强迫症患者脑内环路磁共振波谱和弥散张量成像研究*

魏易琼， 李泽△， 赖丽莎， 古智文

广州市第一人民医院 1神经内科， 2影像科， 3精神心理科(广东广州 510180)

强迫症属于一种神经症，强迫症患者多存在强迫的观念以及强迫的行为，患者的致残率比较高，对强迫症患者的机体健康带来一定威胁[1-2]。本研究应用3D1H-MRS新技术对强迫症患者脑组织N-乙酞天门冬氨酸(N-acetylaspartate，NAA)、胆碱(choline，Cho)、肌酸(creatine，Cr)等代谢物进行定量分析，旨在探讨强迫症患者脑内物质代谢的变化特点；同时根据强迫症临床亚型的不同、强迫症状严重程度的不同进行分组研究，并分析强迫症患者脑内各代谢产物与上述临床指标的相关性，为强迫症的神经生物学基础研究提供线索，为强迫症的临床诊断和治疗提供更客观的依据。近年来，也出现了使用扩散张量磁共振成像(DTI)与强迫症患者脑白质的完整性和连通性和关联研究。DTI可量化水分子的各向异性，观察组织微观结构。髓鞘是脑组织中各向异性的重要因素。其他还有纤维束直径、细胞内涌流、细胞外主体流动等。水分子的弥散程度用弥散张量衡量。目前使用最多的是图像像素法显示弥散张量。而像素值最常用的参数是部分各向异性(FA)[3-4]，它是一个对组织微观结构完整性很敏感的标记值。本研究选取本院收治的30例强迫症患者作为研究对象，针对强迫症患者脑内环路磁共振波谱成像给予一定的研究与探讨，该研究经审查符合医学伦理规范和要求。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2016年5月至2018年5月在本院就诊的30例强迫症患者，将其作为观察组，入选标准：(1)符合《中国精神障碍分类与诊断标准》第3版(CCMD 3)及ICD1关于强迫症的诊断标准；(2)耶鲁布朗强迫量表(Yale-Brown obsessive compulsive scale，YBCOS)总分≥16分；(3)入组前未服抗精神病药物，如一直服药者清洗2周后入组。

选取同时期于本院进行健康体检的健康者共30例作为对照组，确定既往无精神病史，无颅脑外伤及脑器质性疾病史，采用严格配对的对照原则。对照组中男18例，女12例，年龄24～59岁，平均(30.26±1.37)岁，受教育(14.6±3.7)年；观察组中男16例，女14例，年龄23～57岁，平均(30.28±1.40)岁，受教育(14.0±2.8)年。所有纳入的受检者和受检者家属对本次研究的内容都知情并同意，均自愿参与本次研究，而且均签署知情同意书。两组的性别比例、年龄、文化程度等资料差异无统计学意义(P>0.05)，可以对其进行对比以及分析。

1.2 强迫症的MRS研究

1.2.1 研究方法 对观察组强迫症患者和对照组健康体检者均实施常规磁共振检查和三维磁共振的氢质子波谱检查，在GE公司生产的GE Signa 3.0T MR超导型磁共振扫描仪(GE Medical Systems，Milwaukee，Wisconsin)设备上完成。患者头部的相控阵线圈为8通道，除了对患者脑部的病变进行磁共振检查之外，还对患者横轴位的液体衰减反转恢复序列T1WI、横轴位的快速恢复快速自旋的回波序列和T2-FLAIR序列进行检查，并且实施1H-MRS的扫描定位，使用MRS专用的头线圈，于常规的T2加权图像上面选取感兴趣的趋于，主要包括前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑等，1H-MRS取样点左右对称，体积大约是40 cm3，计算两侧的平均值，扫描的时间为13 min 24 s，测量的体素为1 cm3，采集的波谱使用点解析序列(PRESS)，成像参数：发射频率10 mm/s，相位10 mm/s，间隔10 mm，层厚10 mm，视野(FOV)为16，重复的时间(TR)与回波时间(TE)之比为1 000 ms/144 ms，水抑制的平均值为98.6%。数据分析使用Functool 2分析软件，ACD 4.0版的软件。测定两组受检者的双侧前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的Cho/Cr值、NAA/Cr值[5-10]。

