静息态fMRI观察车祸创伤暴露者分数低频振幅的变化

薛瑾艳，李浩浩，胡 敏，梁 霞，张桂青

创伤后应激障碍(posttraumatic stress disorder, PTSD)是指个体遭受异常威胁性或灾难性事件后导致的个体延迟出现或持续存在的一种精神障碍，其临床表现有闯入性回忆、回避、认知情绪负性改变、高警觉[1]。随着中国私家车数量的不断增加，车祸事件导致PTSD较其它创伤事件相对较常见，不仅给人们躯体及心理造成很大影响，也给社会带来巨大经济负担。目前国内外关于车祸导致PTSD的静息态功能性磁共振(resting state functional magnetic resonance imaging, Rs-fMRI)研究，较少见到有关于横向纵向观察分数低频振幅(fractional low-frequency amplitude, fALFF)[2]变化的报道。该研究选取经历车祸事件的特定人群进行横向变化的比较和纵向动态变化的比较，从局部神经元自发性活动的角度探讨PTSD患者的脑改变，为其产生的神经机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 病例资料选取2018年10月～2019年8月就诊于石河子大学医学院第一附属医院经历车祸交通事故事件创伤暴露的人群，经随访后最终得到经历车祸创伤暴露发生PTSD组者为PTSD组，共17例，同期发生车祸后未发生PTSD者为非PTSD组，共23例。纳入标准：① 受试者或监护人知情同意，愿意接受访谈并完善fMRI 检查；② 年龄在18～65岁之间，性别不限；③ 右利手患者；④ 过去半年内未接受过任何精神镇静类药物；⑤ 无酒精和药物滥用史；⑥ 创伤事故前无明显躯体疾病。排除标准：① 创伤后有昏迷病史，不能回忆创伤情景者；② 患有其他类型精神疾病者(如抑郁障碍、精神分裂症、阿尔茨海默病等)及具有精神疾病的阳性家族史者；③ 既往有脑外伤、神经系统疾病及严重躯体性疾病病史者；④ 有酒精或药物(物质) 滥用及依赖史；⑤ 有核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)禁忌者。

1.2 临床资料采集采集所有受试者一般临床资料，包括年龄、性别、文化程度等社会人口学资料，另外由两名及以上精神科主治医师使用PTSD检查表第五版[6]对发生车祸创伤事件患者1个月后进行评估，以总分≥33分为PTSD症状筛查阳性标准。随着时间的延长，部分患者可能会发生PTSD，故选择追踪随访时间为2个月。本研究通过石河子大学医学院第一附属医院伦理委员会审批,所有受试者均在研究前给予书面告知以及签署知情同意书。

1.3 磁共振数据的采集在新疆某三级甲等医院核磁共振室完成，使用机型为美国GE公司生产的GEDiscovery MR750 3.0 T超导磁共振全身扫描仪和标准头线圈。静息态扫描前协助患者取平卧位，使用耳塞减少噪声，嘱患者头不要动，保持清醒、闭眼、平静呼吸。本次对患者均进行相同参数的磁共振扫描，主要采用T1结构像和梯度回波-回波成像序列(gradient echo, echo planar imaging, GRE-EPI)序列。T1结构像扫描参数如下：TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，翻转角12°，视野(256×256) mm2，矩阵256×256，层厚1.0 mm，层数148，扫描时间4 min 20 s 。

GRE-EPI序列扫描参数如下:TR=2 000 ms，TE=30 ms，矩阵64×64，翻转角90°，视野(240×240) mm2，层厚4 mm，扫描32层，层间距0 mm，扫描时间8 min 20 s，包含245个时间点。

患者完成检查后进行简单的交流，以检查其配合度，同时由两名经验丰富的放射科医师对采集的图像数据进行评估，且他们对两组的入组图像不知情。

1.4 图像预处理基于MATLAB平台使用DPABI 4.0和SPM12(https:// www.fil.ion.ucl.a c.uk/spm/)对静息态数据进行处理，预处理步骤为：① 由于初试信号不稳定等原因，去除开始的10个时间点，对余下的235个时间点进行时间层校正；② 进行时间层校正消除层间时间的差异；③ 头动校正。计算6个头动参数(X/Y/Z轴3个平移参数和3个旋转参数)，剔除头动平移>3 mm或旋转>3°的数据；④ 空间标准化。将受试者的功能像配准到蒙特利尔神经科学研究所(montreal neurological institute，MNI)空间；⑤ 去线性趋势；⑥ 回归协变量。回归24个头动方向、脑脊液信号、白质信号。并且加回时间序列均值。

