男性首發精神分裂癥前額葉海馬超高場磁共振多體素波譜成像研究

沈文婧 高威 岳靜 馬永春

作者單位：323000 浙江省麗水市第二人民醫院（沈文婧 高威岳靜）

精神分裂癥（SZ）是臨床上最常見的嚴重精神疾患之一［1］。該病好發于16～35歲青壯年。精神分裂癥的病因及發病機制復雜且多不清楚，臨床診斷也主要根據臨床現象學確定，缺乏客觀指標［2］，不利于其診治。磁共振多體素波譜（1H-MRS）技術是一種無創檢測手段，能利用磁共振現象和化學位移檢測大腦神經生化信息，也能觀察大腦功能和結構，有助于進一步認識精神分裂癥。蘇允愛等［3］研究認為，性別是精神分裂癥腦部研究的影響因素之一，與女性患者相比，男性患者更容易出現大腦形態學上的改變，故此次選擇男性這一單一性別作為研究對象。主要探討男性首發精神分裂癥患者前額葉、海馬超高場1H-MRS成像變化特點，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年10月至2017年10月麗水市第二人民醫院精神科治療的男性首發精神分裂癥患者39例作為觀察組，平均年齡（26.75±5.47）歲。平均受教育年限（11.47±3.11）年，平均口腔溫度（36.95±0.18）℃。另選取本院同時期基礎資料與觀察組匹配的男性健康體檢者作為對照組，平均年齡（26.16±5.32）歲。平均受教育年限（11.15±2.93）年，平均口腔溫度（37.01±0.15）℃。兩組年齡、受教育年限、口腔溫度一般資料比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經本院醫學倫理委員會審核通過，并獲得受試者知情同意。

1.2 納入和排除標準 （1）觀察組：納入標準：①均為男性，臨床癥狀及體征符合2014年英國國家衛生與臨床優化研究所 （NICE）的《NICE178 成人精神病和精神分裂癥治療與管理指南》關于精神分裂癥的診斷標準［4］，陽性和陰性癥狀量表（PANSS）［5］評分≥60分；②首次發病，未接受過抗精神病藥物或其他治療，病程≤2年；③年齡20～45歲，受教育年限9～16年；④右利手；⑤患者本人及家屬簽訂知情同意書，獲得醫學倫理會通過。排除標準：①有顱腦外傷史的患者；②合并嚴重心、腦、肝、腎、內分泌系統、血液系統等其他軀體疾病的患者；③精神發育遲緩或其他精神障礙的患者；④酒精依賴或藥物成癮患者；⑤腦部結構異常的患者；⑥伴有MRI檢查禁忌癥的患者。（2）對照組：納入標準：①男性健康體檢者；②年齡20～45歲；③受教育年限9～16年；④右利手；⑤簽訂知情同意書，自愿參與并積極配合。排除標準：①存在精神疾病家族史者；②有顱腦外傷、神經系統及精神障礙病史者；③體檢存在異常者；④酒精依賴或藥物成癮者；⑤有精神活性物質使用史者；⑥MRI檢查禁忌者。

1.3 波譜數據的采集和處理 此檢查由有經驗的專業醫師于每日下午4：30～6：00進行，檢查前與受試者溝通，向其詳細講述整個過程、檢查目的、安全性以及注意事項，消除受試者顧慮，防止情緒緊張，同時確保受試者未攜帶磁性金屬物。所有檢查由VERIO型3.0T超高場磁共振成像系統（德國西門子公司）完成，使用之前進行數字穩定性測試，受試者頭部固定于舒適位置，通過8通道頭線圈發射射頻及接受信號，首先采用快速自旋回波T1加權序列（SE T1WI）和梯度回波T2加權序列（GRET2WI）行常規掃描全腦，用三維擾相梯度回波序列（3D-SPGR）純軸位進行掃描，利用空間定位技術根據神經解剖圖譜的定義和描述確定前額葉及海馬的感興趣區。前額葉感興趣區定位于白質區，并避開腦溝、腦脊液等結構，雙側感興趣區部位對稱容量相同；海馬感興趣區以海馬頭部為中心，包括整個頭、體、尾，并避開顱底結構。波譜成像檢查：采用單體素多次采集1H-MRS數據，體素體積0.47mm×0.47mm×1mm，重復時間（TR）為1500ms，回波時間（TE）為35ms，翻轉角12°，層厚1mm，單次激發，視野（FOV）24cm×24cm，矩陣（MS）256×256，平均次數（NA）為128次，掃描時間為3min 48s。勻場、水抑制和調諧由儀器自動完成，抑水率＞97%，保證信號清晰度和數據準確；信號采集結束后，采用系統隨機軟件進行處理，將信號轉換為波譜圖及數據，以測定代謝物N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿復合物（CHO）和肌酸復合物（Cr）的水平，并計算NAA/Cr、Cho/Cr比值。

