基于體素的形態(tài)學分析對青少年強迫癥腦結構的研究

伍 俊，雷洪俊，彭 娟，張高峰

(遵義醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院 醫(yī)學影像科，貴州 遵義 563000)

強迫癥(Obsessive-compulsive disorder,OCD)是一類以反復出現(xiàn)令人焦慮、痛苦、厭惡的侵入性思維，為減少這種思維而進行的重復行為為主要臨床表現(xiàn)的慢性精神障礙性疾病[1]。常見的強迫癥思維是擔心傷害他人、成為壞人。強迫行為是指重復的行為或精神障礙，如檢查安全、檢查清潔、重復計數(shù)。流行病學顯示OCD終生患病率為1%～3%，不同國家的患病率基本一致，多首發(fā)于青少年晚期或成人早期，其具有發(fā)病年齡早、自然緩解率低、而且易合并其它類精神障礙性疾病的特點。另外，還具有臨床癥狀多樣化、病程遷延反復、治療緩解率低等特點，從而給患者在生活、學習等方面造成了嚴重的困擾[2-4]。目前關于OCD患者的病理生理機制尚不清楚，據以往研究發(fā)現(xiàn)：OCD的發(fā)病與腦結構的異常存在密切相關，提出了經典的皮質-紋狀體-丘腦-皮質(Cortex-striatum-thalamic-cortical, CSTC)環(huán)路假說，OCD的CSTC模型：假設在大腦皮層某些區(qū)域(如眼窩額葉皮層(Orbitofrontal cortex，OFC)、前扣帶皮層(Anterior cingulate cortex，ACC)通過紋狀體的直接和間接通路存在不平衡，導致丘腦抑制減少，從而增加了對額葉大腦區(qū)域的興奮性反饋。由此導致的OFC過度活躍與反復思考和對傷害的持續(xù)擔憂有關，即發(fā)生強迫癥[2，5]?；隗w素的形態(tài)測量學方法(Voxel-based morphometry,VBM)可以全面、精準地定量計算3D結構磁共振成像數(shù)據中每個體素的數(shù)值，從而反映大腦間細微結構的差異[6]。既往研究從單一模態(tài)證實強迫癥患者存在廣泛腦結構異常，但這些研究結果與強迫癥狀一致存在異質性。青少年處于身心發(fā)展的關鍵時期，而強迫癥主要的發(fā)病人群集中于青少年，在具有學業(yè)壓力的同時，長期下去對其心理健康造成嚴重威脅，另外關于早期的青少年OCD研究相對較少，因此，本研究應用VBM成像方法探索青少年OCD腦結構的改變，對早期OCD患者的治療及干預具有重要啟示。

1 材料與方法

1.1 研究對象 收集2020年11月至2021年11月在我院門診心理科確診的青少年OCD患者30例為病例組，并招募對照組30例。

病例組納入標準：(1)符合DSM-V強迫癥診斷標準；(2)耶魯一布朗強迫癥狀量表(Yale—Brown obsessive—compulsive symptom scale，Y—BOCS)評分≥16分；(3)年齡：13～18歲；(4)未經精神藥物治療；(5)漢族，右利手，小學及以上文化；(6)簽署知情同意書。

對照組納入標準：(1)不符合DSM-V中精神障礙性疾病診斷標準；(2)Y-BOCS<8分；(3)年齡：13～18歲；(4)性別、年齡、受教育年限及利手相匹配的健康志愿；(5)無精神疾病家族史。

病例組及對照組排除標準：(1)存在MRI檢查禁忌癥；(2)顱腦器質性病變或合并其他精神類疾病及存在精神病家族史；(3)接受過精神類藥物或物理治療；(4)既往外傷、手術史；(5)圖像不可用(偽影或無法數(shù)據處理)。

