精神分裂症高危人群脑白质弥散张量成像研究

王秀霞　田峰　徐勇　赵婷　郭晓杰

【摘要】 目的：应用磁共振弥散张量成像（DTI）技术，观察精神分裂症高危人群（UHR）脑白质的改变。方法：对15例UHR和17例正常对照进行脑部DTI扫描后，采用基于纤维的空间统计方法（TBSS），比较全脑的各向异性分数值（FA值）。结果：UHR组平均FA值低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；UHR组与对照组有差异的脑白质位于左侧额叶和左侧内囊前肢。结论：精神分裂症高危人群存在脑白质微结构的改变。

【关键词】 弥散张量成像； 各向异性分数； 脑白质； 精神分裂症高危人群

精神分裂症是高复发率、高致残率的慢性迁延性疾病。约80%～90%的精神分裂症患者发病前存在较长的前驱期。前驱期指首次行为改变到首次精神病发作前的阶段，也叫超高危期，持续约1～5年[1-2]。有前驱症状的人群称为临床高危或超高危人群（ultra-high-risk for psychosis，UHR）。近年来，对精神分裂症的预防逐渐转向对高危人群的早期识别和干预研究，以期降低精神病的转化率、改善临床结局[3-4]。

弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是近年来发展起来的一项磁共振功能成像技术，对脑白质纤维具有高敏感性，可以无创地显示大脑白质纤维分布，反映白质纤维在疾病状态下的异常改变[5]。

本研究运用DTI技术采用基于纤维骨架的空间统计方法（tract based spatial statistics，TBSS），对两组数据的全脑白质部分各向异性（fractional anisotropy，FA）进行分析，比较UHR及正常人的脑白质差异，为UHR的白质结构改变提供影像学依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年山西医科大学第二医院门诊的UHR为研究对象。UHR组纳入标准：（1）年龄16～30岁；（2）性别不限；（3）未诊断过其他精神科疾病；（4）未接受过任何抗精神病药物治疗；（5）无明显脑器质性疾病；（6）韦氏智力量表评定智商>70，能与访谈者进行良好交流；（7）右利手。对照组纳入标准：（1）年龄16～30岁；（2）性别不限；（3）无躯体疾病；（4）未诊断过精神科疾病；（5）无精神疾病家族史；（6）韦氏智力量表评定智商>70；（7）右利手。UHR组15例，男5例，女10例；平均年龄（20±3）岁；平均受教育年限（13.9±1.9）年。对照组17例，男7例，女10例；平均年龄（21±2）岁；平均受教育年限（14.5±1.8）年。两组研究对象的一般资料比较差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 临床评定 根据国外文献对精神分裂症前驱症状的定义和描述，由经精神病高危综合征结构性访谈工具（the instrument of Structural interview of schizophrenia syndrome，SIPS）规范化培训的精神科专业医师，运用SIPS，通过面谈并由知情家属书面及口头补充的方式进行评估，识别高危人群。

1.2.2 磁共振数据采集 使用西门子3.0 T超导磁共振扫描仪（Trio，Siemens Medical Erlangen，Germany）采集大脑结构及DTI数据，全脑立体三维T1加权像采用3D MPRAGE矢状位扫描，扫描参数TR=14 ms，TE=4.92 ms，FA=25°；距阵=256×192，视野FOV=

230 mm×230 mm，120层，间隔0.3 mm，层厚1.5 mm；扫描时间9 min 14 s。

DTI扫描采用单次激发自旋回波平面成像（EPI）序列，轴位扫描，TR=6000 ms，TE=90 ms，矩阵=128×128，视野（FOV）=24 cm×24 cm，反转角90°，共扫描45个连续层面；扩散敏感梯度方向12个，扩散敏感系数b=1000 s/mm2，同时得到轴位扫描未加梯度弥散加权成像（b=0）；层厚=3 mm，层间隔=0 mm；扫描时间4 min 14 s。

