應用功能磁共振成像技術對焦慮傾向亞健康人群腦區的研究

熊俊浩，王 波，謝 吾，左 娟，張朝剛，周 波，李永建

(1.西南交通大學經濟管理學院，四川 成都 610031；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院，四川 成都 610072)

應用功能磁共振成像技術對焦慮傾向亞健康人群腦區的研究

熊俊浩1，2，王 波1，謝 吾，1左 娟1，張朝剛1，周 波2，李永建1

(1.西南交通大學經濟管理學院，四川 成都 610031；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院，四川 成都 610072)

目的 探討焦慮傾向亞健康人群腦區的異常性。方法 20例焦慮癥患者和20例健康對照者均接受功能磁共振(FMRI)檢查，采用局部一致性(regional homogeneity，ReHo)技術分析兩組受試者的靜息態fMRI數據。結果 焦慮組患者左視覺聯絡區、右視覺聯絡區、右額眶區和左下腳后區4個區域的ReHo值均明顯低于健康對照組，而左顳極區、右下額葉皮層、中腦、左體感皮層和右體感皮層5個區域的ReHo值均明顯高于健康對照組，差異均有統計學意義(P< 0.05)。結論 靜息態磁共振相關數據可對亞健康的關鍵指標之一焦慮做出較為客觀的分辨。

亞健康；焦慮；功能磁共振

隨著現代知識經濟社會的發展，腦力勞動已成為當今社會的主要工作方式，而“亞健康”也逐漸形成的一個描述身心疲憊的概念。雖然此概念目前還十分泛化，但它已經明顯區別于過去體力勞動的“勞其筋骨，累其體膚”的內涵，并且成為現代社會大部分人的生存狀態。世界衛生組織(WHO)的一項調查顯示全球范圍內75 %的人口處于亞健康狀態[1]，盡管不同人群的亞健康表現存在一定的差異，但就腦力疲勞(認知能力)和心理(情緒)狀況而言，較為一致的表現為記憶力減退、注意力/精神不集中、焦慮等癥狀。本研究從現代影像醫學和認知神經科學的角度出發，采用功能磁共振成像(FMRI)檢查，局部一致性(regional homogeneity，ReHo)技術分析焦慮癥患者的靜息態FMRI數據，探討焦慮傾向亞健康人群腦區的異常性。

1 對象與方法

1.1 研究對象 焦慮組亞健康患者(20例)從四川省醫學科學院·四川省人民醫院身心醫學中心病歷庫中選取，男女各10例。入組標準:①癥狀自評量表(SCL-90)總分>160分或陽性項目個數>43項；②康奈爾醫學指數(CMI)男性總分≥35分，M-R分≥15分；女性總分≥40分，M-R≥20分；③焦慮自評量表(SAS)得分≥70分；④年齡25～50歲；⑤由同一位主任醫師確診；⑥入組前至少2周的藥物清洗期；⑦未參加其他藥物臨床研究；⑧受教育程度均為本科學歷及以上；⑨簽署知情同意書。對照組為同期20名性別、年齡、受教育程度與焦慮組相匹配的健康人。入組標準:①目前精神狀況良好；②無既往精神障礙史；③無精神疾病家族史；④SCL-90 總分<160分或陽性項目個數<43項，9個因子的得分未超出正常均分(2分)；⑤男性CMI總分<35分，M-R分<15分；女性CMI總分<40分，M-R<20分；⑥SAS得分<70分；⑦簽署知情同意書。。兩組受試者的一般人口統計學資料相匹配，得分的差異有統計學意義(P< 0.01)，且均為右利手，聽力、矯正視力正常。本研究經本院倫理委員會審查同意。