1.5 fALFF计算使用快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)将时间序列变换到频域。然后通过计算0.01～0.08 Hz频段的振幅与全频段的比值来计算fALFF。用每个体素fALFF值除以全脑fALFF的均值，得到mfALFF结果[5]。最后用半高全宽(full width at half maximum, FWHM)为6 mm的平滑核对mfALFF的结果进行平滑。

1.6 统计学处理人口统计学资料用SPSS 23软件，其中计量指标用两样本t检验，计数指标用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。使用DPABI 4.0对影像结果进行统计分析，对创伤事件2个月后发生PTSD组和未发生PTSD组进行双样本t检验，GRF矫正(voxelP=0.01，clusterP=0.05)；对PTSD组内的前后两次fALFF进行配对t检验，GRF矫正(voxelP=0.01，clusterP=0.05)。

2 结果

2.1 一般人口学资料比较PTSD组和非PTSD组间的一般情况，两组在性别、年龄、文化程度方面差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表1。

表1 一般人口统计学资料

2.2 经历车祸创伤事件1周PTSD组与非PTSD组fALFF比较与非PTSD组相比，PTSD组患者经历车祸创伤事件1周fALFF在左侧中央后回降低(P<0.01，GRF校正)，余脑区未见异常。见图1、表2 。

表2 创伤事件1周PTSD组和非PTSD组的fALFF值差异区域

图1 蓝色区域表示fALFF值PTSD组<非PTSD组L:左侧；R：右侧(P<0.01，团块大小>183，GRF校正)

2.3 经历车祸创伤事件2个月PTSD组和非PTSD组fALFF比较经历车祸创伤事件2个月PTSD组与非PTSD组比，fALFF在左侧额中回降低(P<0.01，GRF校正)，余脑区未见异常。见图2、表3。

表3 创伤事件2个月PTSD组和非PTSD组的fALFF值差异区域

图2 蓝色区域表示fALFF值PTSD组<非PTSD组L:左侧；R：右侧(P<0.01，团块大小>178，GRF校正)

2.4 经历车祸创伤事件后1周与2个月PTSD组fALFF前后比较PTSD组患者经历车祸创伤事件2个月与1周相比fALFF在右侧颞中回、左侧枕叶增加(P<0.01，GRF校正)，余脑区未见异常。见图3、表4。

图3 红色表示fALFF值2个月>1周L:左侧；R：右侧(P<0.01，团块大小>159，GRF校正)

表4 创伤事件后1周、2个月PTSD组fALFF值差异区域

2.5 经历车祸创伤事件后1周、2个月非PTSD组fALFF前后比较非PTSD组内创伤事件后2个月较第1周检查的fALFF在左侧小脑、左侧扣带回后部降低，在右侧楔前叶增加(P<0.01，GRF校正)，余脑区未见异常。见图4、表5。

图4 红色表示fALFF值2个月>1周，蓝色表示fALFF值2个月<1周L:左侧；R：右侧(P<0.01，团块大小>164，GRF校正)

表5 创伤事件后1周、2个月非PTSD组fALFF值差异区域

3 讨论

Rs-fMRI具有无创、敏感及易配合等优势,能够获取受试者在不接受任何外界刺激时大脑的自发神经活动情况。目前研究脑自发性活动的分析方法主要有局部一致性(regional homogeneity，ReHo)、ALFF。ReHo可以反应局部神经元自发活动时间上的同步性及协调水平，而fALFF是基于ALFF改良而来，可有效抑制脑池等部位的非特异信号，减少生理噪声的影响，具有更高的灵敏度及特异度，能更好反应脑自发活动特点[3]。既往研究多集中于海马、杏仁核、前额叶、颞叶、左侧顶叶、角回等脑区，认为这些脑区的改变可能分别与对恐惧、重新体验、情绪调节及记忆受损的过度反应有关[4-15]。Yin et al[4]利用ReHo方法发现四川地震PTSD患者左侧顶叶、右上额中回、右侧颞中回的ReHo值异常，提示这些区域大脑活动异常；另外，Fu et al[5]发现发生严重交通事故后PTSD患者的角回ReHo降低，可能与闯入性回忆及情绪有关，这些影像学证据可以帮助识别其发病机制。

