應(yīng)用功能磁共振成像技術(shù)對焦慮傾向亞健康人群腦區(qū)的研究

熊俊浩，王 波，謝 吾，左 娟，張朝剛，周 波，李永建

(1.西南交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，四川 成都 610031；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610072)

應(yīng)用功能磁共振成像技術(shù)對焦慮傾向亞健康人群腦區(qū)的研究

熊俊浩1，2，王 波1，謝 吾，1左 娟1，張朝剛1，周 波2，李永建1

(1.西南交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，四川 成都 610031；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610072)

目的 探討焦慮傾向亞健康人群腦區(qū)的異常性。方法 20例焦慮癥患者和20例健康對照者均接受功能磁共振(FMRI)檢查，采用局部一致性(regional homogeneity，ReHo)技術(shù)分析兩組受試者的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)。結(jié)果 焦慮組患者左視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)、右視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)、右額眶區(qū)和左下腳后區(qū)4個區(qū)域的ReHo值均明顯低于健康對照組，而左顳極區(qū)、右下額葉皮層、中腦、左體感皮層和右體感皮層5個區(qū)域的ReHo值均明顯高于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P< 0.05)。結(jié)論 靜息態(tài)磁共振相關(guān)數(shù)據(jù)可對亞健康的關(guān)鍵指標(biāo)之一焦慮做出較為客觀的分辨。

亞健康；焦慮；功能磁共振

隨著現(xiàn)代知識經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，腦力勞動已成為當(dāng)今社會的主要工作方式，而“亞健康”也逐漸形成的一個描述身心疲憊的概念。雖然此概念目前還十分泛化，但它已經(jīng)明顯區(qū)別于過去體力勞動的“勞其筋骨，累其體膚”的內(nèi)涵，并且成為現(xiàn)代社會大部分人的生存狀態(tài)。世界衛(wèi)生組織(WHO)的一項(xiàng)調(diào)查顯示全球范圍內(nèi)75 %的人口處于亞健康狀態(tài)[1]，盡管不同人群的亞健康表現(xiàn)存在一定的差異，但就腦力疲勞(認(rèn)知能力)和心理(情緒)狀況而言，較為一致的表現(xiàn)為記憶力減退、注意力/精神不集中、焦慮等癥狀。本研究從現(xiàn)代影像醫(yī)學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的角度出發(fā)，采用功能磁共振成像(FMRI)檢查，局部一致性(regional homogeneity，ReHo)技術(shù)分析焦慮癥患者的靜息態(tài)FMRI數(shù)據(jù)，探討焦慮傾向亞健康人群腦區(qū)的異常性。

1 對象與方法

1.1 研究對象 焦慮組亞健康患者(20例)從四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院身心醫(yī)學(xué)中心病歷庫中選取，男女各10例。入組標(biāo)準(zhǔn):①癥狀自評量表(SCL-90)總分>160分或陽性項(xiàng)目個數(shù)>43項(xiàng)；②康奈爾醫(yī)學(xué)指數(shù)(CMI)男性總分≥35分，M-R分≥15分；女性總分≥40分，M-R≥20分；③焦慮自評量表(SAS)得分≥70分；④年齡25～50歲；⑤由同一位主任醫(yī)師確診；⑥入組前至少2周的藥物清洗期；⑦未參加其他藥物臨床研究；⑧受教育程度均為本科學(xué)歷及以上；⑨簽署知情同意書。對照組為同期20名性別、年齡、受教育程度與焦慮組相匹配的健康人。入組標(biāo)準(zhǔn):①目前精神狀況良好；②無既往精神障礙史；③無精神疾病家族史；④SCL-90 總分<160分或陽性項(xiàng)目個數(shù)<43項(xiàng)，9個因子的得分未超出正常均分(2分)；⑤男性CMI總分<35分，M-R分<15分；女性CMI總分<40分，M-R<20分；⑥SAS得分<70分；⑦簽署知情同意書。。兩組受試者的一般人口統(tǒng)計學(xué)資料相匹配，得分的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P< 0.01)，且均為右利手，聽力、矯正視力正常。本研究經(jīng)本院倫理委員會審查同意。

