肝郁证患者局部脑区神经活动变化静息态功能磁共振成像研究

2021-12-15李大年郑燕婷刘玉洁于征淼彭皓均皮立宏林长峰邱士军崔英

中国中医药信息杂志 2021年12期

关键词：梭状证组岛叶

李大年，郑燕婷，刘玉洁，于征淼，彭皓均，皮立宏，林长峰，邱士军，崔英

临床研究

肝郁证患者局部脑区神经活动变化静息态功能磁共振成像研究

李大年1，郑燕婷1，刘玉洁1，于征淼1，彭皓均1，皮立宏1，林长峰1，邱士军1，崔英2

1.广州中医药大学第一附属医院，广东广州 510405；2.广州医科大学附属第三医院，广东广州 510150

利用静息态功能磁共振成像（Rs-fMRI）技术研究肝郁证患者局部脑区神经活动变化规律，为肝郁证患者大脑内在神经机制改变提供影像学依据。选择肝郁证组（肝郁证患者）及正常对照组（健康受试者）各66例，采集2组Rs-fMRI数据，运用低频振幅（ALFF）方法进行分析，将肝郁证患者异常脑区的ALFF值与汉密顿抑郁量表（HAMD）评分、病程进行偏相关分析。与正常对照组比较，肝郁证组患者右侧梭状回ALFF值明显升高；左侧岛叶，右侧额上回、额中回、额下回及左侧额上回的ALFF值明显降低，差异有统计学意义（＜0.01，AlphaSim校正，团块大小＞19体素）。肝郁证患者右侧额中回ALFF值与HAMD评分呈正相关（＝0.351，＝0.005），左侧额上回ALFF值与患者病程呈负相关（＝-0.257，＝0.042）。肝郁证患者存在多个脑区ALFF值改变，包括梭状回、岛叶及额叶，显示出肝郁证患者脑功能内在变化。

肝郁证；静息态功能磁共振成像；低频振幅；脑功能成像

肝郁证是指肝失疏泄导致气机不畅，机体出现情志抑郁。现代医学抑郁症属中医学“郁证”范畴。其病因病机复杂，与肝脏关系最为密切。中医学认为，肝郁为抑郁症的核心病机，肝失疏泄，气郁而生，患者可表现为情绪抑郁、善太息等。临床上通过四诊合参的方法诊断肝郁证具有主观性，缺乏客观及量化指标。静息态功能磁共振成像（Rs-fMRI）技术具无创、非侵入、可定量特点，操作简便，能揭示人脑细微功能变化，目前已广泛应用于抑郁症研究[1]。笔者从局部脑功能角度出发，探索肝郁证患者大脑功能改变的特异模式，为其大脑内在神经机制改变提供影像学依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2020年6月－2021年6月广州中医药大学第一附属医院住院部及心理门诊肝郁证患者（肝郁证组）66例，同期公开招募健康受试者（正常对照组）66例。受试者均为右利手。本研究经广州中医药大学第一附属医院伦理委员会审批（K[2020]034）。检查前均被详细告知研究内容和方法，受试者均自愿参加本研究并签署知情同意书。

1.2 诊断标准

中医辨证标准：参考《中医内科常见病诊疗指南·中医病证部分》[2]制定肝郁证辨证标准。

西医诊断标准：参照美国精神医学学会《精神障碍诊断与统计手册》第5版[3]制定抑郁症诊断标准。

1.3 纳入标准

肝郁证患者：①符合上述中医辨证标准及西医诊断标准；②17项汉密顿抑郁量表（HAMD）[4]评分＞17分；③首次发病，未接受过抗抑郁药物治疗；④年龄18～55岁。

健康受试者：①同期性别、年龄、教育程度与肝郁证患者相匹配的正常人；②HAMD评分＜7分。

1.4 排除标准

①有严重心、肝、肾等重大疾病史；②常规MRI检查提示有阳性结果；③妊娠试验阳性；④有神经系统疾病、其他心理疾患病史；⑤有酒精依赖和其他药物依赖史；⑥体内有金属异物、起搏器等无法完成磁共振扫描者。

