首發兒童青少年精神分裂癥腦磁共振彌散張量成像研究＊

姜紅燕，李宗芳，楊 濤，許秀峰，程宇琪，邊海月，錢晶晶，田 偉

（1.昆明醫科大學第一附屬醫院精神科，昆明 650031；2.昆明醫科大學第一附屬醫院影像科，昆明 650031；3.長江大學附屬第一醫院神經內科，湖北荊州 434000）

精神分裂癥是一種患病率高、致殘率高的重癥精神疾病，終身患病率高達1%。精神分裂癥多在青壯年發病，少數在18歲以前發病，稱為早發精神分裂癥（early－onset schizophrenia，EOS）。精神分裂癥的病因極其復雜，至今其發病機制還不清楚。其中，神經發育異常假說是精神分裂癥重要的假說之一，該假說認為精神分裂癥的病理生理學基礎是腦發育早期的損害。磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一種磁共振成像技術，它可顯示白質（white matter，WM）纖維的走行，評價局部腦白質組織的密度及連續性，觀察腦白質完整性的異常。白質束聯絡大腦各個區域形成功能網絡，它的異常可能與精神分裂癥的病理生理相關。這個假設被尸體解剖和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）研究所驗證，研究發現精神分裂癥患者的大腦白質的完整性普遍遭到損壞［1－3］。檢測大腦白質的一個重要指標是各向異性（fractional analysis，FA），它可以提供有關白質纖維的密度、直徑、髓鞘形成和連貫性的信息。不同的發病年齡白質的完整性破壞也會不同［4］，且DTI對白質的檢測會受到藥物因素的影響。因此，本研究對首發未用過精神藥物的兒童青少年精神分裂癥與健康對照者的全腦FA值進行比較分析，可以有效地排除藥物對腦白質的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 詳細地向所有入組的患者和健康對照者介紹研究計劃及目的，口頭講解并且有書面的研究目的和過程的介紹。所有參與人員均是自愿的，可以任何時間沒有任何理由拒絕參加。因患者是未成年人，而且在精神疾病發作期間往往沒有自知力，故知情同意書是由其直系親屬簽署。患者組：收集2009年10月至2011年9月昆明醫學院第一附屬醫院精神科門診或住院部的兒童青少年精神分裂癥共19例患者（年齡小于18歲）；其中，男9例，女10例，年齡12～17歲，平均（15±1.73）歲；患者均為首發，且沒有服用過任何抗精神病藥物，均為右利手。對照組：為自愿參加本研究的19名健康者，其中，男9例，女10例，年齡12～17歲，平均（15±1.85）歲。其年齡、性別、利手、受教育程度與患者組相匹配，經獨立樣本t檢驗，兩組在性別和年齡方面比較差異無統計學意義（P＞0.05）。排除標準：嚴重的身體或神經疾病，除了煙草以外的物質濫用，有電休克的治療史或有伴有意識喪失的顱腦損傷，頭部MRI平掃未發現明顯腦結構異常者，MRI掃描時不能合作，頭部晃動者。

1.2 頭顱磁共振掃描 DTI的數據是在1.5T的機器上獲取。具體的方法：使用美國GE公司1.5TSigna MRI超導磁共振成像系統（General Elecric，Milwaukee，USA），8通道相控陣頭正交線圈。掃描時受試者平臥，用專用泡沫墊固定頭部以減少頭部晃動。用一個標準頭線圈發射和接收核磁共振信號，采用單次激發自旋－平面成像（SE－EPI）序列進行軸位掃描，以正中矢狀位平行前后聯合連線（AC－PC）為定位線，常規磁共振T1W1和T2W1平掃，以軸位做T1W1和T2W1掃描。T1W1掃描參數：重復時間／回波時間（TR／TE）＝2 064ms／9.5ms，層厚／間隔＝6mm／6mm，矩陣＝320×192，激勵次數（NEX）＝1.0，層數＝17層。T2W1掃描參數：重復時間／回波時間（TR／TE）＝4 160ms／99.1ms，層厚／間隔＝6mm／2mm，矩陣＝320×224，激勵次數（NEX）＝1.0，層數＝17層。DTI圖像采集方法：掃描參數：重復時間／回波時間（TR／TE）＝10 000 ms／97.2ms，層厚／間隔＝4mm／0mm，矩陣＝128×128，激勵次數（NEX）＝2.0，層數＝31層，體素大小1.02mm×1.02mm×4mm。掃描時間：340s，掃描層面與前后聯合連線平行。

1.3 圖像分析方法 將掃描獲得的DCOM數據輸入DTIS－tudio（version 2.40，Johns H opkins University Baltim ore，MD）軟件中，計算出彌散張量成像的FA圖像及B0圖像，然后采用基于Matlab 7.11軟件的SPM8軟件將每個受試者的b＝0圖像標準化到蒙特利爾神經學研究所標準腦圖譜（montreal neurological institute，MNI）的空間模板上，然后將變換矩陣應用到每個受試者對應的FA圖像，最后對標準化及平滑后的FA圖進行雙樣本T檢驗。

