首發(fā)抽動(dòng)穢語綜合征兒童腦結(jié)構(gòu)的MRI研究

陳 玫 易 婷 魏偉安 伍光春 肖懷春 李曉明 金 科

抽動(dòng)穢語綜合征（Tourette syndrome，TS）是一種起病于兒童期，以突發(fā)性、不自主運(yùn)動(dòng)及聲帶抽動(dòng)為主要癥狀的發(fā)育性神經(jīng)精神疾?。?］。多數(shù)患者在2～15 歲起病，部分患者常伴有注意缺陷與多動(dòng)障礙、強(qiáng)迫癥、沖動(dòng)行為以及學(xué)習(xí)障礙等不同程度的癥狀。多數(shù)患者可于青春期自行緩解，少數(shù)逐步加重，其學(xué)習(xí)、社交及生活受到影響。病理生理學(xué)研究［2-4］表明腦內(nèi)多巴胺及5-羥色胺之間作用失調(diào)是TS 患者發(fā)病的主要原因，其可能存在額葉-紋狀體-丘腦（frontalstriato-thalamo，F(xiàn)ST）環(huán)路的結(jié)構(gòu)和功能異常。既往基于感興趣區(qū)及體素的結(jié)構(gòu)像研究結(jié)果顯示TS 患者可出現(xiàn)基底節(jié)體積縮?。?］、前額葉皮質(zhì)厚度或感覺運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)變?。?-7］等變化，F(xiàn)ST 環(huán)路異常的直接證據(jù)尚不明確。臨床上多依據(jù)病史、癥狀及量表進(jìn)行TS 診斷評(píng)估，存在一定的主觀評(píng)分問題。本研究采用基于表面的形態(tài)學(xué)測(cè)量方法（surface-based morphometry，SBM），探討TS患者全腦腦灰質(zhì)體積及皮質(zhì)厚度的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與YGTSS總分的關(guān)系。

方 法

1. 臨床資料

回顧性分析2019年1月—2021年6月在湖南省兒童醫(yī)院就診的TS 患者16 例。TS 入組標(biāo)準(zhǔn)：①符合TS 診斷標(biāo)準(zhǔn)；②無精神類藥物使用史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①神經(jīng)系統(tǒng)器質(zhì)性疾病；②服用已知對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生作用藥物者；③已知精神障礙性疾病史；④MRI掃描禁忌證；⑤MRI 圖像差，不能進(jìn)行分析者。TS患者年齡為5～14 歲（男性12 名，平均年齡7.75 歲）。TS 患者癥狀的嚴(yán)重程度通過耶魯綜合抽動(dòng)癥狀量表（Yale global tic severity scale，YGTSS） 進(jìn)行評(píng)估。選取年齡、性別與之匹配的16 名正常兒童（男性12名，平均年齡7.81歲）作為對(duì)照組。所有受試者家屬均簽署檢查知情同意書，該項(xiàng)研究得到湖南省兒童醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理號(hào)：HCHLL-2018-60）。所有受試者進(jìn)行磁共振檢查期間均未服用鎮(zhèn)靜藥物。

2. 檢查方法

所有受試者均采用德國西門子3.0 T Skyra磁共振掃描儀（8 通道頭部線圈）進(jìn)行掃描。囑受試者在圖像采集過程中閉眼、平靜呼吸，而后行常規(guī)磁共振序列掃描以排除顱內(nèi)器質(zhì)性病變。具體掃描參數(shù)如下。①T2WI 軸 位：TR=2 230 ms，TE=108 ms，矩 陣=256×256，F(xiàn)OV=240 mm×240 mm，層厚=4 mm。②T1WI 軸位：TR=800 ms，TE=15 ms，層厚=4 mm，F(xiàn)OV=240 mm×240 mm。③T2-FLAIR：TR=8 000 ms，TE=102 ms，層厚=4 mm，矩陣=256×256，反轉(zhuǎn)時(shí)間=2 369 ms，F(xiàn)OV=240 mm×240 mm。最后行全腦T1 薄層結(jié)構(gòu)像：TR=2 300 ms，TE=2.33 ms，層厚=1 mm，F(xiàn)OV=240 mm×240 mm。

