男性首发精神分裂症前额叶海马超高场磁共振多体素波谱成像研究

沈文婧 高威 岳静 马永春

作者单位：323000 浙江省丽水市第二人民医院（沈文婧 高威岳静）

精神分裂症（SZ）是临床上最常见的严重精神疾患之一［1］。该病好发于16～35岁青壮年。精神分裂症的病因及发病机制复杂且多不清楚，临床诊断也主要根据临床现象学确定，缺乏客观指标［2］，不利于其诊治。磁共振多体素波谱（1H-MRS）技术是一种无创检测手段，能利用磁共振现象和化学位移检测大脑神经生化信息，也能观察大脑功能和结构，有助于进一步认识精神分裂症。苏允爱等［3］研究认为，性别是精神分裂症脑部研究的影响因素之一，与女性患者相比，男性患者更容易出现大脑形态学上的改变，故此次选择男性这一单一性别作为研究对象。主要探讨男性首发精神分裂症患者前额叶、海马超高场1H-MRS成像变化特点，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年10月至2017年10月丽水市第二人民医院精神科治疗的男性首发精神分裂症患者39例作为观察组，平均年龄（26.75±5.47）岁。平均受教育年限（11.47±3.11）年，平均口腔温度（36.95±0.18）℃。另选取本院同时期基础资料与观察组匹配的男性健康体检者作为对照组，平均年龄（26.16±5.32）岁。平均受教育年限（11.15±2.93）年，平均口腔温度（37.01±0.15）℃。两组年龄、受教育年限、口腔温度一般资料比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究经本院医学伦理委员会审核通过，并获得受试者知情同意。

1.2 纳入和排除标准 （1）观察组：纳入标准：①均为男性，临床症状及体征符合2014年英国国家卫生与临床优化研究所 （NICE）的《NICE178 成人精神病和精神分裂症治疗与管理指南》关于精神分裂症的诊断标准［4］，阳性和阴性症状量表（PANSS）［5］评分≥60分；②首次发病，未接受过抗精神病药物或其他治疗，病程≤2年；③年龄20～45岁，受教育年限9～16年；④右利手；⑤患者本人及家属签订知情同意书，获得医学伦理会通过。排除标准：①有颅脑外伤史的患者；②合并严重心、脑、肝、肾、内分泌系统、血液系统等其他躯体疾病的患者；③精神发育迟缓或其他精神障碍的患者；④酒精依赖或药物成瘾患者；⑤脑部结构异常的患者；⑥伴有MRI检查禁忌症的患者。（2）对照组：纳入标准：①男性健康体检者；②年龄20～45岁；③受教育年限9～16年；④右利手；⑤签订知情同意书，自愿参与并积极配合。排除标准：①存在精神疾病家族史者；②有颅脑外伤、神经系统及精神障碍病史者；③体检存在异常者；④酒精依赖或药物成瘾者；⑤有精神活性物质使用史者；⑥MRI检查禁忌者。

1.3 波谱数据的采集和处理 此检查由有经验的专业医师于每日下午4：30～6：00进行，检查前与受试者沟通，向其详细讲述整个过程、检查目的、安全性以及注意事项，消除受试者顾虑，防止情绪紧张，同时确保受试者未携带磁性金属物。所有检查由VERIO型3.0T超高场磁共振成像系统（德国西门子公司）完成，使用之前进行数字稳定性测试，受试者头部固定于舒适位置，通过8通道头线圈发射射频及接受信号，首先采用快速自旋回波T1加权序列（SE T1WI）和梯度回波T2加权序列（GRET2WI）行常规扫描全脑，用三维扰相梯度回波序列（3D-SPGR）纯轴位进行扫描，利用空间定位技术根据神经解剖图谱的定义和描述确定前额叶及海马的感兴趣区。前额叶感兴趣区定位于白质区，并避开脑沟、脑脊液等结构，双侧感兴趣区部位对称容量相同；海马感兴趣区以海马头部为中心，包括整个头、体、尾，并避开颅底结构。波谱成像检查：采用单体素多次采集1H-MRS数据，体素体积0.47mm×0.47mm×1mm，重复时间（TR）为1500ms，回波时间（TE）为35ms，翻转角12°，层厚1mm，单次激发，视野（FOV）24cm×24cm，矩阵（MS）256×256，平均次数（NA）为128次，扫描时间为3min 48s。匀场、水抑制和调谐由仪器自动完成，抑水率＞97%，保证信号清晰度和数据准确；信号采集结束后，采用系统随机软件进行处理，将信号转换为波谱图及数据，以测定代谢物N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱复合物（CHO）和肌酸复合物（Cr）的水平，并计算NAA/Cr、Cho/Cr比值。

