应用功能磁共振成像技术对焦虑倾向亚健康人群脑区的研究

熊俊浩，王 波，谢 吾，左 娟，张朝刚，周 波，李永建

(1.西南交通大学经济管理学院，四川 成都 610031；2.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川 成都 610072)

应用功能磁共振成像技术对焦虑倾向亚健康人群脑区的研究

熊俊浩1，2，王 波1，谢 吾，1左 娟1，张朝刚1，周 波2，李永建1

(1.西南交通大学经济管理学院，四川 成都 610031；2.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川 成都 610072)

目的 探讨焦虑倾向亚健康人群脑区的异常性。方法 20例焦虑症患者和20例健康对照者均接受功能磁共振(FMRI)检查，采用局部一致性(regional homogeneity，ReHo)技术分析两组受试者的静息态fMRI数据。结果 焦虑组患者左视觉联络区、右视觉联络区、右额眶区和左下脚后区4个区域的ReHo值均明显低于健康对照组，而左颞极区、右下额叶皮层、中脑、左体感皮层和右体感皮层5个区域的ReHo值均明显高于健康对照组，差异均有统计学意义(P< 0.05)。结论 静息态磁共振相关数据可对亚健康的关键指标之一焦虑做出较为客观的分辨。

亚健康；焦虑；功能磁共振

随着现代知识经济社会的发展，脑力劳动已成为当今社会的主要工作方式，而“亚健康”也逐渐形成的一个描述身心疲惫的概念。虽然此概念目前还十分泛化，但它已经明显区别于过去体力劳动的“劳其筋骨，累其体肤”的内涵，并且成为现代社会大部分人的生存状态。世界卫生组织(WHO)的一项调查显示全球范围内75 %的人口处于亚健康状态[1]，尽管不同人群的亚健康表现存在一定的差异，但就脑力疲劳(认知能力)和心理(情绪)状况而言，较为一致的表现为记忆力减退、注意力/精神不集中、焦虑等症状。本研究从现代影像医学和认知神经科学的角度出发，采用功能磁共振成像(FMRI)检查，局部一致性(regional homogeneity，ReHo)技术分析焦虑症患者的静息态FMRI数据，探讨焦虑倾向亚健康人群脑区的异常性。

1 对象与方法

1.1 研究对象 焦虑组亚健康患者(20例)从四川省医学科学院·四川省人民医院身心医学中心病历库中选取，男女各10例。入组标准:①症状自评量表(SCL-90)总分>160分或阳性项目个数>43项；②康奈尔医学指数(CMI)男性总分≥35分，M-R分≥15分；女性总分≥40分，M-R≥20分；③焦虑自评量表(SAS)得分≥70分；④年龄25～50岁；⑤由同一位主任医师确诊；⑥入组前至少2周的药物清洗期；⑦未参加其他药物临床研究；⑧受教育程度均为本科学历及以上；⑨签署知情同意书。对照组为同期20名性别、年龄、受教育程度与焦虑组相匹配的健康人。入组标准:①目前精神状况良好；②无既往精神障碍史；③无精神疾病家族史；④SCL-90 总分<160分或阳性项目个数<43项，9个因子的得分未超出正常均分(2分)；⑤男性CMI总分<35分，M-R分<15分；女性CMI总分<40分，M-R<20分；⑥SAS得分<70分；⑦签署知情同意书。。两组受试者的一般人口统计学资料相匹配，得分的差异有统计学意义(P< 0.01)，且均为右利手，听力、矫正视力正常。本研究经本院伦理委员会审查同意。

1.2 检测方法 采用德国西门子Siemens magnet overio 3.0T磁共振成像仪，采取静息态BOLD像扫描。静息态扫描时受试者保持清醒、闭眼、头部固定、安静平卧的状态，且不执行任何的认知任务，保持在无特定的思维状态。FMRI扫描参数:T1结构像自旋回波(spin echo，SE)序列，扫描参数TR 500 ms，TE 11 ms，视野240 mm，层厚5.0 mm，层间距1.2 mm，层数 23，矩阵 256×256；功能像平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列，扫描参数TR 3000 ms，TE 50 ms，视野 240 mm，层厚 5.0 mm，层间距 1.2 mm，层数 23，翻转角 90°，矩阵 64×64。