3. 圖像后處理分析

所有數(shù)據(jù)采集后經(jīng)檢查技師進(jìn)行一次圖像質(zhì)量控制，符合影像診斷標(biāo)準(zhǔn)者傳入后處理服務(wù)器。應(yīng)用基于SPM12具有高重復(fù)性（R2=0.986）的Computational Anatomy Toolbox（CAT12）工具箱（http：//dbm.neuro.uni-jena.de/cat12/）對(duì)腦結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化預(yù)處理：①將原始DICOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Nifti格式，同時(shí)進(jìn)行二次質(zhì)量控制；②將對(duì)照組根據(jù)DARTEL工具箱創(chuàng)建模板［8］；③所有數(shù)據(jù)根據(jù)CAT12流程配準(zhǔn)、灰白質(zhì)體積分割以及皮質(zhì)厚度估計(jì)；④再次檢查后處理圖像質(zhì)量，對(duì)灰質(zhì)體積采用8 mm平滑核，對(duì)皮質(zhì)厚度采用15 mm平滑核以提高信噪比。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)TS 組及對(duì)照組采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較年齡差異，用卡方檢驗(yàn)比較性別差異。將TS 組及正常對(duì)照組灰質(zhì)體積及皮質(zhì)厚度應(yīng)用CAT12 統(tǒng)計(jì)模型估計(jì)，組間比較應(yīng)用兩樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05（FDR 校正）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的部位。將通過以上灰質(zhì)體積及皮質(zhì)厚度分析發(fā)現(xiàn)的異常區(qū)域?yàn)楦信d趣區(qū)，使用SPSS25.0 分析其與YGTSS 評(píng)分總分的相關(guān)性。P＜0.05被認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1. 臨床資料分析

TS 組YGTSS 評(píng)分為（35.81±6.59）分。TS 組與對(duì)照組間的男女性別比、年齡差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。TS組與對(duì)照組間的全腦體積、灰質(zhì)體積和白質(zhì)體積差異也均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。

表1 TS組與正常對(duì)照組臨床資料、全腦體積以及灰白質(zhì)體積比較

2. 組間灰質(zhì)體積比較

與對(duì)照組相比，TS 組的右側(cè)額中回、額上回及顳下回灰質(zhì)體積減少，組間比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。詳見圖1和表2。

表2 TS組較對(duì)照組灰質(zhì)體積減小的腦區(qū)

3. 組間皮質(zhì)厚度的比較

TS組雙側(cè)額上回、額中回、額下回、頂下回，左側(cè)島葉、海馬旁回，右側(cè)顳下回、扣帶回、頂上回及中央前回多個(gè)腦區(qū)皮質(zhì)厚度較對(duì)照組變薄，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；余腦區(qū)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。詳見表3和圖2。

表3 TS組較對(duì)照組皮質(zhì)厚度變薄的腦區(qū)

4. 差異腦區(qū)灰質(zhì)體積及皮質(zhì)厚度與YGTSS 評(píng)分總分的相關(guān)性分析

右側(cè)額中回灰質(zhì)體積與YGTSS 評(píng)分呈中度負(fù)相關(guān)（r=-0.531），右側(cè)中央前回皮質(zhì)厚度與YGTSS 評(píng)分呈中度負(fù)相關(guān)（r=-0.521），余腦區(qū)與YGTSS 總分無明顯相關(guān)。詳見表4。

表4 差異腦區(qū)灰質(zhì)體積及皮質(zhì)厚度與YGTSS評(píng)分的Pearson相關(guān)分析

討 論

TS 通常表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)部位肌肉抽動(dòng)和發(fā)聲抽動(dòng)，這種癥狀通常是不自主、反復(fù)而快速的，并與皮質(zhì)-紋狀體-丘腦-皮質(zhì)腦回路內(nèi)興奮性信號(hào)和抑制性信號(hào)平衡的改變有關(guān)［9］。國內(nèi)外研究［2，6-7，10］多局限于感興趣區(qū)腦灰質(zhì)或皮質(zhì)厚度的研究，較少進(jìn)行全腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)多維度的定量分析。本研究納入了臨床首診為TS 且未接受藥物治療的患者，復(fù)現(xiàn)了其全腦灰質(zhì)體積及皮質(zhì)厚度特點(diǎn)，即以額葉為主的多腦區(qū)灰質(zhì)體積減少及皮質(zhì)厚度變薄；且右側(cè)額中回體積及右側(cè)中央前回皮質(zhì)厚度與YGTSS量表總分呈負(fù)相關(guān)。

