磁共振检查在强迫症病理机制研究、鉴别诊断及治疗评估中的应用进展

周聪，程宇琪

(昆明医科大学第一附属医院，昆明650032)



·综述·

磁共振检查在强迫症病理机制研究、鉴别诊断及治疗评估中的应用进展

周聪，程宇琪

(昆明医科大学第一附属医院，昆明650032)

强迫症(OCD)是一类以反复出现强迫意念和(或)强迫行为等强迫症状为主要表现的慢性致残性精神障碍，脑灰质结构异常是其重要神经病理基础之一。核磁共振成像(MRI)检查可发现OCD患者灰质体积异常、皮层形态学异常，进一步提示OCD的发病机制。借助MRI影像数据分析方法，可将OCD与焦虑障碍、孤独症谱系障碍、注意缺陷多动性障碍进行鉴别，并揭示不同的神经病理机制。MRI检查在OCD治疗评估中也有较好的应用前景，如灰质体积改变、脑皮层形态学指标有助于预测OCD患者的治疗效果及预后。

强迫症；磁共振成像；脑灰质；大脑皮层；基于体素的形态学分析方法；基于皮层的形态学测量法

强迫症(OCD)是一类以反复出现强迫意念和(或)强迫行为等强迫症状为主要表现的慢性致残性精神障碍，发病率为1%～3%，严重影响患者生活质量，并加重了整个社会的经济负担[1, 2]。OCD的发病存在多项病理基础，大量脑影像学研究提示脑灰质结构异常和功能紊乱与OCD发病密切相关。在众多影像学技术中，磁共振成像(MRI)技术凭借其安全性和精准性，在各类精神障碍的病因学研究、鉴别诊断及疗效评估中到广泛应用[3]。基于体素的形态学分析方法(VBM)可以全面、精准地定量计算MRI 3D结构数据中每个体素的数值，进而反映大脑细微结构的差异[4, 5]，是目前最常用的分析灰质和白质体积的方法。近年来，越来越多的学者采用基于皮层的形态学测量法(SBM)了解患者皮层厚度、表面积和皮层下体积异常，其中最常用的评价指标为脑皮层厚度[6, 7]。这些MRI数据分析方法对探索疾病的神经病理机制、提高临床诊断精准度及评估、预测治疗效果提供了参考。现就MRI检查在OCD病理机制研究、鉴别诊断及治疗评估中的应用进展做一综述。

1 MRI检查在OCD病理机制研究中的应用

在OCD多项病因学假说中，经典的眶额叶-纹状体“情感”环路模型和背外侧前额叶-纹状体“执行”环路模型涵盖眶额皮层、扣带皮层、丘脑、纹状体、顶叶、颞叶、枕叶等诸多脑区，因其在情绪信息加工处理、记忆认知活动产生、决策制定和行为执行过程中发挥重要作用，而被认为参与了强迫思维的产生和强迫行为的调控[8-12]。Piras等[13]对OCD患者灰质VBM研究结果进行了系统综述，总结出患者眶额叶、纹状体、丘脑、前扣带回、边缘系统等广泛脑区存在灰质体积减小，这些结构异常是强迫思维产生的病理基础，导致患者对主观经验的怀疑、对错误记忆的判断能力下降和认知能力减退等；而患者前额叶、颞叶、顶叶、枕叶等脑区灰质体积也小于健康对照组，这些结构改变与强迫行为的产生有关，如导致患者行为控制能力减弱。因此OCD发病可能并非受单纯某个或某几个特定病变脑区的影响，而是多个脑区神经结构异常和功能紊乱共同作用的结果，且强迫思维和强迫行为的形成可能与不同脑区的病变有关[14～16]。

有研究[17]对412例OCD患者和368例健康对照组脑结构MRI数据进行分析，发现患者双侧背内侧前额叶、前扣带皮层、额下回脑区的灰质和白质体积均显著减小，患者双侧小脑体积显著增大，这与之前学者的研究结果基本一致。此外，患者豆状核、岛叶、眶额皮层、颞叶体积受分组和年龄交互作用影响，提示随着时间推移，强迫思维、强迫行为、焦虑症状的产生以及认知功能缺陷的代偿过程可能导致大脑微结构改变。

