精神分裂症患者顶下小叶亚区水平灰质体积损害分析

刘幸云，许永杰，许丽雪，于春水

（天津医科大学总医院医学影像科，天津 300052）

精神分裂症患者顶下小叶亚区水平灰质体积损害分析

刘幸云，许永杰，许丽雪，于春水

（天津医科大学总医院医学影像科，天津 300052）

目的：探讨精神分裂症患者顶下小叶（IPL）亚区水平灰质体积（GMV）损害及其与临床症状的关系。方法：收集95例精神分裂症患者和104例性别和年龄匹配的正常人的MRI结构像。依据前人的分割结果，将IPL分为11个亚区，计算每个被试各亚区的GMV。利用一般线性模型在控制年龄和性别条件下对其进行组间比较，并计算存在显著统计学差异的亚区GMV与临床症状评分的相关性。结果：精神分裂症患者双侧IPL所有5个前部亚区的GMV均存在显著性减低；中后部6个亚区中只有1个亚区GMV减低。左侧PFt区的GMV与病程呈负相关（r=-0.212，P=0.042），而右侧PF+PFt区的GMV与PANSS阳性症状评分呈正相关（r=0.231，P=0.027）。结论：精神分裂症患者顶下小叶结构损害以前部亚区为主。

精神分裂症；磁共振成像

◁中枢神经影像学▷

精神分裂症是一种严重的精神疾病，存在广泛的脑灰质体积（Grey matter volume，GMV）损害。顶下小叶（Inferior parietal lobule，IPL）结构和功能十分复杂，包含多个亚区并存在结构偏侧化现象[1-2]。虽然前期研究发现精神分裂症患者IPL的GMV显著减低[3]，但其各个亚区在精神分裂症患者中的GMV损害模式尚不明确。因此，本研究在前人对IPL分割的基础上[1]，以双侧IPL的亚区为感兴趣区，系统地比较了精神分裂症患者和正常人IPL各个亚区的GMV差异，以期揭示精神分裂症中IPL亚区的GMV损害模式。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版诊断标准的102例精神分裂症患者作为病人组，同时收集104名年龄、性别与之匹配的健康志愿者作为对照组。纳入标准：年龄16～60岁，中国汉族人，右利手。排除标准：MRI扫描禁忌症，图像质量不佳，患有系统性疾病（如心血管疾病、糖尿病）或中枢神经系统病变（如中风、癫痫），头部外伤史，近3月内或终生有药物滥用或依赖。作为对照组，额外的排除标准包括：有Ⅰ类或Ⅱ类精神类疾病或本身是精神疾病患者的一级亲属。最终，本研究纳入了95名精神分裂症患者，其中男53例，女42例，平均年龄（34.1±9.2）岁；104名健康志愿者，其中男46例，女58例，平均年龄（33.8±10.9）岁（表 1）。

1.2 成像参数

采用GE Discovery MR750 3.0T磁共振扫描仪及头部八通道相控阵线圈采集MRI结构像。脑容积序列扫描参数如下：重复时间/回波时间为8.2ms/ 3.2ms；反转时间450ms；翻转角12°；视野256mm× 256mm；矩阵256×256；层厚1mm；无间隔，采集层数为188层。

1.3 临床评价

使用精神分裂症阳性与阴性症状量表（Positive and negative syndrome scale，PANSS）评价患者临床症状的严重程度[4]，同时记录患者的病程和用药量（表1）。

表1 人口统计学资料及临床资料

1.4 结构像处理

结构像数据应用统计参数图（SPM8）所配备的VBM8软件包对数据进行预处理，包括图像分割、配准、空间标准化、平滑（半宽全高核为6mm）等步骤。

1.5 定义感兴趣区

基于解剖连接模式的不同，双侧IPL被划分成11个亚区[1]，其中左侧IPL分为6个亚区，由前向后分别对应细胞构筑的PFt、PFop、PF+PFt、PFm、PGa 和PGp区[5]，右侧IPL分为5个亚区，由前向后分别对应细胞构筑的PFop、PF+PFt、PFm、PGa和PGp区[5]（图1）。以这11个亚区为感兴趣区进行GMV分析。

图1 双侧IPL的亚区分布。左侧IPL分6个亚区，从前向后分别对应细胞构筑的PFt、PFop、PF+PFcm、PFm、PGa和PGp区；右侧IPL分5个亚区，从前向后分别对应细胞构筑的PFop、PF+PFt、PFm、PGa和PGp区。

Figure 1. The subregion distribution of the inferior parietal lobule(IPL).The left IPL is subdivided into six subregions,from rostral to caudal direction,they resembles the PFt,PFop,PF+PFcm,PFm,PGa and PGp defined by cytoarchitecture;the right IPL is parcellated into five subregions arranged along the rostral-caudal direction,corresponding to the PFop,PF+PFt,PFm,PGa and PGp.

