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精神分裂症影像学研究进展

发布人:系统管理员 发布日期:2007/3/29 来源:本站 浏览:次 字号:

       精神分裂症是常见的、日趋增多的脑部疾患,由于医学新技术的发展,其病因和发病机制正逐渐为人类所了解。随着影像学设备和计算机软件技术的进步,精神分裂症这扇神秘之门正向人们敞开,本文就其影像学研究进展作以综述。
过去半个多世纪,影像学的出现和飞速发展为临床研究脑神经疾患的各种假说提供了越来越多的证据,尤其在精神科领域,脑影像学从早期脑解剖结构的研究到病理生理方面乃至脑功能影像学方向的探索,诸如精神分裂症、阿尔茨海默病、抑郁症等精神科领域开拓更广泛的空间。

一、基本概念
      
精神分裂症:是一种常见的、慢性的,病因和发展机制仍不十分明确的脑功能退化的疾病,临床表现主要为精神分裂症三组综合征:阳性症状、阴性症状和瓦解症状。阳性症状:表现为妄想、幻想和思维方式障碍。妄想在性质上最常见的是偏执、猜疑和荒谬离奇,但也有些患者体验到夸大、抑郁、躁狂、疑病和触觉妄想;幻想在性质上以幻听最常见,可来自脑内或脑外。阴性症状:表现最明显的情感淡漠、意志缺乏、动机缺乏、疲乏和快感缺乏,阴性症状常常贯穿整个疾病。瓦解症状:在历史上称为青春期痴呆,包括思维不连贯、联想松弛、不适常情感、思维内容贫乏。思维障碍主要是内容障碍,包括妄想和思维形式障碍,联想松弛和思维内容贫乏。
       多巴胺假说:是精神分裂症最受广泛传承的理论之一。精神分裂症是由于神经递质-多巴胺(DA)在脑部活性过度所致,其存在于脑伏膈核、终纹侧膈核嗅结节。该假说的理论基础来源于:长期服用D-苯病胺激动剂会导致类似精神分裂症偏执狂的精神症状;抗精神病药物可以通过封闭和减少受体而减低DA活性;DA导致精神分裂症最有利的证据是氯丙嗪,一种有效地抗精神病药物,它在体内可封闭DA的受体从而抑制D-安非他名对运动神经元的影响。
       精神发育假说:该假说认为精神分裂症的发病是由于大脑在发育成熟前的病理改变引起的。尸解也发现精神分裂症患者的脑部结构出现异常:边缘系统和颞叶结构减少,包括小脑扁桃体、海马和旁海马回、内嗅皮层、内侧苍白球和海马趾区域。与正常对照相比,精神分裂症患者的脑组织减少了5%,两侧大脑半球的不对称和第2个三周时胚胎脑发育异常,并通过测量侧裂隙长度和枕叶宽度得到证实;另外,胼胝体老化可能也是其改变之一。但是,以上变化不是精神分裂症患者的特征改变。
       家系研究:可以回答有关人类现象遗传性的三个关键问题:是否在血缘亲属的发病率更高;是否在血缘亲属中存在其他有关的遗传现象;是否能够找到特定的遗传模式。来自欧洲的家系研究数据显示,精神分裂症父母患病率为5.6%,同胞患病率为10.1%,子女患病率为12.8%,精神分裂症患者所有一级亲属患病率明显增加[1]。

二、精神分裂症的影像学研究进展

       随着影像学新技术的发展,对于脑组织解剖结构、脑功能改变及代谢情况的准确显示已经成为现实,将影像学更广泛的应用于精神分裂的研究已经成为当今精神病学和影像学共同瞩目的焦点。