1.2 檢測方法 采用德國西門子Siemens magnet overio 3.0T磁共振成像儀，采取靜息態(tài)BOLD像掃描。靜息態(tài)掃描時受試者保持清醒、閉眼、頭部固定、安靜平臥的狀態(tài)，且不執(zhí)行任何的認(rèn)知任務(wù)，保持在無特定的思維狀態(tài)。FMRI掃描參數(shù):T1結(jié)構(gòu)像自旋回波(spin echo，SE)序列，掃描參數(shù)TR 500 ms，TE 11 ms，視野240 mm，層厚5.0 mm，層間距1.2 mm，層數(shù) 23，矩陣 256×256；功能像平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列，掃描參數(shù)TR 3000 ms，TE 50 ms，視野 240 mm，層厚 5.0 mm，層間距 1.2 mm，層數(shù) 23，翻轉(zhuǎn)角 90°，矩陣 64×64。

1.3 數(shù)據(jù)處理 ①預(yù)處理:為排除掃描開始時受試者不適應(yīng)及磁場不均勻?qū)Y(jié)果造成的影響，棄除功能掃描前6個時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，后128個時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)入后續(xù)分析。圖像數(shù)據(jù)MRIcro軟件轉(zhuǎn)化格式后，應(yīng)用SPM5(statistical parametric mapping)軟件進(jìn)行時間、空間標(biāo)準(zhǔn)化，校正頭動并映射到標(biāo)準(zhǔn)腦。頭動校正可獲得受試者每個時間序列的水平頭動與旋轉(zhuǎn)頭動圖，平移小于2 mm與旋轉(zhuǎn)移動小于2°的受試者圖像進(jìn)入后續(xù)分析，所有受試者均符合標(biāo)準(zhǔn)。對經(jīng)SPM5軟件處理生成的圖像濾波、去線性漂移，隨后進(jìn)行局部一致性分析。②局部一致性分析:運(yùn)用肯德爾和諧系數(shù)(KCC值)衡量全腦每個體素與其臨近的26個體素的時間序列的同步性。利用ReHoMfRI11.0軟件計算全腦每個體素的KCC值，從而每個受試者得到一個KCC圖(也稱為ReHo圖)。將全腦每個體素的KCC值除以全腦所有體素KCC值的均值而得到標(biāo)準(zhǔn)化的ReHo圖，然后對標(biāo)準(zhǔn)化后的ReHo圖進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 利用SPM 5軟件對焦慮組與對照組的標(biāo)準(zhǔn)化ReHo圖進(jìn)行配對t檢驗(yàn)，然后標(biāo)準(zhǔn)化ReHo圖進(jìn)行單因素方差分析，性別為組間因素，設(shè)對比有差異(P< 0.005)的體素范圍(K值≥ 10)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。將所得的MNI坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為Talairach坐標(biāo)，查看腦區(qū)解剖位置。

2 結(jié)果

如圖1所示，焦慮組患者左視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)、右視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)、右額眶區(qū)和左下腳后區(qū)4個區(qū)域的ReHo值均明顯低于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；而左顳極區(qū)、右下額葉皮層、中腦、左體感皮層和右體感皮層5個區(qū)域的ReHo值均明顯高于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。焦慮組患者腦區(qū)ReHo見表1。