由于OCD的产生可能与多种脑形态改变有关，而灰质体积不能完全揭示大脑神经发育的异常特征，因此全面分析OCD脑皮层影像学特点有利于更完整地了解OCD神经病理学机制。Venkatasubramanian等[18]采用FreeSurfer软件对50例未治疗的成年OCD患者和40例性别、年龄、教育程度相匹配的健康对照组的MRI 3D脑结构数据进行SBM分析，发现患者右侧前扣带回皮层体积、皮层厚度和表面积均显著减小，此外右侧枕叶、舌回区域皮层表面积也显著减小，而双侧额上回皮层体积增大，其中右侧前扣带皮层体积和表面积与耶鲁-布朗强迫行为评分呈负相关。与之类似，Kuhn等[19]发现了OCD患者左侧前扣带皮层厚度显著减低，且皮层厚度值与强迫观念评分呈负相关。上述两项研究结果提示前扣带回可能与强迫观念的形成有关。Nakamae等[20]分析了未治疗的OCD患者脑皮层厚度异常与症状维度的相关性，发现患者左侧颞上回和右侧岛叶皮层厚度显著低于健康对照组，左侧中央后回和右侧顶上小叶皮层厚度与强迫清洗症状维度评分呈负相关，提示左侧中央后回和右侧顶上小叶皮层可能特定地对患者强迫清洗行为起到调控作用。

Shaw等[21]研究了OCD患者及其未患病同胞皮层和皮层下形态学异常情况，发现与健康对照组相比，患者尾状核、丘脑与右侧眶额皮层连接区域的表面积增大；未患病同胞双侧腹内侧尾状核、右侧丘脑外侧核、右侧眶额皮层表面积增大。同时，患者和未患病同胞右侧楔前叶皮层厚度均较健康对照组下降。尽管同胞组未患OCD，其大脑结构仍异于健康对照，其皮层表面积和皮层厚度均值介于患者和健康对照组之间。该研究提示皮层-纹状体-丘脑环路大脑皮层形态异常是OCD的重要内表型。

研究者[22]对412例成年OCD患者和368例健康对照MRI数据进行分析，发现患者双侧额上回、右侧额下回、右侧中央前回、后扣带回、右侧颞中回、左侧顶下小叶和右侧楔前叶等多个脑区皮层厚度降低，存在异常的脑区与该研究组之前灰质VBM的研究结果一致。最新的大样本研究[23]分析了1 830例OCD患者和1 759例健康对照的皮层下体积，结果显示成年OCD患者海马体积较对照组明显减小，苍白球体积较对照组明显增大，儿童OCD患者丘脑体积显著大于健康对照，提示海马和苍白球的异常可能对成年OCD患者病理的发生、发展起到重要作用，而儿童患者强迫症状的产生可能主要与丘脑结构异常有关，成年OCD和儿童OCD的发病机制可能不同。

Peng等[24]对OCD患者及其未患病同胞进行了MRI弥散张量成像(DTI)结合皮层影像学的研究，首先对DTI数据进行分析，然后将反映脑白质完整性的各向异性分数(FA)值存在差异的脑区划为感兴趣区(ROI)，对差异脑区皮层厚度进行分析。DTI结果显示，患者和其未患病同胞顶上小叶旁纤维束FA值均较健康对照组降低。皮层厚度结果示，患者顶上小叶和右侧颞叶旁下纵束脑区皮层厚度较健康对照组减小，而未患病同胞组左侧顶上小叶皮层厚度较健康对照组减小。患者组与未患病同胞组间各脑区皮层厚度无统计学差异。上述研究结果提示OCD患者和其未患病同胞顶上小叶部位白质和灰质结构均发生改变，顶上小叶白质、灰质结构异常可能是OCD的重要内表型。该研究最早将DTI和3D结构两种技术结合来探讨OCD发病机理，且两种方法得到的异常脑区基本一致，增加了研究的客观性和全面性。将多种影像学方法结合分析患者脑结构改变，也将成为未来研究精神疾病的神经病理机制的一个趋势。

