靜息態(tài)fMRI觀察車禍創(chuàng)傷暴露者分數(shù)低頻振幅的變化

薛瑾艷，李浩浩，胡 敏，梁 霞，張桂青

創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(posttraumatic stress disorder, PTSD)是指個體遭受異常威脅性或災(zāi)難性事件后導(dǎo)致的個體延遲出現(xiàn)或持續(xù)存在的一種精神障礙，其臨床表現(xiàn)有闖入性回憶、回避、認知情緒負性改變、高警覺[1]。隨著中國私家車數(shù)量的不斷增加，車禍事件導(dǎo)致PTSD較其它創(chuàng)傷事件相對較常見，不僅給人們軀體及心理造成很大影響，也給社會帶來巨大經(jīng)濟負擔。目前國內(nèi)外關(guān)于車禍導(dǎo)致PTSD的靜息態(tài)功能性磁共振(resting state functional magnetic resonance imaging, Rs-fMRI)研究，較少見到有關(guān)于橫向縱向觀察分數(shù)低頻振幅(fractional low-frequency amplitude, fALFF)[2]變化的報道。該研究選取經(jīng)歷車禍事件的特定人群進行橫向變化的比較和縱向動態(tài)變化的比較，從局部神經(jīng)元自發(fā)性活動的角度探討PTSD患者的腦改變，為其產(chǎn)生的神經(jīng)機制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 病例資料選取2018年10月～2019年8月就診于石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院經(jīng)歷車禍交通事故事件創(chuàng)傷暴露的人群，經(jīng)隨訪后最終得到經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷暴露發(fā)生PTSD組者為PTSD組，共17例，同期發(fā)生車禍后未發(fā)生PTSD者為非PTSD組，共23例。納入標準：① 受試者或監(jiān)護人知情同意，愿意接受訪談并完善fMRI 檢查；② 年齡在18～65歲之間，性別不限；③ 右利手患者；④ 過去半年內(nèi)未接受過任何精神鎮(zhèn)靜類藥物；⑤ 無酒精和藥物濫用史；⑥ 創(chuàng)傷事故前無明顯軀體疾病。排除標準：① 創(chuàng)傷后有昏迷病史，不能回憶創(chuàng)傷情景者；② 患有其他類型精神疾病者(如抑郁障礙、精神分裂癥、阿爾茨海默病等)及具有精神疾病的陽性家族史者；③ 既往有腦外傷、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及嚴重軀體性疾病病史者；④ 有酒精或藥物(物質(zhì)) 濫用及依賴史；⑤ 有核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)禁忌者。

1.2 臨床資料采集采集所有受試者一般臨床資料，包括年齡、性別、文化程度等社會人口學(xué)資料，另外由兩名及以上精神科主治醫(yī)師使用PTSD檢查表第五版[6]對發(fā)生車禍創(chuàng)傷事件患者1個月后進行評估，以總分≥33分為PTSD癥狀篩查陽性標準。隨著時間的延長，部分患者可能會發(fā)生PTSD，故選擇追蹤隨訪時間為2個月。本研究通過石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會審批,所有受試者均在研究前給予書面告知以及簽署知情同意書。

1.3 磁共振數(shù)據(jù)的采集在新疆某三級甲等醫(yī)院核磁共振室完成，使用機型為美國GE公司生產(chǎn)的GEDiscovery MR750 3.0 T超導(dǎo)磁共振全身掃描儀和標準頭線圈。靜息態(tài)掃描前協(xié)助患者取平臥位，使用耳塞減少噪聲，囑患者頭不要動，保持清醒、閉眼、平靜呼吸。本次對患者均進行相同參數(shù)的磁共振掃描，主要采用T1結(jié)構(gòu)像和梯度回波-回波成像序列(gradient echo, echo planar imaging, GRE-EPI)序列。T1結(jié)構(gòu)像掃描參數(shù)如下：TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，翻轉(zhuǎn)角12°，視野(256×256) mm2，矩陣256×256，層厚1.0 mm，層數(shù)148，掃描時間4 min 20 s 。

GRE-EPI序列掃描參數(shù)如下:TR=2 000 ms，TE=30 ms，矩陣64×64，翻轉(zhuǎn)角90°，視野(240×240) mm2，層厚4 mm，掃描32層，層間距0 mm，掃描時間8 min 20 s，包含245個時間點。

患者完成檢查后進行簡單的交流，以檢查其配合度，同時由兩名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師對采集的圖像數(shù)據(jù)進行評估，且他們對兩組的入組圖像不知情。

1.4 圖像預(yù)處理基于MATLAB平臺使用DPABI 4.0和SPM12(https:// www.fil.ion.ucl.a c.uk/spm/)對靜息態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，預(yù)處理步驟為：① 由于初試信號不穩(wěn)定等原因，去除開始的10個時間點，對余下的235個時間點進行時間層校正；② 進行時間層校正消除層間時間的差異；③ 頭動校正。計算6個頭動參數(shù)(X/Y/Z軸3個平移參數(shù)和3個旋轉(zhuǎn)參數(shù))，剔除頭動平移>3 mm或旋轉(zhuǎn)>3°的數(shù)據(jù)；④ 空間標準化。將受試者的功能像配準到蒙特利爾神經(jīng)科學(xué)研究所(montreal neurological institute，MNI)空間；⑤ 去線性趨勢；⑥ 回歸協(xié)變量?；貧w24個頭動方向、腦脊液信號、白質(zhì)信號。并且加回時間序列均值。