1.3 数据处理 ①预处理:为排除扫描开始时受试者不适应及磁场不均匀对结果造成的影响，弃除功能扫描前6个时间点的数据，后128个时间点的数据进入后续分析。图像数据MRIcro软件转化格式后，应用SPM5(statistical parametric mapping)软件进行时间、空间标准化，校正头动并映射到标准脑。头动校正可获得受试者每个时间序列的水平头动与旋转头动图，平移小于2 mm与旋转移动小于2°的受试者图像进入后续分析，所有受试者均符合标准。对经SPM5软件处理生成的图像滤波、去线性漂移，随后进行局部一致性分析。②局部一致性分析:运用肯德尔和谐系数(KCC值)衡量全脑每个体素与其临近的26个体素的时间序列的同步性。利用ReHoMfRI11.0软件计算全脑每个体素的KCC值，从而每个受试者得到一个KCC图(也称为ReHo图)。将全脑每个体素的KCC值除以全脑所有体素KCC值的均值而得到标准化的ReHo图，然后对标准化后的ReHo图进行统计学分析。

1.4 统计学方法 利用SPM 5软件对焦虑组与对照组的标准化ReHo图进行配对t检验，然后标准化ReHo图进行单因素方差分析，性别为组间因素，设对比有差异(P< 0.005)的体素范围(K值≥ 10)为差异具有统计学意义。将所得的MNI坐标转换为Talairach坐标，查看脑区解剖位置。

2 结果

如图1所示，焦虑组患者左视觉联络区、右视觉联络区、右额眶区和左下脚后区4个区域的ReHo值均明显低于健康对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)；而左颞极区、右下额叶皮层、中脑、左体感皮层和右体感皮层5个区域的ReHo值均明显高于健康对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。焦虑组患者脑区ReHo见表1。

3 讨论

3.1 关于焦虑和恐惧的研究 关于焦虑和恐惧的研究己经进行了将近一个世纪，但是对于二者之间的关系，一直存在争议。刘海燕[2]认为焦虑和恐惧是两个既有区别又有联系的概念。其主要区别是①恐惧主要是关于危险和包括来自动物或未知(身体不适)的威胁，因此恐惧是原始的和基本的情绪。焦虑主要是关于可能的社会或认知方面的不适，所以，焦虑是未来定向的情绪状态。②恐惧是由具体、明确的威胁刺激诱发的，焦虑的诱发刺激是未知和不确定的如恐慌、创伤事件等。③恐惧主要是一种回避动机，会引起回避、逃跑或斗争等明显的行为反应。焦虑的行为反应不明显，主要是出现与不安、忧虑等相伴的颤抖等行为反应。④恐惧的主观情感体验主要为害怕、惊吓和惊恐，焦虑的主观体验为不安、忧愁和烦恼。二者之间的联系表现为:①反复的、持续的、恐惧可能发展成焦虑情绪，适度的恐惧和焦虑有利于个体的生存和发展，但是不适度的恐惧和焦虑，可能危害个体的身体和心理健康，不利于个体的发展和社会稳定。②恐惧和焦虑可以由某些相同的刺激诱发，同时具有某些相同的生理变化。

焦虑和恐惧情绪都属于情绪。20世纪90年代是“人类脑科学计划实施的时期”。关于情绪脑机制的研究，再度成为人们关注的热点问题之一。此期主要是采用脑成像技术，以脑损伤病人、情绪障碍患者和正常的成年人(大多为女性被试)为研究对象，探讨参与情绪加工的大脑区域。己有研究发现参与情绪加工的脑区主要有杏仁核、岛叶、腹侧纹状体、海马、前扣带回和前额皮层。

