首发抽动秽语综合征儿童脑结构的MRI研究

陈 玫 易 婷 魏伟安 伍光春 肖怀春 李晓明 金 科

抽动秽语综合征（Tourette syndrome，TS）是一种起病于儿童期，以突发性、不自主运动及声带抽动为主要症状的发育性神经精神疾病［1］。多数患者在2～15 岁起病，部分患者常伴有注意缺陷与多动障碍、强迫症、冲动行为以及学习障碍等不同程度的症状。多数患者可于青春期自行缓解，少数逐步加重，其学习、社交及生活受到影响。病理生理学研究［2-4］表明脑内多巴胺及5-羟色胺之间作用失调是TS 患者发病的主要原因，其可能存在额叶-纹状体-丘脑（frontalstriato-thalamo，FST）环路的结构和功能异常。既往基于感兴趣区及体素的结构像研究结果显示TS 患者可出现基底节体积缩小［5］、前额叶皮质厚度或感觉运动皮质变薄［6-7］等变化，FST 环路异常的直接证据尚不明确。临床上多依据病史、症状及量表进行TS 诊断评估，存在一定的主观评分问题。本研究采用基于表面的形态学测量方法（surface-based morphometry，SBM），探讨TS患者全脑脑灰质体积及皮质厚度的微观结构特点及其与YGTSS总分的关系。

方 法

1. 临床资料

回顾性分析2019年1月—2021年6月在湖南省儿童医院就诊的TS 患者16 例。TS 入组标准：①符合TS 诊断标准；②无精神类药物使用史。排除标准：①神经系统器质性疾病；②服用已知对中枢神经系统产生作用药物者；③已知精神障碍性疾病史；④MRI扫描禁忌证；⑤MRI 图像差，不能进行分析者。TS患者年龄为5～14 岁（男性12 名，平均年龄7.75 岁）。TS 患者症状的严重程度通过耶鲁综合抽动症状量表（Yale global tic severity scale，YGTSS） 进行评估。选取年龄、性别与之匹配的16 名正常儿童（男性12名，平均年龄7.81岁）作为对照组。所有受试者家属均签署检查知情同意书，该项研究得到湖南省儿童医院伦理委员会批准（伦理号：HCHLL-2018-60）。所有受试者进行磁共振检查期间均未服用镇静药物。

2. 检查方法

所有受试者均采用德国西门子3.0 T Skyra磁共振扫描仪（8 通道头部线圈）进行扫描。嘱受试者在图像采集过程中闭眼、平静呼吸，而后行常规磁共振序列扫描以排除颅内器质性病变。具体扫描参数如下。①T2WI 轴 位：TR=2 230 ms，TE=108 ms，矩 阵=256×256，FOV=240 mm×240 mm，层厚=4 mm。②T1WI 轴位：TR=800 ms，TE=15 ms，层厚=4 mm，FOV=240 mm×240 mm。③T2-FLAIR：TR=8 000 ms，TE=102 ms，层厚=4 mm，矩阵=256×256，反转时间=2 369 ms，FOV=240 mm×240 mm。最后行全脑T1 薄层结构像：TR=2 300 ms，TE=2.33 ms，层厚=1 mm，FOV=240 mm×240 mm。

3. 图像后处理分析

所有数据采集后经检查技师进行一次图像质量控制，符合影像诊断标准者传入后处理服务器。应用基于SPM12具有高重复性（R²=0.986）的Computational Anatomy Toolbox（CAT12）工具箱（http：//dbm.neuro.uni-jena.de/cat12/）对脑结构数据进行自动化预处理：①将原始DICOM数据转换成Nifti格式，同时进行二次质量控制；②将对照组根据DARTEL工具箱创建模板［8］；③所有数据根据CAT12流程配准、灰白质体积分割以及皮质厚度估计；④再次检查后处理图像质量，对灰质体积采用8 mm平滑核，对皮质厚度采用15 mm平滑核以提高信噪比。

4. 统计学分析

采用SPSS22.0 统计软件，对TS 组及对照组采用独立样本t检验比较年龄差异，用卡方检验比较性别差异。将TS 组及正常对照组灰质体积及皮质厚度应用CAT12 统计模型估计，组间比较应用两样本t检验，P＜0.05（FDR 校正）差异有统计学意义的部位。将通过以上灰质体积及皮质厚度分析发现的异常区域为感兴趣区，使用SPSS25.0 分析其与YGTSS 评分总分的相关性。P＜0.05被认为差异具有统计学意义。

结 果

1. 临床资料分析

TS 组YGTSS 评分为（35.81±6.59）分。TS 组与对照组间的男女性别比、年龄差异均无统计学意义（表1）。TS组与对照组间的全脑体积、灰质体积和白质体积差异也均无统计学意义（表1）。