1.2 檢查方法

1.2.1 掃描設備和檢查前準備 掃描設備采用美國GE公司3.0T HDxt磁共振，8通道相控陣頭線圈，受試者不存在檢查前禁忌癥，佩戴好耳塞，掃描全過程中囑受試者保持清醒、放松的狀態(tài)，身體靜止，均勻呼吸，不做任何思維活動。掃描范圍覆蓋全腦。所有受試者首先采用磁共振T2-FLAIR序列掃描以排除顱內器質性病變，然后進行3D- T1WI高分辨結構像掃描。

1.2.2 掃描序列及參數(shù) 3D-T1WI：TR=7.8 ms，TE=3.0 ms，F(xiàn)A=15°，F(xiàn)OV=256 mm×256 mm，TI=450 ms，層厚=1 mm，層間距=0 mm。

1.3 數(shù)據處理 VBM相關數(shù)據處理：在 matlab2012b 平臺上采用統(tǒng)計參數(shù)圖軟件(SPM8)將所有受試者的3D-T1像分割為白質、灰質和腦脊液；導入分割后的灰質圖像在 DARTEL 工具中進行初始化，使用 DARTEL 算法進行配準，產生 18 次迭代運算后生成6個模板和流變形場，利用最精確的第 6 個模板和流變形場將所有灰質數(shù)據配準到標準MNI空間，將調制后的灰質圖像采用8mm高斯核進行平滑。

1.4 統(tǒng)計學分析

1.4.1 一般資料及臨床資料 采用SPSS 18．0軟件進行統(tǒng)計分析，年齡、受教育年限以及Y-BOCS評分則采用兩獨立樣本t檢驗，性別運用卡方檢驗，P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。

1.4.3 運用DPABI工具箱中的統(tǒng)計分析軟件包 提取青少年強迫癥差異腦區(qū)的灰質體積值，運用SPSS l8．0軟件將差異性腦區(qū)的灰質體積值與Y-BOCS量表評分進行皮爾遜(Pearson)相關分析(以年齡、性別為協(xié)變量)，設檢驗水準α=0.05，雙側檢驗。

2 結果

2.1 一般資料及相關臨床資料 兩組間的Y-BOCS評分差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，兩組受教育年限、年齡、性別、差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表1)。

表1 兩組人口統(tǒng)計學及臨床資料(n=30)

2.2 VBM組間差異 與對照組比較，病例組左側顳下回灰質體積減少(P<0.05,FDR校正)，而右內側額上回及左側中央前回灰質體積增加(P<0.05，F(xiàn)DR校正，見表2、圖1)。

表2 病例組相比于對照組VBM異常腦區(qū)

相比于對照組，病例組VBM異常腦區(qū)(P<0.05，F(xiàn)DR校正)，冷色區(qū)域代表相應腦區(qū)灰質體積減少、暖色區(qū)域則代表相應腦區(qū)灰質體積增加。圖1 兩組腦區(qū)灰質體積變化情況

2.3 病例組差異腦區(qū)灰質體積值與Y—BOCS總分進行Pearson相關分析 左側中央前回灰質體積值與Y—BOCS總分呈正相關(r=0.866；P=0.042)，而左側顳下回(r=0.566；P=0.250)、右內側額上回(r=0.433；P=0.326)灰質體積值與Y—BOCS總分無明顯統(tǒng)計學差異(見圖2)。

散點圖，兩者呈正相關(r=0.866；P=0.042)。圖2 左側中央前回灰質體積值與Y—BOCS總分的相關性

3 討論

本研究中應用VBM方法研究青少年強迫癥患者相應腦區(qū)結構的變化，以及探討差異腦區(qū)灰質體積值與Y—BOCS總分的相關性，VBM顯示青少年強迫癥患者左側顳下回的灰質體積減少，而右內側額上回和左側中央前回的灰質體積增加；左中央前回灰質體積值與Y—BOCS總分呈正相關。

