基于体素的形态学分析对青少年强迫症脑结构的研究

伍 俊，雷洪俊，彭 娟，张高峰

(遵义医科大学第二附属医院 医学影像科，贵州 遵义 563000)

强迫症(Obsessive-compulsive disorder,OCD)是一类以反复出现令人焦虑、痛苦、厌恶的侵入性思维，为减少这种思维而进行的重复行为为主要临床表现的慢性精神障碍性疾病[1]。常见的强迫症思维是担心伤害他人、成为坏人。强迫行为是指重复的行为或精神障碍，如检查安全、检查清洁、重复计数。流行病学显示OCD终生患病率为1%～3%，不同国家的患病率基本一致，多首发于青少年晚期或成人早期，其具有发病年龄早、自然缓解率低、而且易合并其它类精神障碍性疾病的特点。另外，还具有临床症状多样化、病程迁延反复、治疗缓解率低等特点，从而给患者在生活、学习等方面造成了严重的困扰[2-4]。目前关于OCD患者的病理生理机制尚不清楚，据以往研究发现：OCD的发病与脑结构的异常存在密切相关，提出了经典的皮质-纹状体-丘脑-皮质(Cortex-striatum-thalamic-cortical, CSTC)环路假说，OCD的CSTC模型：假设在大脑皮层某些区域(如眼窝额叶皮层(Orbitofrontal cortex，OFC)、前扣带皮层(Anterior cingulate cortex，ACC)通过纹状体的直接和间接通路存在不平衡，导致丘脑抑制减少，从而增加了对额叶大脑区域的兴奋性反馈。由此导致的OFC过度活跃与反复思考和对伤害的持续担忧有关，即发生强迫症[2，5]。基于体素的形态测量学方法(Voxel-based morphometry,VBM)可以全面、精准地定量计算3D结构磁共振成像数据中每个体素的数值，从而反映大脑间细微结构的差异[6]。既往研究从单一模态证实强迫症患者存在广泛脑结构异常，但这些研究结果与强迫症状一致存在异质性。青少年处于身心发展的关键时期，而强迫症主要的发病人群集中于青少年，在具有学业压力的同时，长期下去对其心理健康造成严重威胁，另外关于早期的青少年OCD研究相对较少，因此，本研究应用VBM成像方法探索青少年OCD脑结构的改变，对早期OCD患者的治疗及干预具有重要启示。

1 材料与方法

1.1 研究对象 收集2020年11月至2021年11月在我院门诊心理科确诊的青少年OCD患者30例为病例组，并招募对照组30例。

病例组纳入标准：(1)符合DSM-V强迫症诊断标准；(2)耶鲁一布朗强迫症状量表(Yale—Brown obsessive—compulsive symptom scale，Y—BOCS)评分≥16分；(3)年龄：13～18岁；(4)未经精神药物治疗；(5)汉族，右利手，小学及以上文化；(6)签署知情同意书。

对照组纳入标准：(1)不符合DSM-V中精神障碍性疾病诊断标准；(2)Y-BOCS<8分；(3)年龄：13～18岁；(4)性别、年龄、受教育年限及利手相匹配的健康志愿；(5)无精神疾病家族史。

病例组及对照组排除标准：(1)存在MRI检查禁忌症；(2)颅脑器质性病变或合并其他精神类疾病及存在精神病家族史；(3)接受过精神类药物或物理治疗；(4)既往外伤、手术史；(5)图像不可用(伪影或无法数据处理)。

1.2 检查方法

1.2.1 扫描设备和检查前准备 扫描设备采用美国GE公司3.0T HDxt磁共振，8通道相控阵头线圈，受试者不存在检查前禁忌症，佩戴好耳塞，扫描全过程中嘱受试者保持清醒、放松的状态，身体静止，均匀呼吸，不做任何思维活动。扫描范围覆盖全脑。所有受试者首先采用磁共振T2-FLAIR序列扫描以排除颅内器质性病变，然后进行3D- T1WI高分辨结构像扫描。

1.2.2 扫描序列及参数 3D-T1WI：TR=7.8 ms，TE=3.0 ms，FA=15°，FOV=256 mm×256 mm，TI=450 ms，层厚=1 mm，层间距=0 mm。

1.3 数据处理 VBM相关数据处理：在 matlab2012b 平台上采用统计参数图软件(SPM8)将所有受试者的3D-T1像分割为白质、灰质和脑脊液；导入分割后的灰质图像在 DARTEL 工具中进行初始化，使用 DARTEL 算法进行配准，产生 18 次迭代运算后生成6个模板和流变形场，利用最精确的第 6 个模板和流变形场将所有灰质数据配准到标准MNI空间，将调制后的灰质图像采用8mm高斯核进行平滑。

1.4 统计学分析

1.4.1 一般资料及临床资料 采用SPSS 18．0软件进行统计分析，年龄、受教育年限以及Y-BOCS评分则采用两独立样本t检验，性别运用卡方检验，P<0.05表示差异具有统计学意义。

1.4.3 运用DPABI工具箱中的统计分析软件包 提取青少年强迫症差异脑区的灰质体积值，运用SPSS l8．0软件将差异性脑区的灰质体积值与Y-BOCS量表评分进行皮尔逊(Pearson)相关分析(以年龄、性别为协变量)，设检验水准α=0.05，双侧检验。