1.6 GMV比较

提取双侧IPL各亚区的GMV，应用一般线性模型比较精神分裂症患者与正常人之间各个亚区的GMV差异，同时将被试的年龄及性别作为协变量加以控制，使用Bonferroni方法校正多重比较 （P＜0.05）。

1.7 GMV与临床指标之间的相关分析

应用偏相关分析存在显著GMV差异的亚区的GMV与临床指标（PANSS评分及病程）之间的相关性（P＜0.05，未校正），以年龄、性别及用药量作为控制变量。

2 结果

2.1 各亚区GMV的组间差异

比较精神分裂症患者组与正常对照组之间双侧IPL共11个亚区的GMV，发现6个亚区的GMV在患者组显著减低（表2），分别是左侧IPL中的PFt区（P＜0.001，GMV减小率为6.07%）、PFop区（P＜0.001，GMV减小率为6.95%）、PF+PFt区 （P＜0.001，GMV减小率为5.60%）及右侧IPL的PFop区（P=0.001， GMV减小率为5.70%），PF+PFcm区（P=0.002，GMV减小率为5.61%）、PGa区 （P=0.001，GMV减小率为4.97%），而双侧PFm区、PGp区和左侧PGa区的GMV在两组被试中无显著统计学差异（表2）。

2.2 存在显著差异的亚区GMV与临床指标之间的相关分析

左侧PFt区的GMV与病程之间存在负相关（r=-0.212，P=0.042）（图2），而右侧PF+PFt区的GMV 与PANSS阳性评分呈正相关（r=0.231，P=0.027）（图3）。

表2 精神分裂症患者与正常人相比双侧IPL各亚区的GMV差异

图2，3 精神分裂症患者中左侧PFt区的灰质体积与病程之间的相关关系（图2）及右侧PF+PFt区灰质体积与PANSS阳性评分之间的相关关系（图3）。Figure 2,3.Correlations between the GMV of the left PFt and duration of illness(Figure 2)and between the GMV of the right PF+PFt and the PANSS positive scores(Figure 3)in schizophrenia patients.

3 讨论

3.1 IPL亚区选择性GMV损害

IPL是一个细胞构筑、连接及功能不均质的脑区，亚区分析可以提供较传统基于整个脑区的分析方法更为精确的信息。本研究发现精神分裂症患者中IPL各亚区GMV选择性受损，以前部亚区受损最为严重。这些前部亚区主要位于缘上回内，这与之前有关精神分裂症患者缘上回GMV减小的结果相一致[6]。这种IPL GMV损害前重后轻的模式，也与之前学者对精神分裂症IPL的皮层复杂度、表面积及皮层厚度等结构研究结果相符[7]。人类缘上回与言语工作记忆及空间注意等功能有关[8-9]，这些功能在精神分裂症患者中均存在明显损害[10-11]。因此，我们的研究发现为认识精神分裂症患者IPL的结构损害模式及解释精神分裂症患者高级认知功能损害的神经机制提供了新线索。本研究还发现精神分裂症患者中右侧角回的PGa区也存在GMV减小，该区域与视-空间工作记忆处理有关[12]。因此，该发现也有助于理解精神分裂症患者视-空间工作记忆损害的神经机制。由于氯氮平及其它非典型性抗精神病药物本身即可引起IPL结构异常[13]，而本研究所纳入的95例精神分裂症患者中86例患者接受过抗精神病药物的治疗，因此我们无法完全排除IPL各亚区GMV的减少与药物使用有关。

3.2 IPL亚区GMV损害与临床指标的关系

本研究发现精神分裂症患者中左侧PFt区的GMV与病程呈负相关，即病程越长，该亚区GMV萎缩越严重。在精神分裂症患者中，这种现象也出现在其他脑区，如岛叶皮层和颞极[14]。基于这些现象，精神分裂症也被认为存在神经变性改变，即神经元存在进行性丢失[15]。PF+PFt区参与工作记忆及空间注意等重要的认知功能，其结构完整性对完成这些高级认知功能至关重要。本研究发现精神分裂症患者中右侧PF+PFt区的GMV与PANSS阳性评分成正相关，也就是说该亚区GMV越小，阳性症状越不明显。这一看似矛盾的现象也在其他关于精神分裂症脑结构损害与阳性症状关联的研究中报道[16-17]。这些发现说明，某些脑区结构的完整性可能是精神分裂症患者产生某些阳性症状的前提，当这些脑区结构过度损害时，反而无法形成典型的阳性症状，如妄想、幻觉等。

本研究在亚区水平上，系统地研究了精神分裂症患者IPL GMV的变化模式，发现IPL前部亚区损害为主的特点，增进了人们对精神分裂症IPL结构损害特征的认识。然而，本研究结果还受到病程、药物等因素的影响，今后将对首发未用药的精神分裂症患者进行研究以澄清这些混杂因素的效应。

[1]Wang J,Fan L,Zhang Y,et al.Tractography-based parcellation of the human left inferior parietal lobule[J].Neuroimage,2012, 63(2):641-652.

[2]Eidelberg D,Galaburda AM.Inferior parietal lobule.Divergent architectonic asymmetries in the human brain[J].Arch Neurol, 1984,41(8):843-852.