3 討論

3.1 關(guān)于焦慮和恐懼的研究 關(guān)于焦慮和恐懼的研究己經(jīng)進(jìn)行了將近一個世紀(jì)，但是對于二者之間的關(guān)系，一直存在爭議。劉海燕[2]認(rèn)為焦慮和恐懼是兩個既有區(qū)別又有聯(lián)系的概念。其主要區(qū)別是①恐懼主要是關(guān)于危險和包括來自動物或未知(身體不適)的威脅，因此恐懼是原始的和基本的情緒。焦慮主要是關(guān)于可能的社會或認(rèn)知方面的不適，所以，焦慮是未來定向的情緒狀態(tài)。②恐懼是由具體、明確的威脅刺激誘發(fā)的，焦慮的誘發(fā)刺激是未知和不確定的如恐慌、創(chuàng)傷事件等。③恐懼主要是一種回避動機(jī)，會引起回避、逃跑或斗爭等明顯的行為反應(yīng)。焦慮的行為反應(yīng)不明顯，主要是出現(xiàn)與不安、憂慮等相伴的顫抖等行為反應(yīng)。④恐懼的主觀情感體驗(yàn)主要為害怕、驚嚇和驚恐，焦慮的主觀體驗(yàn)為不安、憂愁和煩惱。二者之間的聯(lián)系表現(xiàn)為:①反復(fù)的、持續(xù)的、恐懼可能發(fā)展成焦慮情緒，適度的恐懼和焦慮有利于個體的生存和發(fā)展，但是不適度的恐懼和焦慮，可能危害個體的身體和心理健康，不利于個體的發(fā)展和社會穩(wěn)定。②恐懼和焦慮可以由某些相同的刺激誘發(fā)，同時具有某些相同的生理變化。

焦慮和恐懼情緒都屬于情緒。20世紀(jì)90年代是“人類腦科學(xué)計劃實(shí)施的時期”。關(guān)于情緒腦機(jī)制的研究，再度成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。此期主要是采用腦成像技術(shù)，以腦損傷病人、情緒障礙患者和正常的成年人(大多為女性被試)為研究對象，探討參與情緒加工的大腦區(qū)域。己有研究發(fā)現(xiàn)參與情緒加工的腦區(qū)主要有杏仁核、島葉、腹側(cè)紋狀體、海馬、前扣帶回和前額皮層。

3.2 焦慮與抑郁 焦慮與抑郁是兩種不同的情感癥狀，但是焦慮可與抑郁合并存在。調(diào)查顯示，約有33%～95%的抑郁患者同時合并焦慮癥狀。而且二者癥狀有重疊，如食欲下降、睡眠障礙、心肺和胃腸道不適、易激惹、疲勞等。 二者在發(fā)病機(jī)理、病狀表現(xiàn)等方面具有很多相同之處[3]。大體來講，抑郁癥是抑制向下的，而焦慮者是驚恐向上的。閆麗娜等[4]應(yīng)用靜息態(tài)fMRI局部一致性方法探討抑郁癥患者靜息態(tài)腦活動特點(diǎn)，結(jié)合自評抑郁量表(SDS)探討抑郁程度與靜息自發(fā)腦活動相關(guān)性。結(jié)果抑郁組ReHo值減低腦區(qū)為:右距狀回、右枕中回、左楔葉、雙側(cè)額中回、眶回、前扣帶回、右緣上回、中央后回；ReHo值增加腦區(qū)為:左殼核、海馬、海馬旁回，右殼核、尾狀核頭、內(nèi)囊前肢、海馬、左頂下小葉、左額上回腹側(cè)。SDS評分與ReHo值相關(guān)性:左前扣帶回、眶回(r= - 0.87)、右額中回(r= - 0.82)呈負(fù)相關(guān)，左楔葉(r= 0.82) 呈正相關(guān)。結(jié)論認(rèn)為靜息狀態(tài)下抑郁癥患者皮層同步一致性活動減弱，邊緣系統(tǒng)、基底核活動增強(qiáng)；抑郁程度與左前扣帶回、眶回、右額中回及左楔葉ReHo值相關(guān)。楊侃榮[5]運(yùn)用靜息態(tài)功能磁共振掃描及局部一致性的數(shù)據(jù)后處理方法，分析單、雙相抑郁障礙患者各腦區(qū)局部一致性的特點(diǎn)，結(jié)果:①單相抑郁患者組與正常對照組相比，ReHo值增高的腦區(qū)為:左側(cè)枕中回、右側(cè)頂下小葉、右側(cè)楔前葉及左側(cè)角回；ReHo值降低的腦區(qū)為:左側(cè)海馬旁回、右側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回、左側(cè)中央前回及左側(cè)扣帶回。②雙相抑郁患者組與正常對照組相比，ReHo值增高的腦區(qū)為:右側(cè)島葉、左側(cè)額中回、左側(cè)楔前葉、左側(cè)頂葉、左側(cè)枕葉、左側(cè)額上回、左側(cè)丘腦；ReHo值減低的腦區(qū)為:右側(cè)小腦前葉、橋腦、右側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回，左側(cè)額下回及右側(cè)扣帶回。③單相抑郁患者組與雙相抑郁患者組相比，ReHo值減低的腦區(qū)為丘腦。