1.5 数据采集

采用美国通用公司GE Signa HDxt 3.0T磁共振系统，配标准头颅8通道线圈。由2名经验丰富的研究人员完成数据采集。扫描过程中使用泡沫软垫减少受试者头动，嘱咐其尽量放松、保持清醒并减少大脑系统思考。扫描常规T1WI、T2WI及Flair序列排除脑梗死、脑出血等器质性病变。Rs-fMRI具体参数如下：

静息态血氧水平依赖功能磁共振成像（BOLD-fMRI）数据采用梯度回波-回波平面脉冲（GRE-EPI）序列，TR＝2 000 ms，TE＝30 ms，层厚＝4 mm，层间距＝0 mm，FOV＝240 mm×240 mm，矩阵＝64×64，翻转角＝90°，采集250个时间点。

3D T1WI结构像采用3D BRAVO进行采集，TR＝10.4 ms，TE＝4.3 ms，翻转角＝15°，层厚＝1 mm，层间距＝0 mm，矩阵＝256×256，FOV＝256 mm×256 mm，扫描层数156层。

1.6 数据分析及处理

基于Matlab R2015平台，采用DPARSF软件（http://rfmri.org/DPARSF）对受试者磁共振图像原始数据进行预处理及分析，预处理步骤包括去除前10个时间点、时间层校正、头动校正、空间标准化、空间平滑，去除线性漂移和带通滤波，提取频率为0.01～0.10 Hz信号。其中，头动校正要求受试者在任何方向上的头动距离均不超过2 mm或旋转角度不大于2°，以保证图像质量。

1.7 统计学方法

2 结果

2.1 2组一般资料比较

肝郁证组平均病程（9.07±11.96）月，HAMD评分（22.30±3.57）分。2组性别、年龄、教育程度比较差异无统计学意义（＞0.05）。见表1。

表1 受试者一般资料2组比较

项目肝郁证组（66例）正常对照组（66例）统计值P值年龄（±s，岁）29.48±9.1229.33±10.12 t＝0.0870.931 性别（例） χ2＝1.1170.379 男4135 女2531 教育程度（±s，年）12.18±3.0912.47±2.53 t＝-0.5860.559

2.2 2组低频振幅值存在差异的脑区比较

与正常对照组比较，肝郁证组右侧梭状回ALFF值升高，多个脑区ALFF值降低，包括左侧岛叶，右侧额上回、额中回、额下回及左侧额上回（＜0.01，AlphaSim校正，团块大小＞19体素）。见表2、图1。

2.3 相关性分析

本研究将肝郁证组差异脑区ALFF值与HAMD评分、病程时间进行Spearman偏相关分析，年龄、性别、教育程度作为协变量去除。结果显示，右侧额中回ALFF值与HAMD评分呈正相关（＝0.351，＝0.005），左侧额上回ALFF值与病程呈负相关（＝-0.257，＝0.042），见图2。右侧梭状回（＝0.351，＝0.787）、左侧岛叶（＝0.012，＝0.926）、右侧额下回（＝0.065，＝0.611）、左侧额上回（＝0.169，＝0.186）、右侧额上回（＝-0.100，＝0.437）均与HADM评分无相关性，右侧梭状回（＝-0.101，＝0.430）、左侧岛叶（＝0.137，＝0.283）、右侧额下回（＝-0.032，＝0.802）、右侧额中回（＝-0.249，＝0.050）、右侧额上回（＝-0.211，＝0.097）均与病程无相关性。

表2 肝郁证组和正常对照组ALFF值存在差异的脑区比较

脑区体素数目MNI坐标BA脑区t值 XYZ 肝郁证组较正常对照组增高的脑区右侧梭状回19548-57-21374.692 肝郁证组较正常对照组降低的脑区左侧岛叶 21-3099－-3.274 右侧额上回 1993660－-3.145 右侧额中回 51273033 9-3.212 右侧额下回 31423612－-3.464 左侧额上回 43-213042－-4.942