       1. 经颅多普勒超声检查(transcranial Doppler spnography,TCD)TCD用于测量椎基底动脉环血管的血流速度和血流量等生理参数,由于精神分裂症极少累及颅内血管,故TCD对于精神分裂症的研究受到限制。但最近的一项研究采用TCD和正电子发射体层摄影(positron emission tomography,PET)结合的检查技术fTCD-PET[2],示踪剂用H215O,结果发现精神分裂症患者在接受测试作业时颞侧血流量的增加明显低于正常健康组(P < 0.01)。
       2. 单光子发射计算机体层摄影(single photon emission computed tomography,SPECT)SPECT是放射示踪物理影像的一种,利用某些可以通过血脑屏障而被脑细胞摄取放射性核素标记的化合物,显示脑血流的灌注情况或者脑局部血流(rCBF)的变化,进而反映脑功能的局部改变。SPECT研究精神分裂症的理论依据是基于多巴胺假说,测定纹状体多巴胺D2受体水平和多巴胺突触前递质及突触间递质水平。Wong等[3]用125I标记的受体亲和力研究发现,精神分裂症患者中纹状体区放射性异常浓聚。Laruelle等[4]发现基础的D2受体结合力和用123I β-CIT测定的纹状体多巴胺转运蛋白(DAT)水平在未用药的精神分裂症患者组和健康组之间无显著差异;相反,苯丙胺诱导后患者组123I示踪的多巴胺释放明显高于健康组,并且纹状体区活性的增加与精神分裂症阳性症状成正相关。额叶的SPECT rCBF显示,正常人进行威斯康星积分测试(WCST)时额叶灌注异常增多,但是精神分裂症患者仅在左侧额前叶出现灌注稍增加现象[5], 99mTc高分辨力SPECT显示精神分裂症患者妄想和左侧颞叶活动多度明显相关[6]。
       3. 正电子发射体层摄影(positron emission tomography,PET)
PET是近年最新出现的一种放射示踪物理影像技术,通过放射性核素标记的体内代谢物前体,最常用15O测量脑血流及氧代谢;11C测D2受体及苯二氮类受体;用18F测神经节前机能和糖代谢等。PET被认为是研究神经递质和受体的有效手段。Higashima的研究小组[7]发现在静息状态下,PET显示精神分裂症患者颞叶和顶叶的rCBF增高,额叶灌注未见明显异常,而当完成听觉辨别作业时,患者额叶灌注发生降低,但是病变组中没有出现对照组的左右半球脑血流灌注的不对称现象。Liddle等[8]提出精神分裂症患者脑影像学的异常并非与疾病本身而是与症状相关,他们分析PET表现与精神分裂症阳性、阴性和瓦解症状评分关系,结果发现阴性症状认知功能与前额叶皮层区的血流量明显负相关,尤其以左侧对比更明显;阳性症状与左颞叶和额叶区域成正相关,而与右半球大多数区域血流负相关;瓦解症状与前额叶皮质区的血流关系复杂。
PET的临床应用,使精神病学对精神分裂症的分类有了进一步的研究,它得到三种精神分裂症症状的特点:精神运动贫乏(阴性症状),表现为左顶皮质和前部皮质的血流减少,而尾状核的血流增多;现实歪曲(阳性症状),表现为中部颞侧皮质增多,扣带回后部和左侧叶的血流减少;组织紊乱综合征,表现为右侧扣带回前部的血流增多,扣带回后部核左侧叶的血流减少。左颞叶血流增加导致阳性症状的出现;双侧前部供血不足导致阴性症状出现。另外,PET还将听幻觉的病灶定位在皮质下的丘脑、纹状体、边缘系统核其周围的神经核中。有幻觉的精神分裂症患者(即使是幻觉没有出现时)血流特点,与没有幻觉的正常人差异很大[9,10]。
       作为影像核医学两种重要的检查工具,SPECT和PET在精神分裂症领域的应用较广泛,但其空间分辨力相对较低,而且部分患者对“核”的疑虑,相对限制了它们的实际应用。
       4. 常规磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)
Rubia[11]用常规MRI阐述了额叶灰质在精神分裂症患者发病过程中的作用,患者额叶灰质量减少,且无性别差异,这种改变与症状的严重程度无关,却与患者认知功能的损害有关。因为灰质的发育在妊娠后期较为明显,该结论十分支持精神发育学说。另一项MRI精神分裂症额叶的研究发现,患者前额叶灰质减少,以前额叶背外测区的灰质量减少明显,而背侧区灰质减少仅在男性患者中出现,眶区灰质减少仅出现在女性患者,充分提示额叶灰质与该病症及性别间的相关性;同时眶区灰质减少与病前女性患者社会功能较差、阴性症状严重和抑郁症有关,前额叶背侧皮层同抽象思维和在进行注意作业中的表现相关。常规MRI图像上精神分裂症患者小脑前蚓部小,减小同颞叶功能密切相关,提示小脑可能与某种神经通路有关,该通路结构和功能的异常引起认知性辨距障碍[12]。
