广泛性焦虑障碍患者脑灰质体积改变特点及其与疗效的相关性研究

朱建英 帅亦斌 沈仲夏 章晓梅 蔡敏 任列 沈鑫华

广泛性焦虑障碍（generalized anxiety disorder，GAD）是常见的一种焦虑障碍，高达6%的患者终身患病[1]，严重影响患者的社会功能；而且该疾病缺乏客观诊断依据，诊断和预后判断都极为困难[2]。有研究发现，GAD患者杏仁核过度活跃、前额叶皮质对其抑制功能下降[3]。MRI结构像的研究基于T1加权成像（T1WI）技术，主要采用基于体素的形态学分析（voxel based morphometry，VBM）方法。Hilbert等[4]发现脑灰质体积（gray matter volume，GM）可以作为GAD生物学指标用于鉴别GAD和抑郁症。目前利用GM预测GAD疗效的研究较少。功能MRI研究发现治疗前杏仁核以及前扣带回的激活程度下降提示GAD的疗效较好[5]，但是该研究采用认知行为治疗（CBT），目前缺乏高质量的使用MRI尤其是GM预测抗抑郁药物治疗GAD疗效的相关研究。本研究应用MRI结构像扫描技术，使用DEPASF软件对GAD患者的T1WI数据进行分析，旨在验证GAD患者的GM变化特征，探讨GM能否预测艾司西酞普兰治疗GAD的疗效。

1 对象和方法

1.1 对象 选择2015年6月至2017年6月我院心身科门诊和住院患者。纳入标准：（1）符合精神障碍诊断与统计手册第5版（DSM-5）GAD诊断标准；（2）从未接受过治疗或停药 4 周以上；（3）年龄 18～50 岁；（4）汉族，右利手；（5）受教育年限≥9年（初中毕业及以上学历）；（6）用汉密尔顿焦虑量表（Hamilton Rating Scale for Anxiety，HAMA）总分≥18分，汉密尔顿抑郁量表17项（17-item Hamilton Depression Rating Scale for Depression，HAMD-17）总分≤12 分；（7）自愿参加，签署知情同意书。使用简明国际神经精神访谈（中文版）工具筛查患者220例，最终纳入研究48例。选择2016年6月至12月社区招募的健康人群38例作为对照组。纳入标准：（1）性别、年龄、受教育年限和研究组匹配的健康人群；（2）汉族，右利手；（3）HAMA 总分＜7 分，HAMD-17总分＜7分。两组均排除严重自杀倾向、其它精神障碍疾病、严重躯体疾病、不能配合者。本研究经我院伦理委员会批准，所有研究对象均签署书面知情同意书。

1.2 方法 记录所有研究对象一般情况，如年龄、性别、受教育年限、总病程（月）、本次病程（月）、发病次数、临床主要症状等。研究组予艾司西酞普兰（丹麦灵北制药公司生产，10mg/片）治疗8周，起始剂量5mg/d，2周内加至最大剂量 20mg/d，8 周末平均剂量（16.7±3.2）mg/d。研究过程中严禁合用其他抗精神病药物。仅晚上严重睡眠障碍者可加用唑吡坦片10mg睡前服用。

1.3 研究组症状严重程度及疗效评估 使用HAMA量表、HAMD-17量表在治疗前、治疗8周末评估焦虑、抑郁程度以及疗效。疗效标准：痊愈：研究终点HAMA≤7分；未痊愈：研究终点HAMA＞7分[9]。所有量表由2位经过培训的精神科主治医师进行单盲评定，一致性指数=0.82。

1.4 MRI数据采集 所有治疗前GAD患者以及健康对照组均在我院放射科进行MRI检查，使用Signa HDxt MRI1.5T磁共振扫描仪。扫描参数：3DT1矩阵=250×250，视野（FOV）=250mm×250mm，层厚 3.12mm，层间距0mm，旋转角（flip angle）90°，激发次数=1，连续扫描 128层，扫描时常4′4 "。扫描过程所有研究对象被告知保持放松，减少头动，扫描过程尽量保持睁眼，不能长时间闭眼。扫描均由同1位操作熟练的放射科医生进行操作。

1.5 MRI数据预处理 静息态功能核磁数据的预处理采用 MATLAB2013b平台下基于使用DEPASF4.3 Advanced Edition（http：//rfmri.org/DPARSF）处理 T1数据，预处理步骤简述如下：（1）去除前10个时间点；（2）时间层校正；（3）空间校正；（4）空间标准化，标准化后组织分割去除灰质、白质、脑脊液图像；（5）去线性漂移；（6）头动校正，剔除头动在任意方向＞2mm或旋转角度＞2°。所有指标使用DEPASF4.3 Advanced Edition进行计算，取T1ImgNewSegment后的smwc1文件计算GM。