在本研究中，青少年強迫癥患者出現(xiàn)的異常腦區(qū)，與之前成人強迫癥的研究[7-8]相似，表明大腦體積變化模式可能是兒童青少年強迫癥的固有特征。 另外，兒童和成人強迫癥患者灰質異常的類型存在差異，提示異常腦區(qū)的部位可能會隨著年齡的增長而發(fā)生變化。雖然研究結果顯示特定的腦區(qū)具有不一致性，但這些發(fā)現(xiàn)都強調了強迫癥可能存在神經發(fā)育的可塑性，結果的不一致性可能歸因于研究對象和方法的異質性。

就所查文獻，中央前回是屬于前運動皮層和輔助運動區(qū)域，參與人體復雜運動的準備、起動和監(jiān)測，如果在結構或動能方面發(fā)生改變，可能會導致OCD患者出現(xiàn)刻板行為和情緒調節(jié)方面的障礙，從而表現(xiàn)出反復的強迫癥狀[9]，研究中發(fā)現(xiàn)中央前回灰質體積的改變，反映其相應的臨床表現(xiàn)。顳葉涉及人的記憶、知覺功能以及情感活動，以往研究認為強迫癥患者大腦執(zhí)行功能受損的區(qū)域并不局限于CSTC 環(huán)路，顳葉也有不同程度的受損。研究中青少年患者存在左顳下回灰質體積的減少，可能是強迫癥患者普遍存在病態(tài)記憶增強、執(zhí)行功能和情緒障礙的病理基礎。額葉參與情緒識別、情緒加工和情緒行為生成，研究中發(fā)現(xiàn)青少年患者右內側額上回灰質體積增加，可能是其情緒障礙的基礎。

關于OCD患者人腦結構的影像學研究已證實OCD患者存在特定腦區(qū)的結構異常，并提出經典的CSTC環(huán)路，強迫癥患者大腦會出現(xiàn)相應內側額上回、內側眶額葉和左側島葉蓋區(qū)灰質的體積減少[10]；大量VBM研究也發(fā)現(xiàn)兒童青少年強迫癥患者存在丘腦體積的增大[11- 12]，與此不同的是在本研究中尚未發(fā)現(xiàn)丘腦體積的異常。應用擴散張量技術(Diffusion tensor imaging，DTI)發(fā)現(xiàn)處于10～19歲的強迫癥患者雙側額葉皮層和胼胝體的特征性參數(shù)FA值顯著降低，進一步表明兒童強迫癥的某些大腦區(qū)域的白質完整性存在損傷、髓鞘的形成減少[13]。此外，以往的報道：青少年OCD患者尾狀核、右側后殼核及蒼白球的灰質體積多于對照組[14]，這些研究結果在本研究中均未被發(fā)現(xiàn)，可能與患者年齡小、病程短有關，或者青少年OCD患者源于大腦皮層功能結構障礙所致。

本研究還觀察到左側中央前回的灰質體積值與Y—BOCS總分呈正相關，可能暗示左側中央前回灰質體積的改變在青少年強迫癥患者的臨床癥狀嚴重程度中發(fā)揮著重要的作用，這在以前沒有報道過，這種不一致可能歸因于研究參與者的年齡，我們納入的是13～18歲的兒童和青少年這一不成熟發(fā)育的特殊群體。另外，考慮到我們相對有限的樣本量，有必要用更大樣本和更多不同癥狀的患者來進一步研究驗證。

本研究應用VBM方法證實了青少年OCD患者腦結構存在異常，大腦皮層的異常在本研究中有著舉足輕重的作用，因此筆者推測對于發(fā)病早期的青少年OCD患者來說大腦皮層的異?？赡苁菍е翺CD發(fā)病的主要誘因，另外，左側中央前回在青少年強迫癥患者臨床表現(xiàn)中可能發(fā)揮著重要作用。但本研究樣本量相對較小，未能針對青少年的強迫癥狀亞型、疾病的病程、以及嚴重程度進行分組對照研究，因此本研究結果可能存在一定偏倚，在未來有望繼續(xù)擴大樣本量以及補充本次研究中存在的不足，從而進行更深一步探討。