1.2.2 观察指标 (1)对比分析观察组强迫症患者和对照组健康体检者的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的Cho/Cr值；(2)对比分析观察组强迫症患者和对照组健康体检者的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的NAA/Cr值[9-10]。

1.3 强迫症的DTI研究

1.3.1 研究方法 在GE公司生产的GE Signa 3.0T MR超导型磁共振扫描仪(GE Medical Systems，Milwaukee，Wisconsin)设备上完成。在DTI扫描前，先使用轴向T1加权成像扫描以快速定位可能的脑实质损害区域。26 DTI volumes，25 non-colinear directions (b=1 000 s/mm)， B0模板(b=0)；24 continuous slices，层厚5 mm，FOV 24 cm×24 cm；TR 9 000 ms， TE 105.5 ms，矩阵128×128，采集时间4 min 12 s。采用基于体素的分析(voxel-based analysis，VBA)。所有数据在基于Linux平台系统上，运用SPM8软件和FSL处理。首先，用FSL中的“eddycorrect”工具进行校正，然后用FSL中的BET工具对区分脑和非脑组织进行计算，接着计算得出FA图。将所有患者组和对照组的图像进行标准化成B0模板。每个B0模板运用SPM8的非线性配准方法标准化为 SPM EPI模板(reslicing resolution of 2×2×2 mm3)将所有标准化后的B平均后经平滑处理(6 mm FWHM Gaussian)。标准化后的B0模板转化为相应的FA， 最后，使用SPM中的“segment”功能将B0模板变成有60%概率白质成分，仅对脑白质成分进行以体素为标准的比较。

1.3.2 观察指标 比较两组左内侧额上回、颞顶叶、枕中回、左纹状体脑白质的周围的FA值；观察组左侧纹状体的FA值[11]与Y-BOCS的相关性。

2 结果

2.1 强迫症MRS研究结果

2.1.1 两组的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的Cho/Cr值比较 与对照组比较，观察组的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部的Cho/Cr值的差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组比较，观察组的丘脑Cho/Cr值更高，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的Cho/Cr值比较

项目例数前额叶前扣带回皮质眶额叶尾状核头部丘脑对照组302.28±0.112.17±0.122.01±0.231.11±0.101.16±0.10观察组302.24±0.102.18±0.112.12±0.201.14±0.111.40±0.13t值1.47370.33641.97671.10538.0148P值>0.05>0.05>0.05>0.05<0.05

2.1.2 两组的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的NAA/Cr值比较 与对照组比较，观察组的前额叶NAA/Cr值差异无统计学意义(P>0.05)，与对照组比较，观察组的前扣带回皮质、眶额叶的NAA/Cr值更高，尾状核头部、丘脑的NAA/Cr值更低，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 两组前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的NAA/Cr值的比较

项目例数前额叶前扣带回皮质眶额叶尾状核头部丘脑对照组302.76±0.182.70±0.222.55±0.211.48±0.131.36±0.10观察组302.74±0.202.89±0.202.75±0.231.20±0.121.21±0.12t值0.407 13.500 13.517 28.668 55.259 6P值>0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

2.2 强迫症的DTI研究结果

2.2.1 DTI 观察组在左内侧额上回、颞顶叶、枕中回、左纹状体脑白质的周围的FA值较对照组显著降低，见表3。

表3 不同部位DTI参数值比较

2.2.2 强迫症患者左侧纹状体FA值与临床资料的相关性 强迫症患者总病程(4.8±4.01)年。左侧纹状体的FA值，与Y-BOCS(21.9±4.9)总分呈正相关(r=0.38，df=23，P=0.03)，与Y-BOCS的强迫动作分(8.8±4.6)呈正相关(r=0.45，df=24，P=0.02)，与Y-BOCS的强迫思维分(13.3±3.0)无关。

