精神分裂症患者脑灰质、白质和固有网络的磁共振成像研究

发布时间：2020-07-10 08:10

【摘要】： 目的:使用磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检测精神分裂症患者与健康对照在脑灰质、白质和静息状态固有网络功能连接三方面的差异,探讨疾病特异性的生物学标记,为理解疾病机理和临床诊断提供新线索和依据。研究方法: (1)将85例精神分裂症患者和85例健康对照根据诊断和性别分为四组:男性和女性患者、男性和女性对照。以基于体素的形态测量法(voxel-based morphometry,VBM)的“统一分割法”对结构MRI图像进行预处理,得到每一个体的四种图像:灰质体积和密度、白质体积和密度。采用双因素方差分析(为诊断和性别两个因素)并引入年龄和/或颅内总体积(total incranial volume,TIV)协变量,检测患者和对照的灰质和白质差异,并评估各协变量对VBM结果的影响。 (2)对25例精神分裂症患者、25例健康同胞和25例健康对照行静息状态的功能磁共振成像(functional MRI,fMRI)。以后扣带/楔叶(PCC/PCu)和右侧前额叶背外侧(DLPFC)为种子区分别进行功能连接分析,获得各自的正相关和负相关脑区图。取与PCC/PCu显著正相关且与右侧DLPFC显著负相关的脑区构成任务负激活网络(task-negativenetwork,TNN),它在静息状态时激活最强,而在执行需要集中注意力和目标导向的任务时激活减弱。取与PCC/PCu显著负相关且与右侧DLPFC显著正相关的脑区构成任务正激活网络(task-positive network.TPN),它在执行需要集中注意力和目标导向的任务时激活最强。因此,我们构建每一组和三组共同的固有网络,包括TPN和TNN。以单因素方差分析检测共同的固有网络内两两脑区之间的功能连接强度及其在三组之间的差异,并以post hoc检验(LSD法)进行组间两两比较。结果: (1)精神分裂症患者和健康对照的脑灰质比较的双因素方差分析发现显著的诊断主效应(p＜0.05,FDR校正),表现为患者的灰质体积和密度降低,位于双侧颞上回、额下回和岛叶,及左侧颞叶内侧结构(包括杏仁核、海马和海马回)。另外,患者的灰质密度降低还可见于双侧前额叶背外侧和内侧及前扣带。患者和对照白质比较的双因素方差分析发现显著的诊断主效应(p＜0.001,未校正;当阈值p＜0.05,FDR校正时为阴性结果),表现为患者的白质体积和密度降低,主要位于双侧额叶和颞叶,涉及左侧钩束、下纵束、视放射和弓状束等主要神经纤维束。患者和对照的灰质和白质比较均未发现显著的诊断×性别交互效应(p＜0.05,FDR校正)。引入年龄和/或TIV协变量可显著提高灰质比较的双因素方差分析的F值,对白质检测的影响相对较小。 (2)精神分裂症患者、健康同胞和健康对照共同的固有网络内两两脑区之间的功能连接比较发现三条异常功能连接(ANOVA,p＜0.05):左侧DLPFC与右侧额下回(IFG)之间的功能连接(F=3.409,p=0.038),左侧颞下回(ITG)与PCC/PCu之间的功能连接(F=6.938,p=0.002),和双侧ITG之间的功能连接(F=4.016,p=0.022)。Post hoc分析(LSD法)发现,在TNN,精神分裂症患者和健康同胞均存在双侧ITG的功能连接升高,而仅精神分裂症患者存在PCC/PCu和左侧ITG的功能连接升高;在TPN,仅精神分裂症患者存在左侧DLPFC和右侧IFG的功能连接升高。未发现分属TPN和TNN的两两脑区之间的功能连接差异。结论: (1)精神分裂症患者的灰质和白质的体积和密度降低主要涉及额叶、颞叶和边缘脑区,以及与之相联系的白质神经纤维。额叶-颞叶-边缘脑区神经环路的结构异常可能是理解精神分裂症神经病理基础的关键。引入年龄和/或TIV协变量可提高VBM法对灰质异常检测的敏感性。 (2)精神分裂症患者及其健康同胞均存在固有网络的功能连接升高。精神分裂症的病理生理基础与TNN和TPN的功能连接增强有关,而TNN的功能连接增强可能与精神分裂症的遗传易感性有关。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R749.3
【图文】：

MRI图像,图像,体积,影响研究

准模板进行定义。手工法即在组织对比好的原始的脑结构图像中，以手工方式划出该脑区的每一层的范围，将其面积乘以层厚得到每一层的体积，所有层的体积总和即为该脑区的体积(图2一4)。自动法先将每一个体的脑结构图像标准化到相同的标准空间，它保留了脑区的某些结构信息，并使不同个体的同一脑区位于图像的同一位置，然后使用标记好脑区位置和范围的标准模板将目标脑区进行分离，或者将组间图像的统计分析限定在该脑区的空间范围之内。Rol法，尤其是手工的ROI法，在早期的脑结构的体积研究中发挥了重要作用。ROI法存在一定的局限性。首先，它只测量与假说有关的脑区，而忽略了测量其它脑区的可能异常。因此，较容易得到支持此假说的结果，也可能导致对疾病的神经生理基础的片面的理解。其次，不同个体的脑区的范围存在变异，脑结构MRI图像中脑区与周围组织的对比度也可影响研究者手工的Rol法的准确性。因此

精神分裂症患者,标准差,均值,体积

2.3.1.2MR!数据特征对健康对照组和精神分裂症患者组的脑灰质体积图像，我们基于体素逐个计算了其均值图和标准差图(图2一6)。主要发现精神分裂症患者组在多个脑区的标准差其值高于健康对照组，提示精神分裂症患者组在这些脑区的脑灰质体积的变异较大，支持精神分裂症可能具有较大的异质性。对两组的全脑的脑灰质密度(图2一7)、脑白质体积(图2一8)和脑白质密度(图2一9)的均值图和标准差图的观察均发现与此相似的结果。图2一6A图2一6B图2一6C图2一6D图2一6.健康对照和精神分裂症患者的脑灰质体积均值图和标准差图。A表示健康对照的脑灰质体积均值图;B表示精神分裂症患者的脑灰质体积均值图;c表示健康对照的脑灰质体积标准差图;D表示精神分裂症患者的脑灰质体积标准差图

精神分裂症患者,标准差,均值,体积

【引证文献】