1.4 統計學處理 SPM8中建立雙樣本t檢驗統計模型，以P＜0.001，22個以上連續一體的高亮像素集中區域視為組間有顯著性差異區域，這個激活范圍閾值是采用蒙特卡羅模擬法，使矯正后的閾值達到P＜0.05，在腦功能成像分析軟件（analysis of functional neuroimages，AFNI）中計算獲得。分別比較精神分裂癥患者組和健康的對照組白質纖維FA值的差異，對獲得的差異區域MNI坐標用Talairch Daemon Client軟件判定對應腦區，具體每個腦區的空間位置通過X、Y、Z（ram）表示。

2 結 果

用基于像素FA值的統計檢驗分析，發現左額下回、左顳下回、左枕葉、右顳中回等腦區白質，患者組的FA值顯著小于對照組（P＜0.001）。FA值顯著下降的區域見表1和圖1。沒有區域發現FA值有明顯增高。

表1 精神分裂癥患者組與對照組比較FA值顯著下降的區域（P＜0.001）

圖1 精神分裂癥患者相對于健康者的FA值下降的腦區

3 討 論

精神分裂癥是一種復雜的精神疾病，白質纖維聯絡大腦各個區域的神經紊亂，白質纖維束的異常，有可能去理解精神分裂癥的大腦結構和功能的異常［5］。隨著DTI技術的迅速發展，發現精神分裂癥患者不同腦區白質的異常，FA值明顯降低，胼胝體、左顳上回、海馬回、顳中回、頂葉、枕葉中部等腦區均有報道 FA 值普遍降低［6－8］。

目前，有關早發精神分裂癥的DTI研究并不多。早發性精神分裂癥和成年開始的精神分裂癥可能有相似的病理生理特征，但是，其早發的基礎還不清楚。Kamm等［9］認為，腦的發育延遲可能誘發EOS發病前的異常和易患增加。研究發現EOS患者，一些杏仁核和海馬的腦區受到影響，其他的腦區，如顳葉在癥狀發作時出現受損，在急性期出現更加嚴重的損傷，隨之又會平穩［10］。Kumra等［11］對兒童、青少年期EOS進行DTI研究，結果顯示扣帶回和尾狀核FA值較低，提示精神分裂癥發病早期已經存在大腦白質完整性異常，且可能與兒童精神分裂癥的動機缺乏、注意力、記憶和高級執行功能缺陷有關。Kyriakopoulos等［12］發現EOS患者的小腦和頂葉白質FA值較正常對照組明顯下降，提示小腦白質和頂葉區白質的異常可能與青少年的精神癥狀的發作有關。Freitag等［13］應用纖維束示蹤的空間統計分析（TBSS）方法，結果發現EOS患者的整個胼胝體和視輻射區白質的FA值明顯下降，支持精神分裂癥與神經發育障礙相關。Peters等［14］通過DTI研究正常青少年的白質發育發現，左側上縱束白質纖維的FA值明顯增高，提示青少年期的上縱束連通性明顯增高，鑒于有證據發現首發精神分裂癥和高危患精神分裂癥者的上縱束的白質完整性受損，提示青少年期的上縱束發育成熟異常可能是精神分裂癥神經發育的一個重要指標。Clark等［15］研究白質完整性與兒童期發病的精神分裂癥言語功能的關聯性發現，有言語缺陷的兒童期發病的精神分裂癥患者具有更嚴重白質完整性的損傷。Henze等［16］發現首發青少年期發病的精神分裂癥患者的胼胝體白質FA值明顯下降。Schneiderman等［17］采用橫斷面研究和縱向研究方法調查青少年期發病的精神分裂癥和成年時期發病的精神分裂癥，以及健康對照組之間在灰質體積和白質微觀異常的變化。研究結果提示，青少年期發病的精神分裂癥與成年期發病的精神分裂癥的病因學機制是一樣的，神經發育期進程上的異常，而在青少年期發病的精神分裂癥的這種異常更加顯著。EOS的DTI研究結果有不同腦區的FA值的下降，這些不同可能是由于精神分裂癥的復雜、具有異質性，加之研究方法的多樣性，其結果是多樣的。

本研究用基于像素FA值的統計檢驗分析，發現EOS患者組一些腦區白質纖維的部分各項異性值（FA值）顯著低于健康對照組，這些腦區包括左額下回、左顳下回、左枕葉、右顳中回白質。提示與健康對照相比，早發未服藥的首發精神分裂癥患者在這些區域白質完整性有損傷，皮層之間的功能連接受到影響。與國內魏欽令等［18］研究精神分裂癥早發的DTI研究結果有共同之處，發現左側顳葉區域、左側額葉的FA值降低。本研究的結果支持精神分裂癥白質的不連續性可能是精神分裂癥的病理學機制，未用過藥物的EOS的白質研究為理解精神分裂癥的各種表型和發病機制提供一個有用的方法。

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