1.4 功能检查 1H-MRS检查结束后，采用威斯康星卡片分类测验（WCST）［6］评价受试者的执行功能，评估指标包括分类数（CC）、错误应答数（RE）、持续性应答数（RP）、持续性错误数（RPE）以及概念化水平百分数（RFP）。其中CC、RFP得分越高，提示执行功能越强；RE、RP及RPE得分越高，则提示执行功能越差。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件包。符合正态性的计量资料以（±s）表示，组间比较采用t检验；计数资料以%表示，予以χ2检验。相关性采用pearson法进行分析。所有数据比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组前额叶1H-MRS检测结果比较 见表1。

2.2 两组海马1H-MRS检测结果比较 见表2。

2.3 两组WCST指标比较 见表3。

表3 两组WCST指标比较［分，（±s）］

表3 两组WCST指标比较［分，（±s）］

组别 n CC RE RP值 RPE RFP对照组 39 4.62±0.65 29.48±4.2118.84±2.6113.79±1.3767.71±9.67观察组 39 1.29±0.18 63.45±8.2745.58±6.2444.28±6.3220.12±2.48 t值 30.833 22.860 24.689 29.444 29.771 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

表1 两组前额叶1H-MRS检测结果比较（±s）

表1 两组前额叶1H-MRS检测结果比较（±s）

组别 n NAA（ppm） CHO（ppm） Cr（ppm） NAA/Cr CHO/Cr左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧观察组 39 4.94±0.68 6.61±0.94 4.25±0.59 4.38±0.62 3.41±0.38 3.77±0.53 1.45±0.15 1.76±0.25 1.21±0.13 1.17±0.16*对照组 39 7.01±0.93 6.98±0.99 3.99±0.65 4.15±0.59 3.54±0.47 2.66±0.38 1.98±0.26 2.62±0.36 1.16±0.14 1.56±0.22 t值 11.221 1.693 1.850 1.678 1.343 10.629 11.026 12.254 1.634 8.953 P值 0.000 0.107 0.080 0.110 0.195 0.000 0.000 0.000 0.119 0.000

表2 两组海马1H-MRS检测结果比较（±s）

表2 两组海马1H-MRS检测结果比较（±s）

组别 n NAA（ppm） CHO（ppm） Cr（ppm） NAA/Cr CHO/Cr左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧观察组 39 5.67±0.81 5.46±0.78 5.33±0.76 5.29±0.75 3.97±0.54 3.86±0.55 1.42±0.15* 1.46±0.20 1.34±0.19 1.40±0.17对照组 39 6.03±0.85 5.28±0.75 5.02±0.71 5.15±0.73 4.02±0.56 3.74±0.52 1.53±0.21 1.41±0.18 1.27±0.17 1.38±0.12 t值 1.915 1.039 1.861 0.835 0.401 0.990 2.662 1.160 1.715 0.600 P值 0.070 0.312 0.078 0.414 0.693 0.335 0.015 0.260 0.103 0.555

2.4 1H-MRS结果与WCST指标的关系 观察组患者左侧前额叶NAA/Cr比值与WCST指标CC呈正相关性（r=0.615，P＜0.05），左侧前额叶 NAA/Cr比值与RFP呈正相关性（r=0.593，P＜0.05）。左侧前额叶NAA/Cr比值与WCST指标RE呈负相关性（r=-0.557，P＜0.05），左侧前额叶NAA/Cr比值与RPE呈负相关性（r=-0.601，P＜0.05）。右侧前额叶及海马的NAA/Cr比值与WCST指标均无明显相关性（r=0.132，P＞0.05；r=0.127，P＞0.05）。对照组双侧前额叶及海马的NAA/Cr比值与WCST指标均无明显相关性（P＞0.05）。

