Figure 1. Brain regions with significant correlations between depression symptoms and FCS(P＜0．05,FWE corrected)．

圖2 左側顳上回（圖2a）和右側顳上回（圖2b）FCS值和PANSS－G6評分相關散點圖。Figure 2. Scatter plots between FCS values of the left and right superior temporal gyri and PANSS－G6 scores．

圖 3 雙側顳上回 FCS 值的組間差異（P＜0．05，Bonferroni校正）。 誤差線代表標準誤，* 代表 P＜0．05，Bonferroni校正。Figure 3. Inter－group differences in FCS of the bilateral superior temporal gyrus(P＜0．05,Bonferroni correction)．Error bars indicate the standard error of the mean(*:P＜0．05,corrected by Bonferroni method)．

3 討論

據我們所知，這是首次探究與精神分裂癥患者的抑郁癥狀有關的功能腦影像改變的研究。利用靜息態下fMRI數據，我們探索了精神分裂癥患者的抑郁癥狀和異常腦功能連接的關系。我們發現伴抑郁癥狀的精神分裂癥患者的雙側顳上回相比于無抑郁癥狀的精神分裂癥患者以及正常人功能連接異常增強。

顳上回與情感處理和社會認知功能有關[11－13]。另外，與杏仁核、眶額皮層及前扣帶回功能一致，顳上回在感知覺方面也起著重要的作用[14－16]。但是，尚沒有相關研究報道顳上回和精神分裂癥患者的抑郁癥狀是否存在相關性。很多研究已經發現顳上回結構和功能異常與抑郁癥有關[17－18]，一項關于抑郁癥患者功能磁共振的薈萃分析表明顳上回是最常被報道的和抑郁癥病理生理有關的腦區[18]。本研究結果顯示雙側顳上回的FCS異常改變和精神分裂癥患者的抑郁癥狀相關，表明精神分裂癥患者的顳上回可能是與抑郁情緒的嚴重程度或抑郁情緒產生的頻率有關的腦區，這可能是造成精神分裂癥患者出現抑郁癥狀的病理機制。本研究的部分結果也累及了雙側顳極區。已有研究報道顳極區主要涉及情感處理[18，20]，顳極區的損害會導致不穩定的情緒狀態，在臨床上主要表現為抑郁、焦慮和易激惹狀態的頻繁改變[21]。提示在精神分裂癥患者中，顳極區的變化可能與其抑郁癥狀存在相關性。

該研究只是作為初步研究，還存在一些局限性。首先，該研究評價精神分裂癥患者抑郁癥狀是基于PANSS量表的抑郁評分，更精細的評價抑郁癥狀的手段應在后期研究中應用。其次，本研究的精神分裂癥患者大部分都接受了藥物治療，這可能會對我們的結果造成一定影響。總之，本研究發現了和精神分裂癥患者的抑郁癥狀相關的功能連接異常腦區，這有助于加強對該類型精神分裂癥患者的神經機制的認識。