本研究结果显示，与非PTSD组相比，PTSD组经历车祸事件1周时fALFF在左侧中央后回降低，PTSD组经历车祸事件2个月时fALFF在左侧额中回降低。Wang et al[6]研究发现信息处理速度可能与中央后回有关，工作记忆和社交认知可能与前额叶有关，同时发现中央后回自发活动降低，并与认知功能障碍有关，与本研究结果一致。另外大脑额叶是脑发育中高级的部分，参与记忆及执行功能，同时也是调节情绪的大脑区域。本研究结果与Xie et al[7]的研究相一致，其发现发生机动车事故致PTSD组左侧额中回的ALFF值降低，都反应了车祸后左侧额中回脑自发活动异常，可能与他们的认知功能受损有关。而赵峰 等[8]发现PTSD患者左侧额中回ALFF值增高，本研究结果与之不一致，可能与选取得对照组、事件、事件发生后选取时间点等因素有关。创伤事件的回忆和成像变化是由于事件本身所致还是后天影响，有学者[9]通过双胞胎病例对照实验研究发现额叶皮层活动的减少可能是获得性PTSD特征。

本研究显示PTSD组患者经历车祸创伤事件2个月与1周相比fALFF在右侧颞中回、左侧枕叶增加，非PTSD组患者经历车祸创伤事件2个月与1周相比fALFF在左侧小脑、左侧扣带回后部降低，在右侧楔前叶增加，提示静息态下该脑区自发性神经活动异常。颞中回参与情绪体验的处理，并与情景记忆及语言处理有关[10]。枕叶是视觉感知区域，参与外部刺激的感知，并将视觉、听觉、语言等其他执行功能联系起来。小脑是边缘系统中情绪通路的中转站，并且参与负面情绪的表达[11]。颞中回参与默认网络(defaultmodenetwork，DMN)，一项荟萃分析发现抑郁症患者DMN功能异常可能与自传体记忆障碍有关，其中发现扣带回大脑活动减少[12]，此结果与本课题组研究相一致。本课题组张跃奇 等[13]发现PTSD患者临床症状及颞叶、枕叶和小脑等脑区ReHo异常改变可能与记忆功能受损有关，但车祸事件创伤暴露者的临床症状和脑部fALFF的改变与自传体记忆是否存在相关性需要探索。Li et al[11]发现抑郁症患者在受到负面情绪图片刺激时，其颞叶、视觉皮层和小脑活动增强，本研究发现PTSD组颞叶和枕叶活动增强，表明这些脑区更有可能感知负面信息，而非PTSD组小脑活动降低，可能与其未发生PTSD的病理机制有关。Zhu et al[14]发现双侧视觉皮层的ALFF值增加，与PTSD的重新体验或回避症状存在显著正相关，同时发现颞叶与记忆、情感体验有关。Stevens et al[15]也发现重新体检与颞叶存在相关性。本研究与既往研究结果相一致，其异常活动的增加可能是由于颞叶、枕叶的代偿作用，也可能与闯入性回忆、警觉性增高、负性认知情绪等因素有关。

本研究通过fALFF分析方法表明车祸创伤暴露者中央后回、额中回、颞中回、枕叶、小脑、扣带回、楔前叶自发神经活动改变，主要发生在与认知功能加工及情绪调节相关的脑区，这些结果可能为PTSD病理生理机制提供新的视角。本研究尚存一些局限，非PTSD组里的创伤暴露者在今后有发生PTSD的可能。其次，仅研究创伤暴露患者，未与健康组对照，可能存在混杂因素。因此需要增加创伤暴露后不同时间点大样本研究及与健康组的fALFF对比才能提供与PTSD 的关系。