3 讨论

随着近年来神经功能影像学的发展，正电子发射型计算机断层显像术（PET）、单光子发射计算机断层成像术（SPECT）、磁共振波谱分析技术（MRS）等检查技术越来越多的应用于精神分裂症的研究。但是，PET、SPECT检查过程中均有放射性物质进入机体，而且价格昂贵，重复性差，因此临床应用受到限制，而MRS具有非侵入性优点，且能够直接观测大脑结构及生化代谢产物变化，可更广泛应用于临床，1H-MRS是其中最常见的一种。本资料中即采用超高场磁共振仪通过1H-MRS技术测定男性首发精神分裂症患者前额叶及海马内NAA、CHOJ及Cr含量，以观察患者脑功能变化特点，为深入了解精神分裂症提供依据。

NAA属于相对不活泼的氨基酸，主要存在于神经元和轴突内，在脑内含量较多，目前普遍认为其参与髓鞘脂类合成、转化、能量代谢、神经传递等过程，可以随神经元减少而浓度降低，是特异性的存活神经细胞的标志。有研究认为，NAA水平下降与神经元变性损伤关系密切［7］。Schwerk等［8］研究则认为，精神分裂症患者前额叶、丘脑等部位的NAA含量早期即降低，相应部位存在神经元结构或功能损害。CHO信号来源复杂，大部分与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成并分布于细胞膜上，其含量可以反映细胞膜合成、降解状态，此外，CHO还能转化为乙酰胆碱，作为神经递质影响记忆、认知以及精神状态，CHO浓度升高，表明细胞膜代谢出现紊乱。Cr是神经中枢的能量代谢产物，可以反映细胞能量水平，在全脑均衡分布。在同一机体脑内，不管其他代谢条件如何变化，Cr均处于相对稳定状态，常作为波谱研究对照的内标准和参照物。Cr水平变化与神经元能量代谢状态变化有关。本资料结果显示，与对照组比较，观察组左侧前额叶NAA水平及NAA/Cr比值较低，右侧前额叶Cr水平较高，NAA/Cr、CHO/Cr比值较低，左侧海马NAA/Cr比值较低（P＜0.05），表明男性首发精神分裂症患者的双侧前额叶和左侧海马存在神经元结构或功能改变，而右侧前额叶还可能伴有细胞膜代谢和神经元能量代谢紊乱。

另外，作者还通过WCST量表观察了患者执行功能，以及执行功能与1H-MRS的相关性，结果发现，与对照组比较，观察组WCST指标CC、RFP较低，RE、RP及RPE较高（P＜0.05），WCST是评估额叶执行功能的常用检查，其中，CC反映受试者对于分类到不同类别的概念的掌握程度，RFP反映概念形成的洞察力，这两个指标得分越高，提示执行功能越强；RE及RP反映受试者的认知转移能力，RPE反映概念形成、校正的利用及概念的可塑性方面的异常，这三个指标得分越高，提示执行功能受损越严重［13］。本资料结果表明，精神分离症患者执行功能明显低于健康人。观察组患者左侧前额叶NAA/Cr比值与WCST指标CC、RFP呈正相关关系（r=0.615，P＜0.05；r=0.593，P＜0.05），左侧前额叶NAA/Cr比值与WCST指标RE、RPE呈 负 相 关 关 系（r=-0.557，P＜0.05；r=-0.601，P＜0.05），表明神经元结构或功能改变可能是导致患者执行功能下降的原因。

综上所述，男性首发精神分裂症患者存在双侧前额叶及左侧海马NAA代谢异常，右侧前额叶Cr代谢异常，提示精神分裂症发病早期可能存在神经元结构完整性和功能损伤，为精神分裂症发病机制的研究提供依据。但是，本资料也存在病例数较少、虽排除性别因素混杂但无法代表患者总体等不足之处，需要在下一步研究中完善。