进食障碍脑结构MRI 研究进展

李卫华 唐利荣 张鹏 王振常*

进食障碍（eating disorder,ED）谱系疾病常见的3 种类型包括神经性厌食症（anorexia nervosa,AN）、神经性贪食症（bulimia nervosa, BN）、暴食障碍（binge-eating disorder,BED）[1]。ED 好发于青少年及年轻女性。随着国内经济发展，ED 的患病率不断提高，在我国女性中的患病率为7.04%[2]。AN 是一种严重而持久的精神类疾病，患病率较低（不足0.1%），但死亡率较高；临床以体质量显著低于正常水平、严格限制性进食行为或暴食-清除行为、极度恐惧体质量增加以及体象障碍为主要特征[3-4]。AN的临床治疗困难，治疗后长期缓解率仅为30%～40%；缓解期主要通过体质量恢复正常评估，而AN相关心理、精神障碍可在临床缓解后长期存在，造成病情反复[4]。BN 的病因与发病机制复杂，在年轻女性中的患病率为1%～1.5%，治疗后长期缓解率为55%；临床诊断需具备3 个基本特征，包括反复发作性暴食伴主观失控感，为防止体质量增加出现不恰当的清除行为，过度关注体质量和体型，且暴食及清除行为的发生频率为“平均至少每周1 次并持续3 个月以上”[1，5]。BED 患病率为 3%，远高于 AN 和BN，且复发率高达 33%[6]。BED 与 BN 共同的临床特征是无法控制的反复发作性暴食，主要区别是BED病人没有因控制体质量而发生不恰当的清除行为，例如催吐、导泻等。ED 的发病机制目前尚不清楚，缺少有效的治疗干预策略。

ED 作为一种神经精神疾病，与病人的脑结构重塑关系密切。随着神经影像学技术的发展，结构MRI 技术凭借无创性、高分辨力等优势已被广泛用于ED 研究。本文综述了近年来脑结构MRI 用于ED 病人的临床研究进展，从神经影像学角度探讨ED 脑结构重塑规律，以期为ED 的诊断和治疗提供新的思路。

1 结构MRI 在ED 病人中的应用研究概述

目前常用于ED 研究的脑结构MRI 方法包括基于体素的形态学分析（voxel-based morphometry,VBM）、基于表面的形态学分析（surface-based morphometry,SBM）和扩散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）。VBM 和 SBM 分析方法常用于脑灰质的评估。VBM 技术通过图像分割与配准算法可自动、定量地计算脑组织成分（灰质、白质、脑脊液）的密度或体积，实现对大脑结构的形态学分析。SBM技术则通过对颅脑组织分割与皮质重建，计算皮质厚度、表面积、曲率、脑沟深度等指标以量化大脑灰质形态结构。DTI 可直观显示脑白质纤维束的微观结构改变，通过描绘大脑中水分子扩散运动的程度和方向，能较好地评估ED 相关皮质下神经纤维束的完整性及皮质之间的结构连通性，其参数包括各向异性分数（fractional anisotropy, FA）、平均扩散率（mean diffusivity,MD）等。其中，FA 可定量水分子扩散方向，较高的FA 值反映轴突连贯性和髓鞘形成较好，FA 值下降则提示脑白质完整性受损；MD 可量化扩散程度，MD 值增加与脱髓鞘的慢性损伤有关。通过对ED 脑灰质及白质纤维束结构的研究，有助于发现ED 病人脑结构异常与临床特征的相关性，并可能为制定个体化诊疗方案提供客观依据。

2 基于VBM 的研究

2.1 AN 基于VBM 对AN 病人脑结构改变的分析显示，病人的脑灰质结构改变区域可参与认知控制、情绪加工、奖赏及味觉处理、注意力及身体加工等过程，可出现全脑或部分区域的灰质体积（gray matter volume，GMV）减少，部分病人的 GMV 可随临床症状的恢复而增加。AN 相关脑灰质结构的改变不排除因营养不良引起，但病人局部脑区GMV 的减少可能与AN 的神经病理机制有关。

AN 病人常表现出认知控制功能障碍的特征，如过度的限制性进食与完美主义。认知控制网络包括额-顶控制网络以及扣带回-岛盖网络，在认知、决策、行为控制等过程中发挥重要作用。前额皮质是大脑中负责认知控制和执行功能的关键区域，AN病人前额皮质GMV 减少可能会导致AN 过度认知控制和执行功能障碍。一些研究[7-9]发现，AN 病人的前额叶或额上、中、下回区域GMV 减少，而缓解期AN 病人的额下回GMV 减少与抑制控制和认知控制有关并可持续存在。Kullmann 等[10]的研究显示，在错误加工或抑制控制过程中，AN 病人前额皮质激活增加，进一步揭示了前额皮质在AN 发病机制中的重要作用。但是，Frank 等[11]研究显示青少年AN病人的眶额回、岛叶及颞叶GMV 增加。这种差异可能因为研究的样本量、年龄范围、伴随疾病的不同等因素所致。前扣带回是组成注意力相关神经回路的重要组成部分，负责调节认知控制和情绪加工过程；而正中扣带回可能与AN 病人的过度完美性偏执、认知僵化和过分关注细节特征有关。Su 等[12]对AN 脑重塑特征进行Meta 研究发现，病人前扣带回及正中扣带回GMV 减少且静息态功能活动减低，提示AN 扣带回不仅存在功能异常，还存在结构障碍，且该结构改变与功能损害有关。而Mühlau 等[13]对缓解期AN 病人的研究发现，前扣带回区域GMV减少不随临床症状缓解而恢复，且与AN 症状严重程度存在相关性，进一步表明前扣带回区域脑结构重塑可能参与AN 的神经病理学机制，并与AN 临床治疗困难、易复发相关。