1.3 统计学处理 用FSL（FMRIB Software Library，http：//www.fmrib.ox.ac.uk/fsl）软件包中TBSS法对DTI图像进行分析。步骤：（1）头动和涡流校正、生成全脑mask，得到个体FA图。（2）应用TBSS组件对FA图像处理，把每名被试的FA像配准到MNI152（Montreal Neurological Institute）标准空间。（3）在标准空间，利用所有配准后FA图像制作平均FA模板并提取轮廓线（tract skeleton），将每个受试者的白质纤维配准到轮廓线图像，得到平均FA像，图像浓缩产生模板骨架（mean FA skeleton image），FA骨架界定≥0.2的阈值，排除周围组织等的影响，将个体FA图投射到该骨架，进行体素水平的组间统计。（4）对UHR组和对照组的张量参数图进行独立样本t检验，采用TFCE （Threshold-Free Cluster Enhancement）进行校正，以P<0.01作为显著性标准，结果以伪彩图方式直观显示。

2 结果

2.1 两组全脑平均FA值比较 UHR组的FA值为（0.29±0.03），低于对照组的（0.32±0.02），差异有统计学意义（t=-3.28，P<0.01）。

2.2 两组FA值显著降低区域 UHR组与对照组FA值显著降低的区域位于左侧额叶和左侧内囊前肢，其坐标及体素比较见表1；结果以伪彩图显示，见图1。

表1 两组FA值显著降低区域比较

解剖位置 坐标 体素

X Y Z

左侧额叶 117 156 93 339endprint

左侧内囊前肢 109 139 80 157

图1 精神分裂症高危人群脑白质弥散张量成像研究

注：FA图配准到MNA152标准空间，坐标X=117，Y=156，Z=93

3 讨论

精神分裂症被认为是一种神经发育性障碍，其中白质结构损害已逐渐被公认为重要的病理生理学表现之一，而在精神分裂症的前驱期可能已经存在脑白质结构和功能的改变。

DTI利用组织中水分子弥散运动的各向异性特征成像，对脑白质微观结构测量和评估。FA值是描述各向异性特征的主要参数，大小受白质纤维束排列方向、致密性、髓鞘完整性等因素影响，FA值越大，神经传导功能越强，FA值降低在一定程度上反映白质结构完整性改变及神经传导功能下降。

本研究结果显示，UHR组的全脑平均FA值低于正常对照组，左侧额叶和左侧内囊前肢白质为有差异区域，FA值下降提示UHR大脑左侧额叶及内囊前肢白质纤维的结构及完整性受到损害。

国外研究发现UHR存在额叶和内侧颞叶、前扣带回皮质以及颞上回等脑区异常[6]。Morey等[7]、Karlsgodt等[8]关于UHR的研究发现在精神分裂症发病前额、顶叶白质连接的FA值已有下降。Cannon等[9]认为额叶异常可能为精神分裂症的遗传风险因素，而颞叶、顶叶、眶额叶与疾病相关；Jessen等[10]报道了UHR的额、颞叶神经元密度和功能降低。同时大量关于精神分裂症脑白质结构的研究提示，精神分裂症全脑白质FA值普遍较低，前额叶白质FA值明显降低，患者的额叶、颞叶、扣带、顶叶、海马和杏仁核等发生改变[11-13]。关于UHR中内囊前肢是否存在异常未见报道，但有研究证实精神分裂症内囊前肢所连接的脑区的结构和功能存在着异常[14]；而Lang等[15]报道的未服药首发分裂症患者两侧内囊前肢的体积缩小，说明在疾病的早期甚至未发病阶段，内囊前肢异常可能已经存在。

额叶为神经系统的上级中枢，几乎涉及所有的心理功能，额叶的微结构改变或其与下级神经元间的联系纤维损伤，可以影响记忆、语言功能，出现人格及行为异常。联系前额叶与丘脑的丘脑前脚和皮质丘脑束走行于内囊前肢，内囊前肢的丘脑-皮质投射是联系额叶和基底节神经节的纤维束，组成了额叶皮层下反馈环路，为高级认知反馈回路，内囊前肢的结构异常可能导致这些环路的功能联系中断，表现出行为和智能障碍。

本结果与已有研究具有一致性，提示UHR中可能已经存在精神症状的神经生物基础。但目前研究为初始阶段，存在样本量小等不足，未来的研究不仅要有足够大的样本，还要进行长期追踪，进一步明确UHR中白质的变化，为UHR的早期识别提供依据。

参考文献

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（收稿日期：2014-03-04） （本文编辑：蔡元元）endprint

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