表1 TS组与正常对照组临床资料、全脑体积以及灰白质体积比较

2. 组间灰质体积比较

与对照组相比，TS 组的右侧额中回、额上回及颞下回灰质体积减少，组间比较差异具有统计学意义。详见图1和表2。

表2 TS组较对照组灰质体积减小的脑区

3. 组间皮质厚度的比较

TS组双侧额上回、额中回、额下回、顶下回，左侧岛叶、海马旁回，右侧颞下回、扣带回、顶上回及中央前回多个脑区皮质厚度较对照组变薄，差异有统计学意义；余脑区差异无统计学意义。详见表3和图2。

表3 TS组较对照组皮质厚度变薄的脑区

4. 差异脑区灰质体积及皮质厚度与YGTSS 评分总分的相关性分析

右侧额中回灰质体积与YGTSS 评分呈中度负相关（r=-0.531），右侧中央前回皮质厚度与YGTSS 评分呈中度负相关（r=-0.521），余脑区与YGTSS 总分无明显相关。详见表4。

表4 差异脑区灰质体积及皮质厚度与YGTSS评分的Pearson相关分析

讨 论

TS 通常表现为一个或多个部位肌肉抽动和发声抽动，这种症状通常是不自主、反复而快速的，并与皮质-纹状体-丘脑-皮质脑回路内兴奋性信号和抑制性信号平衡的改变有关［9］。国内外研究［2，6-7，10］多局限于感兴趣区脑灰质或皮质厚度的研究，较少进行全脑灰质结构多维度的定量分析。本研究纳入了临床首诊为TS 且未接受药物治疗的患者，复现了其全脑灰质体积及皮质厚度特点，即以额叶为主的多脑区灰质体积减少及皮质厚度变薄；且右侧额中回体积及右侧中央前回皮质厚度与YGTSS量表总分呈负相关。

与对照组相比，TS 组中右侧额中回、额上回及颞下回多个脑区灰质体积较对照组缩小，未发现深部核团体积组间差异有统计学意义，这与Wittfoth 等［6］的研究结果相似。额叶在高级认知及自主行为中扮演重要角色，当额叶功能减退时，患者明白如何对特定情境做出恰当的反应，但在实际生活中却做出不当反应或者出现无根据的、过度的表达。这可能是TS 患者出现症状的原因之一。不同的是本研究发现右侧颞下回亦较对照组脑灰质体积缩小，这表明TS 患者受影响灰质体积以额叶为主而不局限于额叶。

在TS 儿童大脑中同样发现了广泛的灰质皮质变薄，即双侧额上回、额中回、额下回、顶下回，左侧岛叶、海马旁回，右侧颞下回、扣带回、顶上回及中央前回多个脑区皮质厚度较对照组变薄，以双侧额叶、顶叶、颞叶为主。皮质厚度受神经元排列和密度的影响，是脑发育异常的定量指标之一［11］。额-扣带-顶认知控制网络的核心脑区主要由岛叶、额下回及顶叶皮质构成，同时其也是FST环路成分，是个体通过识别内在目标进行操作和处理相关信息、做出反馈行为的神经基础。海马旁回、扣带回作为海马环路及Papez 环路的重要组成部分，其皮质厚度变薄可能会引起通过边缘系统环路与FST环路交叉的功能障碍而影响脑网络。这些区域在控制颜面部、喉咽部肌肉运动及发声中起着重要作用［3］，可引起TS 患者出现颜面部不自主抽动及异常发声。以上结果与廖怡等［10］结果相似，不同的是本研究结果显示部分颞叶脑区皮质变薄。其具体意义未明，是否为TS患者特异性改变还需要更大样本的研究来验证。

此外，右侧额中回灰质体积及右侧中央前回皮质厚度与YGTSS 量表评分总分均呈负相关（r=-0.531、r=-0.521）。额中回主要参与注意、工作记忆及语言相关的加工，通过上纵束连接顶下回、颞叶、枕外侧部分皮质及下前枕束连接舌回和楔叶参与大脑重要活动；中央前回通过皮质脊髓束及皮质延髓束将信息下传，是人体重要的运动中枢。其作为FST环路的重要组成部分，反映了额中回体积变小及中央前回皮质变薄是TS症状严重程度的相关脑区。

本研究尚未纳入相关脑区沟回指数进行分析，此为不足之一。且本研究中部分患者首治时间较短，尚不足以纳入纵向研究范畴，在后续研究中将继续扩大样本量及纵向追踪。

综上，TS 儿童患者多个脑区灰质体积较对照组变小、皮质厚度变薄，右侧额中回体积及中央前回皮质厚度与运动性抽动评分呈负相关，揭示了儿童TS相关FST环路的影像学特征。