AN 病人还可表现为快感缺乏，其与限制性进食都被认为与大脑的奖赏系统有关。大脑奖赏系统将代谢性饥饿及饱腹感信号与味觉、视觉处理和认知动机因素相结合，从而调控进食行为。腹侧纹状体是大脑奖赏系统通路的核心，该脑区富含多巴胺信号受体，参与基于奖励的学习记忆和情绪处理等过程。Phillipou 等[14]研究发现，AN 病人基底神经节(包括腹侧纹状体)GMV 减少，表明AN 腹侧纹状体GMV 减少可能与奖赏回路异常有关。此外，味觉、视觉是驱动进食行为的重要因素。岛叶是初级味觉皮质，在将信息传递至奖赏通路中起重要作用。Bomba等[15]的研究显示，AN 病人岛叶和小脑GMV 也出现减少，且岛叶GMV 减少可致使味觉驱动进食行为环路障碍，并可能参与AN 限制性进食行为发生。此外，有研究者[15]认为AN 病人强迫行为的神经病理机制可能与小脑功能障碍有关。

AN 病人另一重要临床特征是体象障碍。Kohmura 等[8]发现AN 病人颞上回GMV 减少与其对自己身体满意程度降低相关，表明颞上回可能参与AN 的身体加工过程。而在Suchan 等[16]的研究中发现，AN 的体象障碍与位于外侧颞枕叶视觉区域即所谓的外纹状身体区（extrastriate body area，EBA）有关。

2.2 BN 与BED BN 与BED 病人的全脑灰质结构在VBM 上常无显著异常改变，区域脑结构改变可出现多个脑区GMV 增加或减少，主要涉及抑制控制、奖赏调控及味觉处理等过程。

BN 与BED 病人共同的临床特征是无法控制的反复发作性暴食，存在明显的抑制控制能力下降。眶额回在食物摄入控制和饱腹感方面发挥着重要作用。Schäfer 等[17]发现 BN 和 BED 病人的内侧眶额回GMV 增加，这可能与早期饱足体验和食物奖赏价值的紊乱有关，并可能驱动食物回避行为，推测该区域可能是BN 与BED 神经病理的关键结构。而Li 等[18]发现BN 病人的额上回、内侧和旁扣带回GMV减少，可能与抑制控制受损有关。此外，BN 反复发作性暴食与大脑奖赏低反应性有关，并可能发展为奖赏依赖综合征。大脑奖赏调控系统通路包括中脑腹侧被盖区至纹状体的中脑-边缘通路，以及至脑皮质（尤其是额叶）的中脑-皮质通路。Schäfer 等[17]研究发现，BN 病人腹侧纹状体GMV 增加可能与BN 奖赏系统低反应性进程有关。背侧纹状体是基底神经节的核心单元，包括尾状核、壳核，参与奖赏、动机和自我调节进程。BN 病人尾状核GMV 减少、壳核GMV 增加或减少可能与触发暴食行为存在关联[19-21]。此外，岛叶不仅参与驱动进食行为，还可接收饱足感等感觉信息，如Frank 等[19]发现岛叶GMV 增加可能会干扰个体的内在感觉，导致饱腹感下降，加剧过度进食罪恶感，诱发过量进食后清除行为。

目前，有关BN 和BED 的脑结构研究仍处于起步阶段，尤其是BED。BN 与BED 病人GMV 改变区域及方向变化存在异质性和不一致性，这可能与研究样本局限性、诊断标准不同、病程、临床症状严重程度以及伴随疾病等有关。

3 基于SBM 的研究

3.1 AN SBM 用于AN 病人的脑结构分析发现，病人可出现部分脑区皮质厚度下降、特定脑沟宽度与深度增加以及皮质皱褶程度的改变，涉及认知控制、身体加工等过程。有研究[7，22]发现AN 病人额顶叶及扣带回网络的GMV 和皮质厚度较正常对照组明显减少。还有研究[23-24]显示AN 病人额叶、顶叶、感觉运动皮质、颞叶、岛叶等多个区域均出现皮质厚度改变。此外，Collantoni 等[25]研究还发现，AN 病人中央沟、中央后沟宽度和扣带沟宽度、深度增加，而中央沟周围、颞顶叶和额叶区域皮质皱褶程度减低，但这些改变可在AN 长期缓解后恢复至正常。综上所述，病人区域脑GMV 减少与皮质厚度下降的脑区存在部分重叠，提示两者可能具有相关性。因此，基于VBM、SBM 技术的研究方法可互为补充，为研究AN 的神经生物学标志物研究提供新思路。