2 MRI检查在OCD鉴别诊断中的应用

2.1 OCD与焦虑障碍的鉴别诊断 在精神障碍诊断与统计手册第四修订版(DSM-Ⅳ-R)中，OCD被归为焦虑障碍的一种，而在国际疾病分类系统(ICD)第十版中，OCD和焦虑障碍则分属不同类型疾病。2013年发布的DSM-Ⅴ也不再将OCD归入焦虑障碍。许多学者认为焦虑仅是OCD的表象，强迫才是其核心特征，OCD是病因尚未明确的一类独立的精神疾病[25]。为了探讨两类疾病潜在的神经病理学特征以更好地了解发病机制、指导疾病诊断分类及治疗，有国外学者[26]对OCD和焦虑障碍(惊恐障碍和创伤后应激障碍)的VBM研究结果进行了Meta分析，发现与健康对照组相比OCD患者双侧豆状核、尾状核和右侧顶上小叶灰质体积增大，双侧背内侧前额叶和前扣带回灰质体积减小；而惊恐障碍和创伤后应激障碍患者主要存在左侧豆状核体积减小现象；与其他类型焦虑障碍相比，OCD患者双侧豆状核、尾状核体积增大，双侧背外侧前额叶、双侧前扣带回体积减小。该研究提示OCD和焦虑障碍存在不同的神经病理改变。国内有学者[25]采用VBM方法对比广泛性焦虑障碍(GAD)患者和OCD患者的灰质体积，发现与健康对照相比，GAD患者左侧前扣带回脑区灰质体积增加，OCD患者双侧眶额皮层等脑区灰质体积下降，而GAD患者较OCD患者在双侧眶额皮层等多个脑区灰质体积增加。GAD患者的汉密尔顿焦虑量表(HAMA)总分与右侧颞叶的灰质体积相关，而OCD患者的HAMA总分则与眶额皮层等脑区的灰质体积变化相关。研究结果提示GAD和OCD患者可能具有完全不同的大脑结构特征，并且其焦虑症状具有不同的神经病理机制，从神经影像学证据来看，最新出版的DSM-Ⅴ将OCD归为独立疾病更为科学和严谨。

2.2 OCD与孤独症谱系障碍(ASD)的鉴别诊断 OCD和ASD患者均存在行为控制力衰退和重复刻板的动作等症状，为探究其神经病理机制的异同，Carlisi等[27]对纳入的OCD、ASD患者脑结构和功能相关研究进行了Meta分析，发现与健康对照相比，OCD、ASD患者前额叶和前扣带回灰质体积减小、功能减弱；与健康对照和ASD患者相比，OCD患者左侧基底节和岛叶灰质体积增大、功能活动增加；而与OCD患者相比，ASD患者右侧基底节和岛叶灰质体积增大；该研究结果提示，OCD、ASD既存在部分相同的脑结构和功能异常区域，又存在各自独立的脑结构改变。OCD患者前额叶体积减小、脑活动减弱，对基底节区域的调控能力降低，导致基底节和岛叶代偿性体积增大、功能增强；而ASD患者额叶-纹状体-岛叶脑网络发育迟缓，可能是患者社会功能低下、语言发育迟缓、兴趣面狭窄、动作刻板的主要病理基础。

2.3 OCD与注意缺陷多动性障碍(ADHD)的鉴别诊断 OCD和注意缺陷多动性障碍(ADHD)患者行为控制能力均低于正常。Norman等[28]对OCD和ADHD患者的VBM和功能磁共振研究进行了Meta分析，发现OCD患者较健康对照前扣带回喙部和背侧、前额叶皮层内侧的灰质体积减小、功能活动减少，双侧基底节和岛叶灰质体积增大、功能活动增多；与健康对照相比，ADHD患者双侧基底节、岛叶和右侧背外侧前额叶皮层灰质体积减小、功能减弱。OCD患者额叶体积减小、功能降低，其向岛叶-纹状体脑区发出的控制信号减弱，导致岛叶-纹状体脑功能活动代偿性增加；而ADHD患者基底节、岛叶和右侧背外侧前额叶皮层结构异常和功能衰退，导致患者注意力和行为控制能力下降，因此患者表现为注意力不集中、注意持续时间短暂、活动和冲动行为过多。影像学证据表明，两类疾病存在明显不同的神经病理机制。

3 MRI检查在OCD治疗评估中的应用

选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs)药物治疗和认知行为治疗(CBT)是OCD公认的一线治疗方案。为探究治疗是否对患者脑结构产生影响，Hoexter等[29]收集了38例未经治疗的OCD患者足量氟西汀或CBT治疗12周前后的脑结构MRI数据和量表评分资料，并与健康对照组进行比较，结果显示，氟西汀组和CBT组耶鲁-布朗强迫量表总分和贝克抑郁问卷评分均呈现明显减分率，两组治疗效果差异无统计学意义；VBM结果显示，与健康对照组相比，患者基线期左侧壳核、双侧眶额皮层内侧、左前扣带回灰质体积显著减小，但经过完整12周药物或CBT后的患者(n=26)左侧壳核灰质体积与健康对照组无统计学差异，其中氟西汀组(n=13)治疗后左侧壳核体积较基线期显著增加，而CBT组(n=13)治疗后并未发现有较基线期体积显著增大的脑区。上述结果提示，有效的治疗可改善OCD患者异常的脑灰质结构或延缓患者大脑微结构异常化进程，而药物治疗与心理治疗改善症状的模式可能存在不同的神经生物学机制。这说明一旦确诊OCD，应尽早进行药物干预治疗，以期达到最佳预后。