表1 焦慮組患者腦區(qū)ReHo

BA:大腦布羅德曼區(qū)

圖1 焦慮組患者腦區(qū)ReHo圖 a:左視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)；b:右視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)； c:右額眶區(qū)；d:左下腳后區(qū)；e:左顳極區(qū)；f:右下額葉皮層；g:中腦；h:左體感皮層；i:右體感皮層

3.3 腦區(qū)受損與情緒及行為變化 本研究對20例焦慮傾向亞健康人群及20例與患者組性別、年齡、受教育程度相匹配的健康受試者進(jìn)行FMRI掃描，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行局部一致性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):與健康對照組相比，焦慮癥患者大腦左視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)、右視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)、右額眶區(qū)和左下腳后區(qū)ReHo值降低；左顳極區(qū)、右下額葉皮層、中腦、左體感皮層和右體感皮層的ReHo值增高。額眶區(qū)、下額葉皮層屬于額葉下面，又稱額葉眶面。該區(qū)受損時可引起明顯的情緒變化和行為變化[6，7]。顳極區(qū)位于顳葉前部，與記憶聯(lián)想等高級神經(jīng)活動有關(guān)，下腳后區(qū)是顳葉內(nèi)側(cè)的一小部分，顳葉內(nèi)側(cè)屬于邊緣系統(tǒng)，海馬是其中重要結(jié)構(gòu)，與記憶、精神、行為等功能有關(guān)[8]。體感皮層位于中央后回，中央后回為軀體感覺區(qū)，言語、視覺、聽覺感覺區(qū)等全身的感覺管理。有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中央前后回的功能也參與了注意和反應(yīng)抑制[9]。焦慮組受試者這部分腦區(qū)局部一致性異常，與其緊張、不安、恐懼等臨床表現(xiàn)密切相關(guān)。中腦是視覺以及聽覺的反射中樞。刺激中腦某些部位可使動物“發(fā)怒”，故有人認(rèn)為中腦與情緒活動有關(guān)。中腦皮層通路與動機(jī)和情緒應(yīng)答有關(guān)[10]。聯(lián)絡(luò)區(qū)進(jìn)行皮層最復(fù)雜的整合功能，被稱為“保存信息、接受加工”的聯(lián)絡(luò)區(qū)。焦慮癥患者與健康對照者大腦的左、右視覺聯(lián)絡(luò)區(qū)的ReHo值存在差異的原因還有待探討。

3.4 小結(jié) 本研究結(jié)果提示:焦慮癥患者與健康人部分腦區(qū)的局部一致性存在差異。由此可以看出，靜息態(tài)功能磁共振檢查相關(guān)數(shù)據(jù)可對焦慮狀況做出較為客觀的分辨，而焦慮又作為亞健康重要特征和關(guān)鍵指標(biāo)，可以幫助我們考察員工的工作績效，了解其健康是否真正處于亞健康狀態(tài)。通過我們的實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為靜息態(tài)fMRI 的檢查可以可作為員工亞健康的客觀甄別指標(biāo)之一。

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Application of fMRI technology to research the brain of sub-health people with anxiety

XIONGJun-hao1，2，WANGBo1，XIEWu1，ZUOJuan1，ZHANGChao-gang1，ZHOUBo2，LIYong-jian1

(1.SchoolofEconomicsandManagementofSouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031,China；2 .SichuanAcademyofMedicalSciences&SichuanProvincialPeople’sHospital，Chengdu610072，China)

Objective Using the technology of fMRI to research the people in sub-health condition. Methods 20 people with anxiety and 20 normal control people accepted the fMRI examination. Results The Reho difference in some specific section of the brain between the sub-health people with anxiety and normal control people were found out. Conclusion fMRI can distinguish whether the employee’s heath condition is in sub-health situation.

Sub-heath；Anxiety；FMRI

R814.42

A

1672-6170(2015)01-0039-04

2014-12-24)