多模态MRI在精神分裂症诊断中的应用价值研究＊

尚宏元 杨春林 王文斌

首都医科大学附属北京安定医院影像放射科 (北京 102206)

精神分裂症(schizophrenia，SZ)多于青壮年时起病，年发病率约0.11%～0.45%，病程迁延，可反复发作或加重、恶化，是一种高致残性精神疾病，最终可引起精神衰退和精神残疾[1]。SZ的发病原因较复杂，与发育、心理、遗传等多种因素相关，其病理机制至今尚未明确[2-3]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)让定量化检测大脑结构和功能特征得以实现，寻找SZ患者与正常人大脑结构和功能特征的差异，这些差异虽不能成为临床诊断标准，但能为SZ的诊断提供可靠依据[4]。本研究拟采用基于体素形态学研究(voxel-based morphology，VBM)进行脑结构非对称性分析，并比较SZ患者与正常人脑灰质密度、体积及脑区面积的差异，以评估多模态MRI在辅助诊断SZ中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年1月至2020年1月我院收治的首发SZ患者112例为SZ组，纳入标准：符合《精神障碍诊断与统计手册》第5版[5]中精神分裂症的诊断标准；年龄20～50岁；首次发作，病程低于2年；未接受过任何抗精神病药物治疗；未接受过电休克等物理治疗；阳性与阴性症状量表(PANSS)总分≥60分(1～7分评分法)，其中评分≥4分的阳性症状条目至少有3条，幻觉行为评分≥4分；自愿配合MRI检查。排除标准：生物学父母非汉族；有酒精依赖或药物依赖史；患有严重躯体疾病，如糖尿病、高血压、肿瘤转移；重症哮喘等不稳定的躯体疾病；有神经系统异常史；患有甲状腺疾病、多发性硬化等可能导致精神异常的疾病；体内带有强磁性物体者。PANSS总分(89.97±11.25)分，阳性症状评分(23.04±3.62)分；阴性症状评分(21.58±3.79)分；一般精神病理量表评分(45.35±8.52)分。另选择同期健康体检者62例为对照组，本研究获得我院医学伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。两组基线资料分布均衡(P＞0.05)，见表1。

表1 两组基线资料比较

1.2 方法选择GE 3.0T超导MRI扫描仪、标准头部线圈，受试者取仰卧位，用泡沫垫固定头部以避免头动伪影，受试者保持呼吸平稳、清醒状态，全身不动，MRI扫描由同一技师完成，先行常规T1、T2加权扫描，观察脑形态学表现，排除脑器质性病变；应用三维梯度回波成像序列、快速特体衰减反转恢复序列，扫面参数：TR/TE=8.5ms/3.4ms，反转角120，层厚1mm，单次激励，重复时间12s，回波时间4.5ms，反转时间4.5ms，视野24cm×24cm，矩阵256×256，体素大小0.47×0.47×1mm3，全脑共采集156层轴面图像，扫描完成后，图像数据自动传输至后处理工作站。

1.3 数据分析采用优化的VBM对3D T1图像进行处理，采用SPM2软件进行数据分析，OVBM算法包括：(1)创建一个对称的全脑模板，将所有原始图像转换为1×1×1mm3大小，进行空间平滑创建一个T1模板。(2)创建脑灰质模板，将原始图像配准到⑴创建的模板。(3)分割提取灰质，空间平滑并叠加平均。(4)将原始的灰质图像配准到创建的灰质模板进行标准化，所得的标准化参数应用相应的原始图像，得到最终标准化的全脑图像，将标准化后的图像进行分割，将所获的灰质图像进行平滑，所得图像进行灰质密度比较，将分割后的灰质图像进行Jacobian校正，最后进行灰质体积的比较。

1.4 统计学分析所有数据输入SPSS 23.0软件进行统计学分析，计量资料以(±s)表示，组间比较行独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组脑灰质非对称性VBM结果比较MRI显示：SZ组患者出现颞中回、额上回、眶回、尾状核头、丘脑的正常左侧＞右侧的非对称性降低，颞上回的正常右侧＞左侧的非对称性降低，海马、海马旁回的正常右侧＞左侧的非对称性增大，扣带回部分区域的非对称性消失，中央后回呈左侧＞右侧的灰质密度非对称性反转，见表2、图1、图2。

图1 SZ患者脑灰质体积缩小区域。图2 SZ患者脑灰质密度降低区域。

表2 两组脑灰质非对称性VBM结果比较

2.2 两组脑灰质密度及脑区面积比较SZ组双侧尾状核头、左侧小脑前后叶、双侧丘脑的脑灰质密度及脑区面积均显著低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)，见表3。

表3 两组脑灰质密度及脑区面积比较

2.3 SZ患者脑灰质体积较对照组降低区域SZ患者脑灰质体积较对照组降低，包括双侧额中回、扣带回等区域，本研究的统计水准为未校正P＜0.01，范围阈值为10个体素，见表4。

表4 SZ患者脑灰质体积较对照组降低区域

3 讨 论

MRI技术和分析的发展促进了SZ与临床研究的结合，MRI具有无创性、定位准确、空间分辨率高、多方位成像等优势，有利于对SZ患者的脑结构异常进行定量化研究[6]。本研究在MRI结构图像上应用VBM进行脑结构的非对称性研究，而VBM是一种把脑作为一个整体并以体素为基本单位进行比较的形态学研究方法，该方法可避免人为干扰因素，比传统脑结构研究更敏感[7]。

脑非对称性异常是SZ表现之一，不仅可表现在脑功能或行为上，还可表现在脑结构的不对称上，而脑结构与脑功能关系密切，人脑结构的非对称性在胚胎发育第16周时就已存在，该现象也成为SZ神经发育病因学说的证据[8]。本研究中，与正常人相比，SZ组患者出现颞中回、额上回、眶回、尾状核头、丘脑的正常左侧＞右侧的非对称性降低，颞上回的正常右侧＞左侧的非对称性降低，海马、海马旁回的正常右侧＞左侧的非对称性增大，扣带回部分区域的非对称性消失，中央后回呈左侧＞右侧的灰质密度非对称性反转；上述结构异常与SZ患者思维、记忆、情绪等方面的障碍密切相关。

本研究结果显示，SZ组双侧尾状核头、左侧小脑前后叶、双侧丘脑的脑灰质密度及脑区面积均显著低于对照组；SZ患者脑灰质体积较对照组降低，包括双侧额中回、扣带回等区域，与李日鹏等[9]研究结果相似。Keymer-Gausset A等[10]研究发现，SZ患者与健康组右侧岛叶皮质、额叶下回和眶额叶皮质以及枕叶皮质部分区域的灰质密度存在显著和广泛的差异。听觉中枢位于颞上回和额中回，SZ患者的幻听可能与颞上回、额中回灰质密度下降有关；扣带回涉及注意、动机、情感的整合功能，扣带前回主要涉及情感状态的识别、自律功能的调整、情感相关操作的执行等，且扣带前回与前额叶皮质和颞边缘结构存在广泛的纤维联系，扣带前回异常在SZ中屡被报道[11]。

综上所述，SZ患者存在脑结构非对称性紊乱，脑灰质体积、密度较正常人降低，大脑结构异常可能是SZ的神经生物学机制之一，多模态MRI可作为诊断SZ的辅助性手段。