有学者试图通过MRI脑皮层形态学研究寻找能预测OCD治疗效果的指标。Hoexter等[30]对29例未接受药物治疗的OCD患者进行基线期MRI检查和耶鲁-布朗强迫量表评定，给予患者为期12周的药物治疗或认知行为治疗后再次进行量表评分，按照量表总分减分率是否大于35%，将患者分为治疗有效组(n=13)和治疗无效组(n=16)，采用Logistic回归模型对两组基线期的眶额皮层厚度进行统计分析；结果显示，治疗有效组和治疗无效组基线期眶额皮层厚度存在显著差异，治疗有效组患者的左内侧眶额皮层厚度高于治疗无效组、右内侧眶额皮层厚度低于治疗无效组，因此眶额皮层厚度值可能对OCD患者预后有一定预测作用。

综上所述，OCD发病受多个病变脑区、多种复杂因素的共同调控，而脑灰质体积和皮层形态变化都是OCD重要的标志。随着MRI技术的发展和数据分析方法的创新，MRI技术在深入探索OCD病理机制、识别和确立客观可信的诊断标志物、寻求更有效的治疗方法等方面将起到越来越重要的作用。

[1] Hollander E, Stein DJ, Fineberg NA, et al. Quality of Life Outcomes in Patients With Obsessive-Compulsive Disorder[J]. J Clin Psychiat,2010,71(6):784-792.

[2] Ruscio AM, Stein DJ, Chiu WT, et al. The epidemiology of obsessive-compulsive disorder in the National Comorbidity Survey Replication[J]. Mol Psychiatr, 2008,15(1):53-63.

[3] Frydman I, de Salles Andrade JB, Vigne P, et al. Can Neuroimaging Provide Reliable Biomarkers for Obsessive-Compulsive Disorder A Narrative Review[J]. Curr Psychiat Rep, 2016,18(10):90.

[4] Ashburner J, Friston KJ. Voxel-Based Morphometry-The Methods[J]. Neuroimage, 2000,11(6):805-821.

[5] Brennan BP, Rauch SL, Jensen JE, et al. A Critical Review of Magnetic Resonance Spectroscopy Studies of Obsessive-Compulsive Disorder[J]. Biol Psychiat, 2013,73(1):24-31.

[6] Escorial S, Román FJ, Martínez K, et al. Sex differences in neocortical structure and cognitive performance: A surface-based morphometry study[J]. Neuroimage,2015,104:355-365.

[7] Wonderlick JS, Ziegler DA, Hosseinivarnamkhasti P, et al. Reliability of MRI-derived cortical and subcortical morphometric measures: Effects of pulse sequence, voxel geometry, and parallel imaging[J]. Neuroimage, 2009,44(4):1324-1333.

[8] Zarei M, Mataix-Cols D, Heyman I, et al. Changes in Gray Matter Volume and White Matter Microstructure in Adolescents with Obsessive-Compulsive Disorder[J]. Biol Psychiat,2011,70(11):1083-1090.

[9] Fullana MA, Cardoner N, Alonso P, et al. Brain regions related to fear extinction in obsessive-compulsive disorder and its relation to exposure therapy outcome: a morphometric study[J]. Psychol Med, 2014,44(4):845-856.

[10] Menzies L, Chamberlain SR, Laird AR, et al. Integrating evidence from neuroimaging and neuropsychological studies of obsessive-compulsive disorder: The orbitofronto-striatal model revisited[J]. Neurosci Biobehav Rev, 2008,32(3):525-549.

[11] van den Heuvel OA, van Wingen G, Soriano-Mas C, et al. Brain circuitry of compulsivity[J]. Eur Neuropsychopharm, 2016,26(5):810-827.

[12] Chamberlain SR, Menzies L, Hampshire A, et al. Orbitofrontal Dysfunction in Patients with Obsessive-Compulsive Disorder and Their Unaffected Relatives[J]. Science, 2008,321(5887):421-422.