       5. 磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)
       MRS利用不同化合物中的氢质子不同的共振频率来检测正常组织和病变组织的代谢产物,脑部MRS检查通过对脑内一些化合物成分的研究,反映脑内病变生化代谢的异常,是磁共振技术的重要突破,以1H-MRS应用较为广泛。N-乙酰天门冬氨酸信号包括N-乙酰包含颗粒,其主要成分是中性氨基酸(neutral amino acid,NAA),后者位于神经元内,随着神经的发育,NAA在脑内水平增加,发生NAA丢失是神经退化的标志。Bertolino等[13]对12例精神分裂症患者与12例健康志愿者MRS对比分析,全部患者海马和背外侧前额皮质层NAA/Cr和NAA/Cho均减少,而在其他脑区NAA比率无明显差异。儿童期精神分裂症患者家系研究发现,患病组一级亲属扣带前回NAA/Cho的比率下降。NAA作为神经元密度和活动性的一个功能性指标,它的缺失是神经退化的标志,与尸解报道的精神分裂症神经元及神经纤维网的缺失一致。MRS从生化代谢水平研究精神分裂症的脑改变,证实病变发生后神经代谢的异常。
       6. 磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)
       DTI是利用组织中水分子扩散运动存在的各向异性来探测微观结构的成像方法,是通过观察随机扩散梯度脉冲方向改变而发生波动的扩散值大小来标记和描绘分子的扩散各向异性,尤其对于脑白质纤维原发性或继发性病变,DTI日益显露出其无法媲美的作用。Kubicki等[14]提出,传统MRI很难证实脑白质纤维完整性的缺失,DTI可以实现这种观察需要,15例慢性精神分裂症患者与18名健康者对照发现,病变组颞叶连接区白质纤维明显缺乏正常的白质不对称结构,即左侧额颞叶连接区白质各向异性(fractional anisotropy,FA)优于对侧;对精神分裂症患者胼胝体改变的研究,Foong等[15]发现患者胼胝体压部扩散率显著提高,FA值较正常人低。至于患者脑回的DTI研究,Sun等[16]观察发现,精神分裂患者扣带前回的FA值明显低于健康对照组,而其他脑回的改变部存在显著差异。可以说,DTI对于精神分裂症的诊断和预后评价具有较为重要的意义。
       7. 功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)
       fMRI是广义功能磁共振的一种,其检测原理是接受刺激时脑相关区域血流量增多,血红蛋白增加(40% ~ 60%),毛细血管静脉侧血氧饱和度增加、去氧血红蛋白的浓度减低,fMRI将这种脑血氧水平依赖(BOLD)改变转化成像,目前国外学者也多用这种方式研究精神分裂症的神经表现。
       fMRI将脑神经的活动视觉化,把刺激作用的脑反应影像化,对正常人或患者的言语、记忆有结构展示和功能定位的作用。Stevens等[17]研究精神分裂症患者听觉词语和语言工作记忆测试时大脑皮质的功能状态,患者执行WSPT作业时,fMRI检测到额叶皮层、颞叶、顶叶的活动性增强,执行TSPT(tone sevial position task,TSPT)作业时病变组活动减低扩展到中线区,执行了两项作业时尚可扩展到前运动区和上颞叶区。结果证明患者下额叶皮层血流动力学异常是词语工作记忆缺陷的基础。精神分裂症事件相关fMRI研究证实,前上颞回、顶上、顶下叶活动性增强,扣带前回、后回、丘脑和左外额皮层的活动性增强,结论与事件相关电位单眼刺激异常的过程的证据一致,而且提供了更加详细的定位。有关听幻觉大脑活动的fMRI研究中,结果发现在外界精神分裂症患者幻听的确刺激了皮层听觉中枢,但这与真正的外界声音刺激是不同的,正常人脑内产生的听觉并不能刺激皮质的听觉中枢。也有研究发现首发精神分裂症患者额叶灰质明显减小[18,19]。上述fMRI研究充分体现了功能性脑影像较之结构性影像更为优越。
       目前,包括我国在内的发展中国家在该领域涉及较少,而西方国家已将PET和fMRI用于精神疾病的研究,并在精神分裂症研究中取得了初步成果。所以,影像学的发展对探讨精神分裂症的发病机理和病理生理过程具有巨大的推动作用。

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