與對(duì)照組相比，TS 組中右側(cè)額中回、額上回及顳下回多個(gè)腦區(qū)灰質(zhì)體積較對(duì)照組縮小，未發(fā)現(xiàn)深部核團(tuán)體積組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與Wittfoth 等［6］的研究結(jié)果相似。額葉在高級(jí)認(rèn)知及自主行為中扮演重要角色，當(dāng)額葉功能減退時(shí)，患者明白如何對(duì)特定情境做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，但在實(shí)際生活中卻做出不當(dāng)反應(yīng)或者出現(xiàn)無根據(jù)的、過度的表達(dá)。這可能是TS 患者出現(xiàn)癥狀的原因之一。不同的是本研究發(fā)現(xiàn)右側(cè)顳下回亦較對(duì)照組腦灰質(zhì)體積縮小，這表明TS 患者受影響灰質(zhì)體積以額葉為主而不局限于額葉。

在TS 兒童大腦中同樣發(fā)現(xiàn)了廣泛的灰質(zhì)皮質(zhì)變薄，即雙側(cè)額上回、額中回、額下回、頂下回，左側(cè)島葉、海馬旁回，右側(cè)顳下回、扣帶回、頂上回及中央前回多個(gè)腦區(qū)皮質(zhì)厚度較對(duì)照組變薄，以雙側(cè)額葉、頂葉、顳葉為主。皮質(zhì)厚度受神經(jīng)元排列和密度的影響，是腦發(fā)育異常的定量指標(biāo)之一［11］。額-扣帶-頂認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)的核心腦區(qū)主要由島葉、額下回及頂葉皮質(zhì)構(gòu)成，同時(shí)其也是FST環(huán)路成分，是個(gè)體通過識(shí)別內(nèi)在目標(biāo)進(jìn)行操作和處理相關(guān)信息、做出反饋行為的神經(jīng)基礎(chǔ)。海馬旁回、扣帶回作為海馬環(huán)路及Papez 環(huán)路的重要組成部分，其皮質(zhì)厚度變薄可能會(huì)引起通過邊緣系統(tǒng)環(huán)路與FST環(huán)路交叉的功能障礙而影響腦網(wǎng)絡(luò)。這些區(qū)域在控制顏面部、喉咽部肌肉運(yùn)動(dòng)及發(fā)聲中起著重要作用［3］，可引起TS 患者出現(xiàn)顏面部不自主抽動(dòng)及異常發(fā)聲。以上結(jié)果與廖怡等［10］結(jié)果相似，不同的是本研究結(jié)果顯示部分顳葉腦區(qū)皮質(zhì)變薄。其具體意義未明，是否為TS患者特異性改變還需要更大樣本的研究來驗(yàn)證。

此外，右側(cè)額中回灰質(zhì)體積及右側(cè)中央前回皮質(zhì)厚度與YGTSS 量表評(píng)分總分均呈負(fù)相關(guān)（r=-0.531、r=-0.521）。額中回主要參與注意、工作記憶及語言相關(guān)的加工，通過上縱束連接頂下回、顳葉、枕外側(cè)部分皮質(zhì)及下前枕束連接舌回和楔葉參與大腦重要活動(dòng)；中央前回通過皮質(zhì)脊髓束及皮質(zhì)延髓束將信息下傳，是人體重要的運(yùn)動(dòng)中樞。其作為FST環(huán)路的重要組成部分，反映了額中回體積變小及中央前回皮質(zhì)變薄是TS癥狀嚴(yán)重程度的相關(guān)腦區(qū)。

本研究尚未納入相關(guān)腦區(qū)溝回指數(shù)進(jìn)行分析，此為不足之一。且本研究中部分患者首治時(shí)間較短，尚不足以納入縱向研究范疇，在后續(xù)研究中將繼續(xù)擴(kuò)大樣本量及縱向追蹤。

綜上，TS 兒童患者多個(gè)腦區(qū)灰質(zhì)體積較對(duì)照組變小、皮質(zhì)厚度變薄，右側(cè)額中回體積及中央前回皮質(zhì)厚度與運(yùn)動(dòng)性抽動(dòng)評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，揭示了兒童TS相關(guān)FST環(huán)路的影像學(xué)特征。