1.4 功能檢查 1H-MRS檢查結束后，采用威斯康星卡片分類測驗（WCST）［6］評價受試者的執行功能，評估指標包括分類數（CC）、錯誤應答數（RE）、持續性應答數（RP）、持續性錯誤數（RPE）以及概念化水平百分數（RFP）。其中CC、RFP得分越高，提示執行功能越強；RE、RP及RPE得分越高，則提示執行功能越差。

1.5 統計學方法 采用SPSS 19.0統計軟件包。符合正態性的計量資料以（±s）表示，組間比較采用t檢驗；計數資料以%表示，予以χ2檢驗。相關性采用pearson法進行分析。所有數據比較，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組前額葉1H-MRS檢測結果比較 見表1。

2.2 兩組海馬1H-MRS檢測結果比較 見表2。

2.3 兩組WCST指標比較 見表3。

表3 兩組WCST指標比較［分，（±s）］

表3 兩組WCST指標比較［分，（±s）］

組別 n CC RE RP值 RPE RFP對照組 39 4.62±0.65 29.48±4.2118.84±2.6113.79±1.3767.71±9.67觀察組 39 1.29±0.18 63.45±8.2745.58±6.2444.28±6.3220.12±2.48 t值 30.833 22.860 24.689 29.444 29.771 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

表1 兩組前額葉1H-MRS檢測結果比較（±s）

表1 兩組前額葉1H-MRS檢測結果比較（±s）

組別 n NAA（ppm） CHO（ppm） Cr（ppm） NAA/Cr CHO/Cr左側 右側 左側 右側 左側 右側 左側 右側 左側 右側觀察組 39 4.94±0.68 6.61±0.94 4.25±0.59 4.38±0.62 3.41±0.38 3.77±0.53 1.45±0.15 1.76±0.25 1.21±0.13 1.17±0.16*對照組 39 7.01±0.93 6.98±0.99 3.99±0.65 4.15±0.59 3.54±0.47 2.66±0.38 1.98±0.26 2.62±0.36 1.16±0.14 1.56±0.22 t值 11.221 1.693 1.850 1.678 1.343 10.629 11.026 12.254 1.634 8.953 P值 0.000 0.107 0.080 0.110 0.195 0.000 0.000 0.000 0.119 0.000

表2 兩組海馬1H-MRS檢測結果比較（±s）

表2 兩組海馬1H-MRS檢測結果比較（±s）

組別 n NAA（ppm） CHO（ppm） Cr（ppm） NAA/Cr CHO/Cr左側 右側 左側 右側 左側 右側 左側 右側 左側 右側觀察組 39 5.67±0.81 5.46±0.78 5.33±0.76 5.29±0.75 3.97±0.54 3.86±0.55 1.42±0.15* 1.46±0.20 1.34±0.19 1.40±0.17對照組 39 6.03±0.85 5.28±0.75 5.02±0.71 5.15±0.73 4.02±0.56 3.74±0.52 1.53±0.21 1.41±0.18 1.27±0.17 1.38±0.12 t值 1.915 1.039 1.861 0.835 0.401 0.990 2.662 1.160 1.715 0.600 P值 0.070 0.312 0.078 0.414 0.693 0.335 0.015 0.260 0.103 0.555

2.4 1H-MRS結果與WCST指標的關系 觀察組患者左側前額葉NAA/Cr比值與WCST指標CC呈正相關性（r=0.615，P＜0.05），左側前額葉 NAA/Cr比值與RFP呈正相關性（r=0.593，P＜0.05）。左側前額葉NAA/Cr比值與WCST指標RE呈負相關性（r=-0.557，P＜0.05），左側前額葉NAA/Cr比值與RPE呈負相關性（r=-0.601，P＜0.05）。右側前額葉及海馬的NAA/Cr比值與WCST指標均無明顯相關性（r=0.132，P＞0.05；r=0.127，P＞0.05）。對照組雙側前額葉及海馬的NAA/Cr比值與WCST指標均無明顯相關性（P＞0.05）。