[3]Schuster C,Schuller AM,Paulos C,et al.Gray matter volume decreases in elderly patients with schizophrenia:a voxel-based morphometry study[J].Schizophr Bull,2012,38(4):796-802.

[4]Kay SR,Fiszbein A,Opler LA.The positive and negative syndrome scale(PANSS)for schizophrenia[J].Schizophr Bull,1987, 13(2):261-276.

[5]Caspers S,Eickhoff SB,Geyer S,et al.The human inferior parietal lobule in stereotaxic space[J].Brain Struct Funct,2008,212 (6):481-495.

[6]Kubota M,van Haren NE,Haijma SV,et al.Association of IQ Changes and Progressive Brain Changes in Patients With Schizophrenia[J].JAMA Psychiatry,2015,72(8):803-812.

[7]Palaniyappan L,Liddle PF.Dissociable morphometric differences of the inferior parietal lobule in schizophrenia[J].Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci,2012,262(7):579-587.

[8]Deschamps I,Baum SR,Gracco VL.On the role of the supramarginal gyrus in phonological processing and verbal working memory:evidence from rTMS studies[J].Neuropsychologia,2014, 53:39-46.

[9]Chung SC,Choi MH,Kim HS,et al.Effects of distraction task on driving:a functional magnetic resonance imaging study[J].Biomed Mater Eng,2014,24(6):2971-2977.

[10]Cosman D,Nemes B,Nica S,et al.Verbal,visuospatial and face working memory impairment in multiple episode schizophrenia patients[J].J Cogn Behav Psychother,2009,9(1):21-32.

[11]Conklin HM,Curtis CE,Katsanis J,et al.Verbal working memory impairment in schizophrenia patients and their first-degree relatives:evidence from the digit span task[J].Am J Psychiatry, 2000,157(2):275-277.

[12]Yeh YY,Kuo BC,Liu HL.The neural correlates of attention orienting in visuospatial working memory for detecting feature and conjunction changes[J].Brain Res,2007,1130(1):146-157.[13]Ho BC,Andreasen NC,Ziebell S,et al.Long-term antipsychotic treatment and brain volumes:a longitudinal study of firstepisode schizophrenia[J].Arch Gen Psychiatry,2011,68(2): 128-137.

[14]Lee SH,Niznikiewicz M,Asami T,et al.Initial and Progressive Gray Matter Abnormalities in Insular Gyrus and Temporal Pole in First-Episode Schizophrenia Contrasted With First-Episode Affective Psychosis[J].Schizophr Bull,2015.[Epub ahead of print]

[15]Kochunov P,Hong LE.Neurodevelopmental and neurodegenerative models of schizophrenia:white matter at the center stage[J].Schizophr Bull,2014,40(4):721-728.

[16]Whitford TJ,Farrow TF,Williams LM,et al.Delusions and dorso-medial frontal cortex volume in first-episode schizophrenia:a voxel-based morphometry study[J].Psychiatry Res,2009, 172(3):175-179.

[17]Whitford TJ,Kubicki M,Schneiderman JS,et al.Corpus callosum abnormalities and their association with psychotic symptoms in patients with schizophrenia[J].Biol Psychiatry,2010,68(1): 70-77.

Subregional-level grey matter volumeim pairments in the inferior parietal lobule in schizophrenia

LIU Xing-yun,XU Yong-jie,XU Li-xue,YU Chun-shui
(Department of Radiology,Tianjin Medical University General Hospital,Tianjin 300052,China)

Objective:To explore subregional-level grey matter volume(GMV)impairments in the inferior parietal lobule(IPL)in schizophrenia and their clinical correlations.Methods:MRI structural images were obtained from 95 schizophrenia patients and 104 sex-and age-matched healthy subjects.Based on a previous parcellation study,the IPL was divided into 11 subregions.The GMV of each subregion was calculated for each subject and was compared between the two groups using general linear model after controlling for the effects of sex and age.Spearman’s correlation coefficients were calculated between the GMVs of the IPL subregions with significant intergroup differences and the clinical parameters.Results:Compared with healthy subjects,schizophrenia patients showed significant GMV reduction in all the 5 anterior subregions and in only 1 middle and posterior subregion of the IPL.The GMV of the left PFt showed negative correlation with the duration of the illness (r=-0.212,P=0.042)and the GMV of the right PF+PFt was positively correlated with the PANSS positive score(r=0.231,P= 0.027).Conclusion:The anterior subregions are the main portion of the IPL that exhibits structural impairments in schizophrenia.

Schizophrenia;Magnetic resonance imaging

R749.3；R445.2

A

1008-1062（2016）04-0229-03

2016-02-02

刘幸云（1988-），女，河南平顶山人，在读硕士研究生。E-mail：lxy034＠126.com

于春水，天津医科大学总医院医学影像科，300052。E-mail：chunshuiyu＠tijmu.edu.cn

国家自然科学基金（编号81425013）。