1.6 统计学处理 预处理后的GM数据采用REST（http：//resting-fmri.sourceforge.net），SPM12（www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm）统计软件分析，对研究组和对照组以及痊愈组和未痊愈组的全脑GM进行基于体素VBM的双样本t检验，同时使用Pearson相关分析GAD患者GM与治疗前HAMA评分以及病程的相关性，结果采用RSET软件以图像及表格形式呈现，本研究使用Alphasim校正检验结果，取P＜0.05，保留所有体素集合＞228的簇数。采用SPSS 19.0统计软件，计量资料以表示，组间比较采用t检验，计数资料组间比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究组和健康对照组一般情况比较 研究组剔除头动校正影像质量较差以及年龄过大者10例，共纳入研究38例；对照组剔除头动校正影像质量较差以及年龄过大者8例，共纳入分析30例。两组性别、年龄、受教育年限等比较均无统计学差异（均P＞0.05），见表1。

2.2 研究组与对照组GM差异的脑区 与对照组比较，研究组右侧眶部额下回（t=-4.639，P＜0.05，AlphaSim校正）及左侧颞中回（t=-4.733，P＜0.05，AlphaSim校正）的GM值下降，表明GAD患者在右侧眶部额下回及左侧颞中回GM低于对照组，见表2、图1（见插页）。

表1 研究组与对照组一般情况的比较

表2 研究组与对照组GM双样本t检验比较

2.3 研究组治疗前脑区GM与HAMA评分及病程的相关性 GAD患者左侧梭状回GM与治疗前HAMA评分呈负相关。GAD患者双侧颞上回、枕叶、左侧背外侧额上回、右侧中央前回GM与病程呈负相关，见表3。

表3 研究组治疗前脑区GM与症状及病程相关性分析

2.4 GAD痊愈组与未痊愈组一般情况的比较 GAD患者经艾司西酞普兰治疗8周后，痊愈13例，未痊愈25例，痊愈组HAMA、HAMD-17评分均低于未痊愈组，差异均有统计学意义（均P＜0.01），其余一般资料比较均无统计学差异（均P＞0.05），见表4。

表4 GAD痊愈组与未痊愈组一般情况的比较

2.5 痊愈组与未痊愈组GM比较 与未痊愈组比较，痊愈组的右侧梭状回、颞叶、右侧眶额叶、右侧枕下回、左侧内侧和旁扣带脑回、右侧额上回GM增高，说明痊愈组在右侧梭状回、颞叶、右侧眶额叶、右侧枕下回、左侧内侧和旁扣带脑回、右侧额上回的GM高于未痊愈组患者。见表5、图2（见插页）。

图1 研究组与对照组GM差异的脑区图

表5 痊愈组与未痊愈组GM双样本t检验比较

3 讨论

本研究结果发现，与健康对照组比较，GAD患者的右侧眶部额下回及左侧颞中回的GM下降；GAD患者左侧梭状回GM与基线HAMA呈负相关，双侧颞上回、枕叶、左侧背外侧额上回、右侧中央前回GM与病程呈负相关；艾司西酞普兰治疗8周痊愈组患者的右侧梭状回、颞叶、右侧眶额叶、右侧枕下回、左侧内侧和旁扣带脑回、右侧额上回GM显著高于未痊愈组患者。

既往研究发现[3]，GAD患者特定脑区存在结构和代谢的异常变化。Strawn等[6]发现GAD患者存在中央前回、楔叶、眶额叶和后扣带回GM的减少，Elena Makovac等[7]同样发现GAD患者在两侧边缘叶、中央前回和中央后回GM低于健康对照。但也有研究发现GAD患者杏仁核及背内侧前额叶皮质的GM增加[8]，GAD不同脑区的GM变化可能存在异质性。这与功能MRI结果发现GAD患者背外侧前额叶皮质部分代谢产物水平下降相一致[10]。目前基础研究提出关于GAD的情绪控制失调模型，即前额叶皮质和前扣带回功能低下、杏仁核的过度活跃以及皮层-杏仁核功能连接不足导致至上而下的情绪控制失调；通过目前的功能MRI研究得到初步验证[11]。而颞叶是额叶皮质-杏仁核环路的关键节点，除了参与听觉过程的处理，颞叶同样还参与情绪和社会认知的处理过程中（由前额叶、杏仁核、颞叶组成的神经环路参与）[12]。本研究GAD患者与对照者相比，前额叶、颞叶广泛脑区GM值降低，与相关研究结果相似[7]。但结果未能重复杏仁核这一脑区的GM增加，考虑可能与本研究的样本年龄偏大有关，如Schienle等[8]在儿童和青年GAD患者中发现两侧杏仁核灰质体积增加，但是Mohlman等[14]在老年GAD患者中所进行的研究没有发现该结果。