[13] Piras F, Piras F, Chiapponi C, et al. Widespread structural brain changes in OCD: A systematic review of voxel-based morphometry studies[J]. Cortex,2015,62:89-108.

[14] den Braber A, van't Ent D, Cath DC, et al. Brain activation during cognitive planning in twins discordant or concordant for obsessive-compulsive symptoms[J]. Brain, 2010,133(10):3123-3140.

[15] Riesel A, Endrass T, Kaufmann C, et al. Overactive error-related brain activity as a candidate endophenotype for obsessive-compulsive disorder: evidence from unaffected first-degree relatives[J]. Am J Psychiat, 2014,171(1):317-324.

[16] Spalletta G, Piras F, Fagioli S, et al. Brain microstructural changes and cognitive correlates in patients with pure obsessive compulsive disorder[J]. Brain Behav, 2014,4(2):261-277.

[17] de Wit SJ, Alonso P, Schweren L, et al. Multicenter Voxel-Based Morphometry Mega-Analysis of Structural Brain Scans in Obsessive-Compulsive Disorder[J]. Am J Psychiat, 2014,171(3):340-349.

[18] Venkatasubramanian G, Zutshi A, Jindal S, et al. Comprehensive evaluation of cortical structure abnormalities in drug-naive, adult patients with obsessive-compulsive disorder: A surface-based morphometry study[J]. J Psychiatr Res, 2012,46(9):1161-1168.

[19] Kuhn S, Kaufmann C, Simon D, et al. Reduced thickness of anterior cingulate cortex in obsessive-compulsive disorder[J]. Cortex, 2013,49(8):2178-2185.

[20] Nakamae T, Narumoto J, Sakai Y, et al. Reduced cortical thickness in non-medicated patients with obsessive-compulsive disorder[J]. Prog Neuro-Psychoph, 2012,37(1):90-95.

[21] Shaw P, Sharp W, Sudre G, et al. Subcortical and cortical morphological anomalies as an endophenotype in obsessive-compulsive disorder[J]. Mol Psychiatr, 2015,20(2):224-231.

[22] Fouche JP, du Plessis S, Hattingh C, et al. Cortical thickness in obsessive-compulsive disorder: multisite mega-analysis of 780 brain scans from six centres[J]. Brit J Psychiat, 2016,210(1):67-74.

[23] Boedhoe PS, Schmaal L, Abe Y, et al. Distinct Subcortical Volume Alterations in Pediatric and Adult OCD: A Worldwide Meta- and Mega-Analysis[J]. Am J Psychiat, 2016,174(1):60-69.

[24] Peng Z, Shi F, Shi C, et al. Structural and Diffusion Property Alterations in Unaffected Siblings of Patients with Obsessive- Compulsive Disorder[J]. PLoS One, 2014,9(1):e85663.

[25] 阎浩,黄悦勤,刘肇瑞,等.广泛性焦虑障碍和强迫障碍的基于体素的大脑灰质体积研究[J].中国心理卫生杂志,2015(3):217-225.

[26] Radua J, van den Heuve OA, Surguladze S, et al. Meta-analytical Comparison of Voxel-Based Morphometry Studies in Obsessive-Compulsive Disorder vs Other Anxiety Disorders[J]. Arch Gen Psychiat, 2010,67(7):701-711.

[27] Carlisi CO, Norman LJ, Lukito SS, et al. Comparative Multimodal Meta-analysis of Structural and Functional Brain Abnormalities in Autism Spectrum Disorder and Obsessive-Compulsive Disorder[J]. Biol Psychiat, 2017,82(2):83-102.

[28] Norman LJ, Carlisi C, Lukito S, et al. Structural and Functional Brain Abnormalities in Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder and Obsessive-Compulsive Disorder[J]. JAMA Psychiatry, 2016,73(8):815-825.

[29] Hoexter MQ, de Souza Duran FL, D'Alcante CC, et al. Gray Matter Volumes in Obsessive-Compulsive Disorder Before and After Fluoxetine or Cognitive-Behavior Therapy: A Randomized Clinical Trial[J]. Neuropsychopharmacol, 2012,37(3):734-745.

[30] Hoexter MQ, Diniz JB, Lopes AC, et al. Orbitofrontal thickness as a measure for treatment response prediction in obsessive-compulsive disorder[J]. Depress Anxiety, 2015,32(12):900-908.

国家自然科学基金资助项目(81560233)。

程宇琪(E-mail: yuqicheng@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.27.032

R749.7

A

1002-266X(2017)27-0102-04

2017-03-28)