3 討論

隨著近年來神經功能影像學的發展，正電子發射型計算機斷層顯像術（PET）、單光子發射計算機斷層成像術（SPECT）、磁共振波譜分析技術（MRS）等檢查技術越來越多的應用于精神分裂癥的研究。但是，PET、SPECT檢查過程中均有放射性物質進入機體，而且價格昂貴，重復性差，因此臨床應用受到限制，而MRS具有非侵入性優點，且能夠直接觀測大腦結構及生化代謝產物變化，可更廣泛應用于臨床，1H-MRS是其中最常見的一種。本資料中即采用超高場磁共振儀通過1H-MRS技術測定男性首發精神分裂癥患者前額葉及海馬內NAA、CHOJ及Cr含量，以觀察患者腦功能變化特點，為深入了解精神分裂癥提供依據。

NAA屬于相對不活潑的氨基酸，主要存在于神經元和軸突內，在腦內含量較多，目前普遍認為其參與髓鞘脂類合成、轉化、能量代謝、神經傳遞等過程，可以隨神經元減少而濃度降低，是特異性的存活神經細胞的標志。有研究認為，NAA水平下降與神經元變性損傷關系密切［7］。Schwerk等［8］研究則認為，精神分裂癥患者前額葉、丘腦等部位的NAA含量早期即降低，相應部位存在神經元結構或功能損害。CHO信號來源復雜，大部分與細胞膜磷脂代謝有關，參與細胞膜構成并分布于細胞膜上，其含量可以反映細胞膜合成、降解狀態，此外，CHO還能轉化為乙酰膽堿，作為神經遞質影響記憶、認知以及精神狀態，CHO濃度升高，表明細胞膜代謝出現紊亂。Cr是神經中樞的能量代謝產物，可以反映細胞能量水平，在全腦均衡分布。在同一機體腦內，不管其他代謝條件如何變化，Cr均處于相對穩定狀態，常作為波譜研究對照的內標準和參照物。Cr水平變化與神經元能量代謝狀態變化有關。本資料結果顯示，與對照組比較，觀察組左側前額葉NAA水平及NAA/Cr比值較低，右側前額葉Cr水平較高，NAA/Cr、CHO/Cr比值較低，左側海馬NAA/Cr比值較低（P＜0.05），表明男性首發精神分裂癥患者的雙側前額葉和左側海馬存在神經元結構或功能改變，而右側前額葉還可能伴有細胞膜代謝和神經元能量代謝紊亂。

另外，作者還通過WCST量表觀察了患者執行功能，以及執行功能與1H-MRS的相關性，結果發現，與對照組比較，觀察組WCST指標CC、RFP較低，RE、RP及RPE較高（P＜0.05），WCST是評估額葉執行功能的常用檢查，其中，CC反映受試者對于分類到不同類別的概念的掌握程度，RFP反映概念形成的洞察力，這兩個指標得分越高，提示執行功能越強；RE及RP反映受試者的認知轉移能力，RPE反映概念形成、校正的利用及概念的可塑性方面的異常，這三個指標得分越高，提示執行功能受損越嚴重［13］。本資料結果表明，精神分離癥患者執行功能明顯低于健康人。觀察組患者左側前額葉NAA/Cr比值與WCST指標CC、RFP呈正相關關系（r=0.615，P＜0.05；r=0.593，P＜0.05），左側前額葉NAA/Cr比值與WCST指標RE、RPE呈 負 相 關 關 系（r=-0.557，P＜0.05；r=-0.601，P＜0.05），表明神經元結構或功能改變可能是導致患者執行功能下降的原因。

綜上所述，男性首發精神分裂癥患者存在雙側前額葉及左側海馬NAA代謝異常，右側前額葉Cr代謝異常，提示精神分裂癥發病早期可能存在神經元結構完整性和功能損傷，為精神分裂癥發病機制的研究提供依據。但是，本資料也存在病例數較少、雖排除性別因素混雜但無法代表患者總體等不足之處，需要在下一步研究中完善。