3.2 BN 目前，SBM 技术用于BN 的研究相对较少，尚无对BED 的深入研究。临床上，BN 病人常有明显的进食失控感以及不恰当清除行为的冲动性。针对BN 的SBM 研究显示，涉及自我调控、认知控制的额叶和颞顶叶区域可出现皮质结构改变。Marsh 等[26]首次对BN 进行了研究，结果发现病人额叶和颞顶叶区域存在广泛的表面积减少，且额叶下区的表面积与病人临床症状严重程度相关，这可能是导致BN 自我调节功能障碍的原因。另有研究[27]显示，BN 额叶、颞顶叶皮质厚度减低与症状严重程度呈负相关，提示其与认知控制有关。此外，Berner等[28-29]研究还发现，BN 病人的额下回三角区、顶上回和背侧后扣带回的皮质厚度减小，而丘脑腹外侧核、杏仁核内向曲率增加。

4 基于DTI 的研究

4.1 AN AN 的DTI 上可见脑白质纤维束连接皮质和皮质下的大脑结构，其参与认知控制、奖赏及情绪加工过程。Maier 等[30]基于DTI 研究AN 病人的白质变化，可见胼胝体FA 值降低，MD 值增加或减少，胼胝体前中部结构连通性较正常对照组降低；而缓解期趋向或恢复正常，表明AN 病人的胼胝体白质纤维束完整性受损，但这种变化是可逆的。Zhang 等[31]研究发现，AN 病人胼胝体和扣带束FA值降低，但与其体质量指数无显著相关性。另一项关于AN 的对照研究[32]显示，双侧穹隆伞、额-枕束以及后扣带白质的FA 值减低，表明病人边缘系统通路出现异常改变，这可能与其进食行为紊乱、情绪加工和体象障碍有关。

4.2 BN 和BED 对BN 病人的DTI 研究发现，穹隆、放射冠延伸至内囊后肢、胼胝体、岛叶的皮质下白质的FA 值减低，提示脑白质纤维束完整性受损，尤其是与味觉和大脑奖赏加工有关的放射冠区域[33]。He 等[34]发现BN 病人胼胝体钳束及额颞束FA值减低与症状严重程度相关。而一项基于DTI 和图论分析方法的研究[35]发现，BN 中脑皮质边缘奖赏系统、躯体感觉和视觉加工系统整体效率降低，且左侧眶额皮质和中脑皮质边缘、颞枕区结构连通性增加，右侧额下回与岛叶、外侧颞叶结构连通性减低。Frank 等[36]研究发现，与健康对照组相比，BN 病人的眶额皮质、脑岛与腹侧纹状体之间结构连通性增加，眶额皮质、杏仁核与下丘脑间结构连通性减低，这表明眶额皮质-纹状体奖赏通路的结构连接强度增加，但与下丘脑的连接强度降低，这可能对食欲调节有重要影响；而脑岛与腹侧纹状体白质连接强度增加，可能与味觉-奖励系统驱动进食相关。

目前对BED 相关脑白质的研究很少，仅Estella等[37]研究发现，BED 病人额边缘系统通路白质纤维束轴向扩散系数增加，提示这可能在决策过程中发挥重要作用。

5 小结

现有数据表明，ED 神经结构重塑涉及认知调控、情绪加工、味觉及奖赏处理、注意力及身体加工的多个脑区，部分区域脑结构的重塑可能会随着临床症状改善而有所恢复。AN 病人可出现脑GMV 及皮质厚度减少、脑白质纤维束完整性受损，且长期缓解后部分可逆，而涉及认知控制的额下回、前扣带回GMV 减少可在临床缓解后持续存在，可能导致疾病反复。BN 与BED 脑灰质结构异常主要涉及抑制控制、奖赏调控及味觉处理等相关脑区，表明其可能在疾病的发病机制中发挥重要作用，但现有研究较少且结果存在较大差异。关于ED 相关的脑白质研究有限，主要表现为前额控制通路、半球间以及边缘系统通路完整性或结构连通性异常，可能与奖赏处理、自我调节和身体形象加工有关，并可能参与疾病的神经病理学机制。

目前对ED 脑结构重塑机制的研究整体不足，尤其是BN 和BED 的研究仍处于初步阶段，未来ED 相关研究应更多地关注神经结构与功能重塑变化规律及疾病行为、心理学的关联，进一步揭示发病的神经生物学机制，以期为新型干预策略寻求治疗靶点。