注：“－”表示无数据

注：红色激活表示肝郁证组高于正常对照组的脑区，蓝色激活表示肝郁证组低于正常对照组的脑区，颜色越深表示激活越明显

图2 肝郁证组ALFF值存在差异的脑区与HAMD评分及病程时间相关性

3 讨论

肝郁证是肝疏泄功能失常导致气机郁结的一系列证候群。肝柔和而条达，气机疏泄有序。若肝疏泄功能障碍，气机升降失常，则导致患者情志不畅，出现抑郁等情绪。根据世界卫生组织报道，全球抑郁症患者达3.4亿人，发病率约6%[5]。研究抑郁症是重要的社会问题、临床问题[6]。抑郁症辨证与肝关系最为密切[7]。“百病皆生于郁……郁而不舒，则皆肝木之病矣”（《医碥·郁》），肝主疏泄，与情志活动关系密切。历代医家将肝气郁结视为抑郁症的基本病机。有学者分析了27 509篇相关文献，发现抑郁症证候排名首位为肝气郁结[8]。

磁共振成像可为中医望诊进行有力补充，为临床医师提供更多诊断依据。随着科学技术发展，神经影像成像技术中BOLD-fMRI得到研究者关注。近年来，有研究者运用神经影像成像技术探索肝郁证患者大脑内在的神经机制改变。刘明等[9]利用扩散张量成像方法研究肝气郁结证患者脑白质特有改变，发现患者双侧顶叶翻转角较正常人升高，对肝气郁结证诊断有一定参考价值。刘子旺等[10]采用任务态功能磁共振方法，纳入肝气郁结证患者及正常志愿者各16例，结果提示肝气郁结证患者听觉汉字组合工作记忆的脑功能定位在左侧额下回、额上回及右侧中央前回，揭示了肝气郁结可导致脑工作记忆功能减退。相较于扩散张量成像，功能磁共振成像更能反映大脑功能细微改变，较结构像的改变更为敏感。此外，任务态功能磁共振成像反映的是执行特定任务大脑功能的改变，而Rs-fMRI去除了受试者执行特定任务的个体差异，更能揭示疾病早期功能和解剖上的神经环路关系，临床适用性更强。Rs-fMRI技术将大脑视作整体，进行全脑功能分析，较针对微观层面的特定通路研究，更符合中医整体观念[11]。目前将Rs-fMRI应用于肝郁证的研究仍然较少，存在样本量不足等问题。

本研究应用Rs-fMRI技术，从局部脑功能角度探索肝郁证患者神经活动变化的特异模式，为肝郁证患者内在神经机制改变提供影像学依据。作为Rs-fMRI分析的局部指标，ALFF值是在一定频段时间内计算所有频率点平均值，可反映大脑不同脑区自发神经活动水平，用以评价静息状态下大脑自发活动BOLD信号变化特点，从而揭示疾病内在大脑功能改变机制[12]。本研究显示，与正常对照组比较，肝郁证组右侧梭状回ALFF值显著升高；左侧岛叶，右侧额上回、额中回、额下回及左侧额上回ALFF值显著降低，提示肝郁证对脑网络的影响体现在右侧梭状回神经元活动增强，而多个脑区表现为神经元兴奋性下降，表明肝郁证对脑网络功能改变是多个脑区神经元活动协同影响的结果。