1.2 檢測方法 采用德國西門子Siemens magnet overio 3.0T磁共振成像儀，采取靜息態BOLD像掃描。靜息態掃描時受試者保持清醒、閉眼、頭部固定、安靜平臥的狀態，且不執行任何的認知任務，保持在無特定的思維狀態。FMRI掃描參數:T1結構像自旋回波(spin echo，SE)序列，掃描參數TR 500 ms，TE 11 ms，視野240 mm，層厚5.0 mm，層間距1.2 mm，層數 23，矩陣 256×256；功能像平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列，掃描參數TR 3000 ms，TE 50 ms，視野 240 mm，層厚 5.0 mm，層間距 1.2 mm，層數 23，翻轉角 90°，矩陣 64×64。

1.3 數據處理 ①預處理:為排除掃描開始時受試者不適應及磁場不均勻對結果造成的影響，棄除功能掃描前6個時間點的數據，后128個時間點的數據進入后續分析。圖像數據MRIcro軟件轉化格式后，應用SPM5(statistical parametric mapping)軟件進行時間、空間標準化，校正頭動并映射到標準腦。頭動校正可獲得受試者每個時間序列的水平頭動與旋轉頭動圖，平移小于2 mm與旋轉移動小于2°的受試者圖像進入后續分析，所有受試者均符合標準。對經SPM5軟件處理生成的圖像濾波、去線性漂移，隨后進行局部一致性分析。②局部一致性分析:運用肯德爾和諧系數(KCC值)衡量全腦每個體素與其臨近的26個體素的時間序列的同步性。利用ReHoMfRI11.0軟件計算全腦每個體素的KCC值，從而每個受試者得到一個KCC圖(也稱為ReHo圖)。將全腦每個體素的KCC值除以全腦所有體素KCC值的均值而得到標準化的ReHo圖，然后對標準化后的ReHo圖進行統計學分析。

1.4 統計學方法 利用SPM 5軟件對焦慮組與對照組的標準化ReHo圖進行配對t檢驗，然后標準化ReHo圖進行單因素方差分析，性別為組間因素，設對比有差異(P< 0.005)的體素范圍(K值≥ 10)為差異具有統計學意義。將所得的MNI坐標轉換為Talairach坐標，查看腦區解剖位置。

2 結果

如圖1所示，焦慮組患者左視覺聯絡區、右視覺聯絡區、右額眶區和左下腳后區4個區域的ReHo值均明顯低于健康對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)；而左顳極區、右下額葉皮層、中腦、左體感皮層和右體感皮層5個區域的ReHo值均明顯高于健康對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。焦慮組患者腦區ReHo見表1。

3 討論

3.1 關于焦慮和恐懼的研究 關于焦慮和恐懼的研究己經進行了將近一個世紀，但是對于二者之間的關系，一直存在爭議。劉海燕[2]認為焦慮和恐懼是兩個既有區別又有聯系的概念。其主要區別是①恐懼主要是關于危險和包括來自動物或未知(身體不適)的威脅，因此恐懼是原始的和基本的情緒。焦慮主要是關于可能的社會或認知方面的不適，所以，焦慮是未來定向的情緒狀態。②恐懼是由具體、明確的威脅刺激誘發的，焦慮的誘發刺激是未知和不確定的如恐慌、創傷事件等。③恐懼主要是一種回避動機，會引起回避、逃跑或斗爭等明顯的行為反應。焦慮的行為反應不明顯，主要是出現與不安、憂慮等相伴的顫抖等行為反應。④恐懼的主觀情感體驗主要為害怕、驚嚇和驚恐，焦慮的主觀體驗為不安、憂愁和煩惱。二者之間的聯系表現為:①反復的、持續的、恐懼可能發展成焦慮情緒，適度的恐懼和焦慮有利于個體的生存和發展，但是不適度的恐懼和焦慮，可能危害個體的身體和心理健康，不利于個體的發展和社會穩定。②恐懼和焦慮可以由某些相同的刺激誘發，同時具有某些相同的生理變化。