1.5 fALFF計算使用快速傅里葉變換(fast fourier transform,FFT)將時間序列變換到頻域。然后通過計算0.01～0.08 Hz頻段的振幅與全頻段的比值來計算fALFF。用每個體素fALFF值除以全腦fALFF的均值，得到mfALFF結(jié)果[5]。最后用半高全寬(full width at half maximum, FWHM)為6 mm的平滑核對mfALFF的結(jié)果進行平滑。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理人口統(tǒng)計學(xué)資料用SPSS 23軟件，其中計量指標用兩樣本t檢驗，計數(shù)指標用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。使用DPABI 4.0對影像結(jié)果進行統(tǒng)計分析，對創(chuàng)傷事件2個月后發(fā)生PTSD組和未發(fā)生PTSD組進行雙樣本t檢驗，GRF矯正(voxelP=0.01，clusterP=0.05)；對PTSD組內(nèi)的前后兩次fALFF進行配對t檢驗，GRF矯正(voxelP=0.01，clusterP=0.05)。

2 結(jié)果

2.1 一般人口學(xué)資料比較PTSD組和非PTSD組間的一般情況，兩組在性別、年齡、文化程度方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)果見表1。

表1 一般人口統(tǒng)計學(xué)資料

2.2 經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件1周PTSD組與非PTSD組fALFF比較與非PTSD組相比，PTSD組患者經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件1周fALFF在左側(cè)中央后回降低(P<0.01，GRF校正)，余腦區(qū)未見異常。見圖1、表2 。

表2 創(chuàng)傷事件1周PTSD組和非PTSD組的fALFF值差異區(qū)域

圖1 藍色區(qū)域表示fALFF值PTSD組<非PTSD組L:左側(cè)；R：右側(cè)(P<0.01，團塊大小>183，GRF校正)

2.3 經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件2個月PTSD組和非PTSD組fALFF比較經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件2個月PTSD組與非PTSD組比，fALFF在左側(cè)額中回降低(P<0.01，GRF校正)，余腦區(qū)未見異常。見圖2、表3。

表3 創(chuàng)傷事件2個月PTSD組和非PTSD組的fALFF值差異區(qū)域

圖2 藍色區(qū)域表示fALFF值PTSD組<非PTSD組L:左側(cè)；R：右側(cè)(P<0.01，團塊大小>178，GRF校正)

2.4 經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件后1周與2個月PTSD組fALFF前后比較PTSD組患者經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件2個月與1周相比fALFF在右側(cè)顳中回、左側(cè)枕葉增加(P<0.01，GRF校正)，余腦區(qū)未見異常。見圖3、表4。

圖3 紅色表示fALFF值2個月>1周L:左側(cè)；R：右側(cè)(P<0.01，團塊大小>159，GRF校正)

表4 創(chuàng)傷事件后1周、2個月PTSD組fALFF值差異區(qū)域

2.5 經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件后1周、2個月非PTSD組fALFF前后比較非PTSD組內(nèi)創(chuàng)傷事件后2個月較第1周檢查的fALFF在左側(cè)小腦、左側(cè)扣帶回后部降低，在右側(cè)楔前葉增加(P<0.01，GRF校正)，余腦區(qū)未見異常。見圖4、表5。

圖4 紅色表示fALFF值2個月>1周，藍色表示fALFF值2個月<1周L:左側(cè)；R：右側(cè)(P<0.01，團塊大小>164，GRF校正)

表5 創(chuàng)傷事件后1周、2個月非PTSD組fALFF值差異區(qū)域

3 討論

Rs-fMRI具有無創(chuàng)、敏感及易配合等優(yōu)勢,能夠獲取受試者在不接受任何外界刺激時大腦的自發(fā)神經(jīng)活動情況。目前研究腦自發(fā)性活動的分析方法主要有局部一致性(regional homogeneity，ReHo)、ALFF。ReHo可以反應(yīng)局部神經(jīng)元自發(fā)活動時間上的同步性及協(xié)調(diào)水平，而fALFF是基于ALFF改良而來，可有效抑制腦池等部位的非特異信號，減少生理噪聲的影響，具有更高的靈敏度及特異度，能更好反應(yīng)腦自發(fā)活動特點[3]。既往研究多集中于海馬、杏仁核、前額葉、顳葉、左側(cè)頂葉、角回等腦區(qū)，認為這些腦區(qū)的改變可能分別與對恐懼、重新體驗、情緒調(diào)節(jié)及記憶受損的過度反應(yīng)有關(guān)[4-15]。Yin et al[4]利用ReHo方法發(fā)現(xiàn)四川地震PTSD患者左側(cè)頂葉、右上額中回、右側(cè)顳中回的ReHo值異常，提示這些區(qū)域大腦活動異常；另外，F(xiàn)u et al[5]發(fā)現(xiàn)發(fā)生嚴重交通事故后PTSD患者的角回ReHo降低，可能與闖入性回憶及情緒有關(guān)，這些影像學(xué)證據(jù)可以幫助識別其發(fā)病機制。