梭状回位于颞叶下回的下部，目前梭状回的功能尚未阐明，研究提示梭状回主要与视觉加工神经通路相关，还与记忆、认知和情绪加工功能关系密切[13]。有报道，梭状回作为视觉加工区可能是抑郁症患者最早的情绪异常区域[14]。Gong等[15]利用Rs-fMRI发现，抑郁症患者梭状回功能连接密度下降，提示梭状回神经活动兴奋性增加可能是肝郁证脑功能改变的基础。我们推测，肝郁证患者日常存在较多负面情绪，对负面情绪的加工可能导致梭状回自发活动亢进，呈异常激活状态。此外，额叶作为情感加工和情绪调节的重要脑区，参与了抑郁症认知障碍及情绪处理过程，是负性情绪反应的关键脑区。既往有关抑郁症研究发现，额叶功能连接和结构均发生改变[16-17]，与本研究结果相符。额叶与边缘系统关系密切，而边缘系统是公认的与情感调节密切的脑区。本研究还显示，肝郁证患者岛叶神经元活动性下降，岛叶是情绪、感觉整合处理的关键脑区，与额叶-边缘系统存在广泛功能连接。抑郁症静息态功能连接研究显示，岛叶ReHo值和功能连接存在异常[18-19]。提示岛叶神经元活动下降可能是肝郁证出现情志抑郁的关键脑区。

本研究显示，肝郁证患者右侧额中回ALFF值与HAMD评分呈正相关，左侧额上回ALFF值与病程呈负相关。额中回属前额叶重要脑区，前额叶参与人类高级认知功能的进一步加工，是大脑情绪管理和执行调节的关键脑区。额中回还被发现与奖赏相关，抑郁症患者存在奖赏系统功能障碍[20]。本研究肝郁证患者右侧额中回区域的脑功能损伤与疾病严重程度呈正相关，我们推测肝郁证患者右侧额中回激活的改变可能是情绪低落、行动迟滞、对奖赏行为钝化的原因之一。额上回与负性信息的认知偏向有关[21]，肝郁证患者左侧额上回神经元代谢活动降低，可导致情绪处理能力减弱，且与病程呈负相关，表明肝郁证患者额上回脑功能受损在疾病早期已存在，可能存在代偿过程，但还需进一步验证。

综上所述，本研究提示肝郁证患者存在右侧梭状回ALFF值升高，左侧岛叶，右侧额上回、额中回、额下回，左侧额上回ALFF值下降。这些脑区的神经功能活动异常可能是长期肝气郁结、情志不舒的大脑内在神经机制改变之一。

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Study on Rs-fMRI for Changes of Neural Activity in Local Brain Regions of Patients with Liver Qi Stagnation Syndrome

LI Danian1, ZHENG Yanting1, LIU Yujie1, YU Zhengmiao1, PENG Haojun1, PI Lihong1,LIN Changfeng1, QIU Shijun1, CUI Ying2

To explore the regional brain activities in patients of liver qi stagnation syndrome by using resting functional magnet resonance imaging (Rs-fMRI); To provide imaging evidence for the changes in the inner neural mechanism of the brain of patients with liver qi stagnation syndrome.Totally 66 cases were in liver qi stagnation syndrome group (liver qi stagnation patients) and 66 cases were in healthy control group (healthy cases). Rs-fMRI data of both groups were collected, and amplitude of low frequency fluctuations (ALFF) method was used for analysis. Partial correlation analysis was performed on the ALFF value of abnormal brain areas, the Hamilton Depression Scale (HAMD) score, and the illness duration of patients with liver qi stagnation syndrome.Compared with healthy control group, liver qi stagnation syndrome group showed increased ALFF values in the right fusiform gyrus while decreased ALFF values in left insula, right superior frontal gyrus, right middle frontal gyrus, right inferior frontal gyrus and left superior frontal gyrus, with statistical significance (<0.01, AlphaSim correction, cluster size >19 voxels). The ALFF values of right middle frontal gyrus were positively correlated with HAMD scores in liver qi stagnation syndrome group (=0.351,=0.005). The ALFF values of left superior frontal gyrus were negatively correlated with illness duration (=-0.257,=0.042).Altered ALFF values exist in several regions of patients with liver qi stagnation syndrome, including fusiform gyrus, insula and frontal lobe, which indicates the inherent neural functional changes in patients with liver qi stagnation syndrome.

liver qi stagnation syndrome; resting functional magnet resonance imaging; amplitude of low-frequency fluctuation; functional brain imaging

R277.79

1005-5304(2021)12-0088-05

10.19879/j.cnki.1005-5304.202107291