焦慮和恐懼情緒都屬于情緒。20世紀90年代是“人類腦科學計劃實施的時期”。關于情緒腦機制的研究，再度成為人們關注的熱點問題之一。此期主要是采用腦成像技術，以腦損傷病人、情緒障礙患者和正常的成年人(大多為女性被試)為研究對象，探討參與情緒加工的大腦區域。己有研究發現參與情緒加工的腦區主要有杏仁核、島葉、腹側紋狀體、海馬、前扣帶回和前額皮層。

3.2 焦慮與抑郁 焦慮與抑郁是兩種不同的情感癥狀，但是焦慮可與抑郁合并存在。調查顯示，約有33%～95%的抑郁患者同時合并焦慮癥狀。而且二者癥狀有重疊，如食欲下降、睡眠障礙、心肺和胃腸道不適、易激惹、疲勞等。 二者在發病機理、病狀表現等方面具有很多相同之處[3]。大體來講，抑郁癥是抑制向下的，而焦慮者是驚恐向上的。閆麗娜等[4]應用靜息態fMRI局部一致性方法探討抑郁癥患者靜息態腦活動特點，結合自評抑郁量表(SDS)探討抑郁程度與靜息自發腦活動相關性。結果抑郁組ReHo值減低腦區為:右距狀回、右枕中回、左楔葉、雙側額中回、眶回、前扣帶回、右緣上回、中央后回；ReHo值增加腦區為:左殼核、海馬、海馬旁回，右殼核、尾狀核頭、內囊前肢、海馬、左頂下小葉、左額上回腹側。SDS評分與ReHo值相關性:左前扣帶回、眶回(r= - 0.87)、右額中回(r= - 0.82)呈負相關，左楔葉(r= 0.82) 呈正相關。結論認為靜息狀態下抑郁癥患者皮層同步一致性活動減弱，邊緣系統、基底核活動增強；抑郁程度與左前扣帶回、眶回、右額中回及左楔葉ReHo值相關。楊侃榮[5]運用靜息態功能磁共振掃描及局部一致性的數據后處理方法，分析單、雙相抑郁障礙患者各腦區局部一致性的特點，結果:①單相抑郁患者組與正常對照組相比，ReHo值增高的腦區為:左側枕中回、右側頂下小葉、右側楔前葉及左側角回；ReHo值降低的腦區為:左側海馬旁回、右側中央前回、左側中央后回、左側中央前回及左側扣帶回。②雙相抑郁患者組與正常對照組相比，ReHo值增高的腦區為:右側島葉、左側額中回、左側楔前葉、左側頂葉、左側枕葉、左側額上回、左側丘腦；ReHo值減低的腦區為:右側小腦前葉、橋腦、右側中央前回、左側中央后回，左側額下回及右側扣帶回。③單相抑郁患者組與雙相抑郁患者組相比，ReHo值減低的腦區為丘腦。

表1 焦慮組患者腦區ReHo

BA:大腦布羅德曼區

圖1 焦慮組患者腦區ReHo圖 a:左視覺聯絡區；b:右視覺聯絡區； c:右額眶區；d:左下腳后區；e:左顳極區；f:右下額葉皮層；g:中腦；h:左體感皮層；i:右體感皮層