3.2 焦虑与抑郁 焦虑与抑郁是两种不同的情感症状，但是焦虑可与抑郁合并存在。调查显示，约有33%～95%的抑郁患者同时合并焦虑症状。而且二者症状有重叠，如食欲下降、睡眠障碍、心肺和胃肠道不适、易激惹、疲劳等。 二者在发病机理、病状表现等方面具有很多相同之处[3]。大体来讲，抑郁症是抑制向下的，而焦虑者是惊恐向上的。闫丽娜等[4]应用静息态fMRI局部一致性方法探讨抑郁症患者静息态脑活动特点，结合自评抑郁量表(SDS)探讨抑郁程度与静息自发脑活动相关性。结果抑郁组ReHo值减低脑区为:右距状回、右枕中回、左楔叶、双侧额中回、眶回、前扣带回、右缘上回、中央后回；ReHo值增加脑区为:左壳核、海马、海马旁回，右壳核、尾状核头、内囊前肢、海马、左顶下小叶、左额上回腹侧。SDS评分与ReHo值相关性:左前扣带回、眶回(r= - 0.87)、右额中回(r= - 0.82)呈负相关，左楔叶(r= 0.82) 呈正相关。结论认为静息状态下抑郁症患者皮层同步一致性活动减弱，边缘系统、基底核活动增强；抑郁程度与左前扣带回、眶回、右额中回及左楔叶ReHo值相关。杨侃荣[5]运用静息态功能磁共振扫描及局部一致性的数据后处理方法，分析单、双相抑郁障碍患者各脑区局部一致性的特点，结果:①单相抑郁患者组与正常对照组相比，ReHo值增高的脑区为:左侧枕中回、右侧顶下小叶、右侧楔前叶及左侧角回；ReHo值降低的脑区为:左侧海马旁回、右侧中央前回、左侧中央后回、左侧中央前回及左侧扣带回。②双相抑郁患者组与正常对照组相比，ReHo值增高的脑区为:右侧岛叶、左侧额中回、左侧楔前叶、左侧顶叶、左侧枕叶、左侧额上回、左侧丘脑；ReHo值减低的脑区为:右侧小脑前叶、桥脑、右侧中央前回、左侧中央后回，左侧额下回及右侧扣带回。③单相抑郁患者组与双相抑郁患者组相比，ReHo值减低的脑区为丘脑。

表1 焦虑组患者脑区ReHo

BA:大脑布罗德曼区

图1 焦虑组患者脑区ReHo图 a:左视觉联络区；b:右视觉联络区； c:右额眶区；d:左下脚后区；e:左颞极区；f:右下额叶皮层；g:中脑；h:左体感皮层；i:右体感皮层

3.3 脑区受损与情绪及行为变化 本研究对20例焦虑倾向亚健康人群及20例与患者组性别、年龄、受教育程度相匹配的健康受试者进行FMRI扫描，并对数据进行局部一致性分析。结果发现:与健康对照组相比，焦虑症患者大脑左视觉联络区、右视觉联络区、右额眶区和左下脚后区ReHo值降低；左颞极区、右下额叶皮层、中脑、左体感皮层和右体感皮层的ReHo值增高。额眶区、下额叶皮层属于额叶下面，又称额叶眶面。该区受损时可引起明显的情绪变化和行为变化[6，7]。颞极区位于颞叶前部，与记忆联想等高级神经活动有关，下脚后区是颞叶内侧的一小部分，颞叶内侧属于边缘系统，海马是其中重要结构，与记忆、精神、行为等功能有关[8]。体感皮层位于中央后回，中央后回为躯体感觉区，言语、视觉、听觉感觉区等全身的感觉管理。有研究结果发现，中央前后回的功能也参与了注意和反应抑制[9]。焦虑组受试者这部分脑区局部一致性异常，与其紧张、不安、恐惧等临床表现密切相关。中脑是视觉以及听觉的反射中枢。刺激中脑某些部位可使动物“发怒”，故有人认为中脑与情绪活动有关。中脑皮层通路与动机和情绪应答有关[10]。联络区进行皮层最复杂的整合功能，被称为“保存信息、接受加工”的联络区。焦虑症患者与健康对照者大脑的左、右视觉联络区的ReHo值存在差异的原因还有待探讨。

3.4 小结 本研究结果提示:焦虑症患者与健康人部分脑区的局部一致性存在差异。由此可以看出，静息态功能磁共振检查相关数据可对焦虑状况做出较为客观的分辨，而焦虑又作为亚健康重要特征和关键指标，可以帮助我们考察员工的工作绩效，了解其健康是否真正处于亚健康状态。通过我们的实验，我们认为静息态fMRI 的检查可以可作为员工亚健康的客观甄别指标之一。

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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)