GM也可用于评估GAD个体差异性指标（例如症状的严重程度、病程等）。有研究发现未经多重比较矫正的情况下GAD晚发患者的眶额叶、前扣带回前膝部及壳核的GM值与疾病严重程度呈负相关[15]。但也有研究得出相反的结果[8]。另外，有研究发现左侧纹状体、左侧尾状核及右侧壳核GM值与疾病严重程度呈正相关，其中以左侧纹状体明显。而左侧中扣带回及右侧中央小叶GM值与疾病严重程度呈负相关[4]。以上研究结果缺乏一致性，考虑可能与研究群体内部差异性相关。以性别为例，有研究表明女性GAD患者的内侧前额叶皮质GM值与疾病的严重程度呈负相关，而在男性GAD患者中却未发现[16]。至于病程尚未发现相关报道，仅有1篇关于社交焦虑障碍的研究发现右侧杏仁核GM值与病程呈负相关，与发病年龄呈正相关[17]。本研究GAD患者左侧梭状回GM值与治疗前HAMA呈负相关，提示GM或许可以用来评价GAD患者的严重程度，即患者GM值越低，焦虑症状越严重。另外，本研究发现GAD患者两侧颞上回、枕叶、左侧背外侧额上回、右侧中央前回GM值与病程呈负相关，提示GAD患者GM受病程影响，即患者病程越长，GM值越低。

迄今为止，预测GAD治疗反应的神经影像学研究较少，且大多数为功能MRI研究。有研究发现，GAD患者基线期在预期处理厌恶或中性图片时，前扣带回的较高活性往往预示较好的治疗效果[18]；另有研究显示GAD患者基线期面对恐惧表情刺激时前喙扣带皮质较高活性以及杏仁核较低活性通常治疗效果更佳[19]。表明前扣带回激活程度具有潜在的预测治疗反应的价值。同时表明因为前额叶和前扣带回的抑制作用减退，边缘系统过度激活，导致焦虑的产生[20]。总之，前额叶皮层和前扣带回的较高活性提示GAD有较好的预后[21]。其他焦虑障碍也有类似发现，惊恐障碍患者经认知行为治疗后的快速起效与背外侧前额叶皮质在基线期具有较高活性相关[22]。本研究发现痊愈组患者在右侧眶额叶、右侧枕下回、左侧内侧和旁扣带脑回、右侧额上回GM值高于未痊愈组，与以上研究部分相符。前文提到颞叶是前额叶-杏仁核环路的关键节点，一项研究发现阿普唑仑治疗GAD患者的长期脑改变之一是颞叶区域的活动增强[23]，说明该环路在情绪处理及认知过程中功能完整性很重要，本研究同样发现痊愈组在颞叶的GM值高于未痊愈组。一项关于利鲁唑治疗GAD患者结构磁共振及光谱学研究显示治疗前GAD患者的枕叶皮质厚度增加，经治疗症状改善后枕叶皮质厚度下降，表明枕叶皮质区域与GAD患者的病因及临床症状改善相关[24]。先前的研究表明GAD患者的枕叶代谢增加，而基底节区代谢减弱[25]。由此可见，枕叶皮质代谢与结构改变与GAD患者的临床症状存在关联。本研究发现同未痊愈组相比，痊愈组在右侧枕下回GM值较高，与上述结果部分相似，结合本研究发现GAD患者的颞叶和额叶GM存在明显异常，提示颞叶、额叶和枕叶的GM值异常对治疗预后具有一定的预测价值，即治疗前这些脑区的相对高GM预示有更好的疗效。

总之，本研究发现GAD患者存在多个脑区GM的改变，其中主要包括额叶及颞叶区域GM的减少；部分脑区的GM和焦虑严重程度、病程呈负相关；治疗前颞叶、额叶和枕叶的GM较大预示接受艾司西酞普兰治疗有较好疗效。

本研究的局限性：（1）样本量较小；（2）研究组与对照组在年龄、性别等人口学特征等方面（尤其是年龄）的匹配程度有待提高，最好能够进行分层研究（但是这样需要更大的样本）；（3）部分研究对象HAMD分数偏高，未能完全排除抑郁对研究结果的影响；（4）硬件设施条件所限，1.5TMRI信噪比较低；（5）部分被试影像数据质量不高；（6）校正方法有待改进。

今后研究方向：（1）进一步扩大样本量；（2）尽量做到研究组、对照组1：1匹配，消除人口学特征偏倚，最好能够进展年龄和性别分层；（3）严格控制入组患者HAMD分数，如果可能增加抑郁症对照组；（4）改进MRI设备及扫描过程；（5）改进数据处理方法及校正方法。