3 讨论

脑内的环路出现异常的人有可能直接诱发神经症或者于外界相关因素的影响作用下间接诱发神经症[12-13]。目前，多认为强迫症患者的皮质-纹状体-丘脑-皮质(cortico-striatal-thalamic-cortical，CSTC)神经环路出现器质性的变化，CSTC神经环路的皮质-纹状体-苍白球的内侧部-丘脑-皮质的直接通路可发挥异化运动的相关功能，皮质-纹状体-苍白球的外侧部-丘脑的底核-丘脑-皮质的间接通路则可以使不想要的运动进行抑制，上述直接通路和间接通路之间的不平衡则会致使强迫症的发生[14-17]。

丘脑部位的高Cho有可能是强迫症患者的一个病理现象或者代偿反应。对强迫症患者的丘脑部位Cho升高的机制的相关解释为，Cho属于神经递质-乙酞胆碱的前体，其与人的记忆以及情绪具有密切的关系，Cho信号则被认为是体内胶质细胞的代谢以及相关功能变化的一个重要反映，是导致情绪紊乱的一个重要的病理生理基础[18-19]。

NAA属于神经元的一个标志峰，NAA可反映神经元的完整性和功能。强迫症患者的尾状核头部、丘脑的NAA下降，有可能与强迫症患者的神经元以及轴突的破坏或缺失、相关功能的异常和损伤等存在一定的关系[20-21]。

本研究表明，观察组的前额叶、前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部的Cho/Cr值与对照组比较，组间差异无统计学意义(P>0.05)，观察组的丘脑Cho/Cr值与对照组比较，差异有统计学意义(P<0.05)，观察组的前额叶NAA/Cr值与对照组比较，组间的差异无统计学意义(P>0.05)，观察组的前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的NAA/Cr值与对照组比较，差异有统计学意义(P<0.05)，提示强迫症患者的丘脑部位的高Cho/Cr值与患者的发病可能具有一定的关系[22]。而强迫症患者的前扣带回皮质、眶额叶、尾状核头部、丘脑的NAA/Cr值的可逆性改变与患者的神经损伤情况可能具有一定的关系。

应该指出的是本研究的样本量小，限制了结果的准确，同时本研究中还存在着一些其他局限性，如受试者的体素构成并未明确，灰质、白质和脑脊液的区分并不清晰；两组中可能存在体素构成上的差别，但并未经过校正。而研究过程采用手动勾画患者的脑区，这容易带上绘图者的主观性，而且很耗时，另外对操作者的个人素质和能力也有着较大的苛刻性要求，所以很难得到精确的结果。

本项研究首次采用了参数对照的DTI成像，结果显示强迫症患者白质微结构发生异常，尤其在额叶-纹状体-丘脑-皮层环路的多个部位的髓鞘完整性存在异常。本研究中，左侧纹状体周围的白质结构都发现了DTI参数的异常。这些结构在强迫症的发病机制中起到了重要的作用，说明额叶-纹状体-丘脑-皮层环路是主要的异常部位。纹状体是强迫症作为皮层下结构，在发病机制中也起到重要作用。主要涉及对运动通路的规划和调制。与本研究相比，有两项研究表明患者在内囊和尾状核上外侧区的白质部分存在FA显著升高[23]。这可能是其研究的样本量较小而产生与我们研究结果的不一致。我们还发现患者左纹状体的FA 值和强迫动作呈正相关。Sakai等[24]也发现患者FA值与YBOCS评分呈正相关。另外两项研究表明纹状体体积与强迫症症状的严重程度相关[25]。本研究结构也证实纹状体参与了强迫症患者强迫动作的形成。强迫症患者降低的FA值和升高的MD值代表了白质微结构的异常。

综上所述，对强迫症患者应用脑内环路磁共振波谱成像存在十分重要的价值，强迫症患者的CSTC神经环路的相关功能常出现一定的障碍，CSTC环路于强迫症患者的疾病发生中有可能具有一定的影响，需要引起充分的重视和关注。强迫症患者的症状严重程度与左侧纹状体白质结构异常有一定相关性。强迫症患者在左内侧额上回、颞顶叶、枕中回、纹状体、岛叶、中脑的白质微结构发生异常，说明额叶-纹状体-丘脑-皮层环路是主要的异常部位。髓鞘完整性的缺失导致了白质微结构的异常。