本研究結(jié)果顯示，與非PTSD組相比，PTSD組經(jīng)歷車禍事件1周時fALFF在左側(cè)中央后回降低，PTSD組經(jīng)歷車禍事件2個月時fALFF在左側(cè)額中回降低。Wang et al[6]研究發(fā)現(xiàn)信息處理速度可能與中央后回有關(guān)，工作記憶和社交認知可能與前額葉有關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)中央后回自發(fā)活動降低，并與認知功能障礙有關(guān)，與本研究結(jié)果一致。另外大腦額葉是腦發(fā)育中高級的部分，參與記憶及執(zhí)行功能，同時也是調(diào)節(jié)情緒的大腦區(qū)域。本研究結(jié)果與Xie et al[7]的研究相一致，其發(fā)現(xiàn)發(fā)生機動車事故致PTSD組左側(cè)額中回的ALFF值降低，都反應(yīng)了車禍后左側(cè)額中回腦自發(fā)活動異常，可能與他們的認知功能受損有關(guān)。而趙峰 等[8]發(fā)現(xiàn)PTSD患者左側(cè)額中回ALFF值增高，本研究結(jié)果與之不一致，可能與選取得對照組、事件、事件發(fā)生后選取時間點等因素有關(guān)。創(chuàng)傷事件的回憶和成像變化是由于事件本身所致還是后天影響，有學(xué)者[9]通過雙胞胎病例對照實驗研究發(fā)現(xiàn)額葉皮層活動的減少可能是獲得性PTSD特征。

本研究顯示PTSD組患者經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件2個月與1周相比fALFF在右側(cè)顳中回、左側(cè)枕葉增加，非PTSD組患者經(jīng)歷車禍創(chuàng)傷事件2個月與1周相比fALFF在左側(cè)小腦、左側(cè)扣帶回后部降低，在右側(cè)楔前葉增加，提示靜息態(tài)下該腦區(qū)自發(fā)性神經(jīng)活動異常。顳中回參與情緒體驗的處理，并與情景記憶及語言處理有關(guān)[10]。枕葉是視覺感知區(qū)域，參與外部刺激的感知，并將視覺、聽覺、語言等其他執(zhí)行功能聯(lián)系起來。小腦是邊緣系統(tǒng)中情緒通路的中轉(zhuǎn)站，并且參與負面情緒的表達[11]。顳中回參與默認網(wǎng)絡(luò)(defaultmodenetwork，DMN)，一項薈萃分析發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者DMN功能異常可能與自傳體記憶障礙有關(guān)，其中發(fā)現(xiàn)扣帶回大腦活動減少[12]，此結(jié)果與本課題組研究相一致。本課題組張躍奇 等[13]發(fā)現(xiàn)PTSD患者臨床癥狀及顳葉、枕葉和小腦等腦區(qū)ReHo異常改變可能與記憶功能受損有關(guān)，但車禍事件創(chuàng)傷暴露者的臨床癥狀和腦部fALFF的改變與自傳體記憶是否存在相關(guān)性需要探索。Li et al[11]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者在受到負面情緒圖片刺激時，其顳葉、視覺皮層和小腦活動增強，本研究發(fā)現(xiàn)PTSD組顳葉和枕葉活動增強，表明這些腦區(qū)更有可能感知負面信息，而非PTSD組小腦活動降低，可能與其未發(fā)生PTSD的病理機制有關(guān)。Zhu et al[14]發(fā)現(xiàn)雙側(cè)視覺皮層的ALFF值增加，與PTSD的重新體驗或回避癥狀存在顯著正相關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)顳葉與記憶、情感體驗有關(guān)。Stevens et al[15]也發(fā)現(xiàn)重新體檢與顳葉存在相關(guān)性。本研究與既往研究結(jié)果相一致，其異?；顒拥脑黾涌赡苁怯捎陲D葉、枕葉的代償作用，也可能與闖入性回憶、警覺性增高、負性認知情緒等因素有關(guān)。

本研究通過fALFF分析方法表明車禍創(chuàng)傷暴露者中央后回、額中回、顳中回、枕葉、小腦、扣帶回、楔前葉自發(fā)神經(jīng)活動改變，主要發(fā)生在與認知功能加工及情緒調(diào)節(jié)相關(guān)的腦區(qū)，這些結(jié)果可能為PTSD病理生理機制提供新的視角。本研究尚存一些局限，非PTSD組里的創(chuàng)傷暴露者在今后有發(fā)生PTSD的可能。其次，僅研究創(chuàng)傷暴露患者，未與健康組對照，可能存在混雜因素。因此需要增加創(chuàng)傷暴露后不同時間點大樣本研究及與健康組的fALFF對比才能提供與PTSD 的關(guān)系。