3.3 腦區受損與情緒及行為變化 本研究對20例焦慮傾向亞健康人群及20例與患者組性別、年齡、受教育程度相匹配的健康受試者進行FMRI掃描，并對數據進行局部一致性分析。結果發現:與健康對照組相比，焦慮癥患者大腦左視覺聯絡區、右視覺聯絡區、右額眶區和左下腳后區ReHo值降低；左顳極區、右下額葉皮層、中腦、左體感皮層和右體感皮層的ReHo值增高。額眶區、下額葉皮層屬于額葉下面，又稱額葉眶面。該區受損時可引起明顯的情緒變化和行為變化[6，7]。顳極區位于顳葉前部，與記憶聯想等高級神經活動有關，下腳后區是顳葉內側的一小部分，顳葉內側屬于邊緣系統，海馬是其中重要結構，與記憶、精神、行為等功能有關[8]。體感皮層位于中央后回，中央后回為軀體感覺區，言語、視覺、聽覺感覺區等全身的感覺管理。有研究結果發現，中央前后回的功能也參與了注意和反應抑制[9]。焦慮組受試者這部分腦區局部一致性異常，與其緊張、不安、恐懼等臨床表現密切相關。中腦是視覺以及聽覺的反射中樞。刺激中腦某些部位可使動物“發怒”，故有人認為中腦與情緒活動有關。中腦皮層通路與動機和情緒應答有關[10]。聯絡區進行皮層最復雜的整合功能，被稱為“保存信息、接受加工”的聯絡區。焦慮癥患者與健康對照者大腦的左、右視覺聯絡區的ReHo值存在差異的原因還有待探討。

3.4 小結 本研究結果提示:焦慮癥患者與健康人部分腦區的局部一致性存在差異。由此可以看出，靜息態功能磁共振檢查相關數據可對焦慮狀況做出較為客觀的分辨，而焦慮又作為亞健康重要特征和關鍵指標，可以幫助我們考察員工的工作績效，了解其健康是否真正處于亞健康狀態。通過我們的實驗，我們認為靜息態fMRI 的檢查可以可作為員工亞健康的客觀甄別指標之一。

[1] 黃其春. 亞健康的產生及解決對策[J]. 廣西中醫學院學報， 2002， 5(3): 6-8.

[2] 袁勇貴，張心保.焦慮和抑郁合病的生物學研究進展[J].國外醫學·精神病分冊，2000，3：143-148.

[3] 劉海燕. 青少年恐懼情緒再評價調節腦機制fMRI研究[D]. 首都師范大學， 2005.

[4] 閆麗娜， 李翠寧， 蘇便苓， 等. 抑郁癥患者靜息態功能磁共振成像與抑郁嚴重程度相關性研究[J]. 中國全科醫學， 2014， 17(7): 800-802.

[5] 楊侃榮. 單、雙相抑郁障礙患者靜息態腦功能磁共振研究[D]. 暨南大學， 2012.

[6] 谷朝陽. 眶額葉DA和GABA與應激性抑郁癥的關系及眶額葉，海馬中NPY、PAM、Kalirin表達的變化[D]. 陜西師范大學,2006.

[7] 朱春燕. 精神分裂癥社會認知的神經心理學研究[D]. 安徽醫科大學， 2006.

[8] 周碧婧， 何慧瑾. 邊緣系統腫瘤的病理、影像特征分析及研究進展[J]. 中華神經醫學雜志， 2009， 8(2): 211-213.

[9] 李飛， 李寶娟， 蘇林雁， 等. 有沖動行為注意缺陷多動障礙兒童腦功能性磁共振的研究[J]. 中國當代兒科雜志， 2010， 12(1): 24-28.

[10]馬慶國， 沈強， 李典典， 等. 經濟決策的神經化學與遺傳基礎[J]. 科學通報， 2010， 55(32): 3089-3096.

Application of fMRI technology to research the brain of sub-health people with anxiety

XIONGJun-hao1，2，WANGBo1，XIEWu1，ZUOJuan1，ZHANGChao-gang1，ZHOUBo2，LIYong-jian1

(1.SchoolofEconomicsandManagementofSouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031,China；2 .SichuanAcademyofMedicalSciences&SichuanProvincialPeople’sHospital，Chengdu610072，China)

Objective Using the technology of fMRI to research the people in sub-health condition. Methods 20 people with anxiety and 20 normal control people accepted the fMRI examination. Results The Reho difference in some specific section of the brain between the sub-health people with anxiety and normal control people were found out. Conclusion fMRI can distinguish whether the employee’s heath condition is in sub-health situation.

Sub-heath；Anxiety；FMRI

R814.42

A

1672-6170(2015)01-0039-04

2014-12-24)