2 结果

2.1 一般资料及相关临床资料 两组间的Y-BOCS评分差异具有统计学意义(P<0.05)，两组受教育年限、年龄、性别、差异均无统计学意义(P>0.05，见表1)。

表1 两组人口统计学及临床资料(n=30)

2.2 VBM组间差异 与对照组比较，病例组左侧颞下回灰质体积减少(P<0.05,FDR校正)，而右内侧额上回及左侧中央前回灰质体积增加(P<0.05，FDR校正，见表2、图1)。

表2 病例组相比于对照组VBM异常脑区

相比于对照组，病例组VBM异常脑区(P<0.05，FDR校正)，冷色区域代表相应脑区灰质体积减少、暖色区域则代表相应脑区灰质体积增加。图1 两组脑区灰质体积变化情况

2.3 病例组差异脑区灰质体积值与Y—BOCS总分进行Pearson相关分析 左侧中央前回灰质体积值与Y—BOCS总分呈正相关(r=0.866；P=0.042)，而左侧颞下回(r=0.566；P=0.250)、右内侧额上回(r=0.433；P=0.326)灰质体积值与Y—BOCS总分无明显统计学差异(见图2)。

散点图，两者呈正相关(r=0.866；P=0.042)。图2 左侧中央前回灰质体积值与Y—BOCS总分的相关性

3 讨论

本研究中应用VBM方法研究青少年强迫症患者相应脑区结构的变化，以及探讨差异脑区灰质体积值与Y—BOCS总分的相关性，VBM显示青少年强迫症患者左侧颞下回的灰质体积减少，而右内侧额上回和左侧中央前回的灰质体积增加；左中央前回灰质体积值与Y—BOCS总分呈正相关。

在本研究中，青少年强迫症患者出现的异常脑区，与之前成人强迫症的研究[7-8]相似，表明大脑体积变化模式可能是儿童青少年强迫症的固有特征。 另外，儿童和成人强迫症患者灰质异常的类型存在差异，提示异常脑区的部位可能会随着年龄的增长而发生变化。虽然研究结果显示特定的脑区具有不一致性，但这些发现都强调了强迫症可能存在神经发育的可塑性，结果的不一致性可能归因于研究对象和方法的异质性。

就所查文献，中央前回是属于前运动皮层和辅助运动区域，参与人体复杂运动的准备、起动和监测，如果在结构或动能方面发生改变，可能会导致OCD患者出现刻板行为和情绪调节方面的障碍，从而表现出反复的强迫症状[9]，研究中发现中央前回灰质体积的改变，反映其相应的临床表现。颞叶涉及人的记忆、知觉功能以及情感活动，以往研究认为强迫症患者大脑执行功能受损的区域并不局限于CSTC 环路，颞叶也有不同程度的受损。研究中青少年患者存在左颞下回灰质体积的减少，可能是强迫症患者普遍存在病态记忆增强、执行功能和情绪障碍的病理基础。额叶参与情绪识别、情绪加工和情绪行为生成，研究中发现青少年患者右内侧额上回灰质体积增加，可能是其情绪障碍的基础。

关于OCD患者人脑结构的影像学研究已证实OCD患者存在特定脑区的结构异常，并提出经典的CSTC环路，强迫症患者大脑会出现相应内侧额上回、内侧眶额叶和左侧岛叶盖区灰质的体积减少[10]；大量VBM研究也发现儿童青少年强迫症患者存在丘脑体积的增大[11- 12]，与此不同的是在本研究中尚未发现丘脑体积的异常。应用扩散张量技术(Diffusion tensor imaging，DTI)发现处于10～19岁的强迫症患者双侧额叶皮层和胼胝体的特征性参数FA值显著降低，进一步表明儿童强迫症的某些大脑区域的白质完整性存在损伤、髓鞘的形成减少[13]。此外，以往的报道：青少年OCD患者尾状核、右侧后壳核及苍白球的灰质体积多于对照组[14]，这些研究结果在本研究中均未被发现，可能与患者年龄小、病程短有关，或者青少年OCD患者源于大脑皮层功能结构障碍所致。

本研究还观察到左侧中央前回的灰质体积值与Y—BOCS总分呈正相关，可能暗示左侧中央前回灰质体积的改变在青少年强迫症患者的临床症状严重程度中发挥着重要的作用，这在以前没有报道过，这种不一致可能归因于研究参与者的年龄，我们纳入的是13～18岁的儿童和青少年这一不成熟发育的特殊群体。另外，考虑到我们相对有限的样本量，有必要用更大样本和更多不同症状的患者来进一步研究验证。

本研究应用VBM方法证实了青少年OCD患者脑结构存在异常，大脑皮层的异常在本研究中有着举足轻重的作用，因此笔者推测对于发病早期的青少年OCD患者来说大脑皮层的异常可能是导致OCD发病的主要诱因，另外，左侧中央前回在青少年强迫症患者临床表现中可能发挥着重要作用。但本研究样本量相对较小，未能针对青少年的强迫症状亚型、疾病的病程、以及严重程度进行分组对照研究，因此本研究结果可能存在一定偏倚，在未来有望继续扩大样本量以及补充本次研究中存在的不足，从而进行更深一步探讨。