曹龙龙，梁胜祥，郭明娟，吴大伟，聂彬彬

(1.天津市安定医院，天津 300222；2.福建中医药大学康复医学院，福建 福州 350122；3.福建省康复技术重点实验室，福建 福州 350122；4.福建康复产业研究院技术创新平台，福建 福州 350122；5.中国科学院高能物理研究所，北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心，北京 100049；6.中国科学院大学，核科学与技术学院，北京 100049

双相情感障碍(Bipolar disorder，BD)是一种慢性的严重精神障碍，是世界范围内主要致残疾病之一[1]。BD会降低患者生活质量，加重社会负担[2]。关于弥散张量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)的研究显示，白质异常可能在BD的发病机制中发挥重要作用[3]。部分各向异性分数(fractional anisotropy，FA)可反映白质的总体完整性[4]，有研究显示，BD患者存在广泛性的脑区FA值降低[5]。探索BD-I型患者脑白质FA值变化可能有助于进一步揭示BD的病理生理学机制。Vederine等[6]研究表明，BD患者的FA值改变主要集中在两个区域，一个位于右侧海马旁回附近，另一个位于右侧扣带皮层前部和膝下扣带回附近。Emsell等[7]研究显示，BD患者的双侧扣带回、下纵束、左侧上纵束和胼胝体压部的FA值均降低。Barysheva等[8]研究发现，BD患者存在广泛性的FA值降低，包括胼胝体、皮质和丘脑相关纤维。Leow等[9]研究显示，BD患者胼胝体白质的整体性降低。Yip等[10]研究显示，BD-II型和未特定亚型BD患者的FA值广泛性降低。Wise等[11]研究发现，BD患者左侧扣带回及胼胝体膝部FA值降低。Repple等[12]研究显示，BD患者右侧皮质脊髓束、上纵束FA值降低。Dong等[13]研究显示，BD患者胼胝体膝部和后扣带回的FA值降低。

BD患者FA值降低可能是一种特质性异常。未服药青少年BD患者左侧额上回白质FA值降低，甚至在儿童BD患者中也存在这种改变[3]，Barnea-Goraly等[14]研究表明，儿童期BD患者穹窿、后扣带回、胼胝体、顶颞和放射冠FA值降低。未受影响的BD患者亲属FA值也存在降低，但降低程度小于患病亲属[5]。经锂盐治疗后，BD-I型患者胼胝体和左侧前部放射冠FA值增高[15]。

总结既往研究发现，FA值异常与BD密切相关，甚至在BD起病之前就存在。FA值异常可能是BD的特质性表现。但既往研究多关注BD患者额叶、前额叶和边缘系统等脑区的白质FA值，少有研究关注小脑区白质FA值的变化，然而小脑对于情绪调节有重要作用。且既往研究大多未对BD患者进行亚型区分，导致样本存在异质性，可能无法反映真实结果。本研究仅筛选BD-I型患者，采用基于体素的全脑分析方法(Voxel-based analysis，VBA)，比较BD-I型患者和健康对照组的白质FA值，探索BD-I型患者的脑白质完整性，进一步研究BD-I型的发病机制。

1 对象与方法

1.1 对象

1.2 磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)扫描

本研究MRI扫描工作均在中南大学湘雅二医院完成。用荷兰飞利浦3.0T磁共振成像系统采集功能磁共振数据。使用标准的头线圈完成扫描，于轴向位采集每位受试者的DTI结构图像。MRI扫描具体参数如下：重复时间(TR)=6590 ms，回波时间(TE)=70 ms，平均次数(NEX)=2，翻转角=90°，层厚=2.5 mm，层间距=0 mm，层数=60，矩阵(Matrix)=144×144，视野(FOV)=240 mm×240 mm，b值=1000 s/mm2，扩散敏感梯度方向32个。

1.3 图像和数据处理

首先用MRIcron软件将所有被试的MRI T1加权脑结构成像数据从DICOM格式转存为可分析的NIFTI格式；然后用FMRIB Software Library(FSL)对脑图像进行预处理，计算得到各被试的b=0图和FA图，利用SPM 12软件(Statistical parametric mapping 12，SPM12，http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)对FA图做进一步处理，主要包含以下步骤：①空间标准化，将所有被试的b=0图像配准到标准蒙特利尔(Montreal Neurological Institute，MNI)空间的T2模板上，并将得到的变换关系保存，然后应用于对应被试的FA图像，实现被试FA图像向MNI空间的标准化；②高斯平滑，使用半高宽为8mm的高斯核对空间标准化后的FA图进行高斯平滑，以降低噪声对结果的影响，同时使平滑后的数据符合正态分布。

使用SPM8对预处理后的数据进行逐像素统计分析，再基于广义线性模型(General linear modal，GLM)对平滑处理后的数据进行逐像素统计分析。对两组脑白质FA值存在差异的脑区，给出脑白质差异像素点的Talairach坐标值，确定BD-I型患者脑白质FA值异常的具体脑区。

1.4 统计方法

2 结 果

2.1 两组一般资料比较

共收集48例BD-I型患者和40名健康者的DTI数据，患者组数据残损1例，对照组数据残损7例。根据年龄、受教育年限及性别匹配，最终患者组22例、对照组24例纳入统计分析。患者组男性8例，女性14例；平均年龄(26.32±5.20)岁；平均受教育年限(12.43±2.04)年。对照组男性9例，女性15例；平均年龄(26.75±6.70)岁；平均受教育年限(12.96±2.66)年。

2.2 两组脑白质完整性比较

2.2.1 患者组FA值增高的脑区

与对照组比较，患者组FA值增高的脑区为右侧小脑后叶。见表1。

表1 BD-I型患者与对照组比较FA值增高的脑区

注：FA, 各向异性分数

2.2.2 患者组FA值降低的脑区

与对照组比较，患者组FA值降低的脑区包括左侧颞上回、小脑前叶、左侧岛叶和左侧尾状核。见表2。

表2 BD-I型患者与对照组比较FA值降低的脑区

注：FA, 各向异性分数

3 讨 论

白质异常是BD潜在的内表型标记物[7]，白质FA值的改变可反映白质微结构的改变[16]。本研究显示，与对照组比较，患者组有1个脑区的FA值增高，4个脑区的FA值降低，提示BD-I型患者白质完整性受损，脑区广泛性FA值降低，白质改变与BD-I型的发生和症状相关。

近年来多项研究显示，小脑在BD的发病机制中有重要作用。小脑通过小脑脚与大脑多个脑区相连接进而组成神经环路，参与前额叶-丘脑-小脑环路，并与认知和情感功能密切相关[17]。Mikita等[18]研究显示，抑郁症状与小脑血流量呈负相关。小脑的纤维束连接前额叶、皮层下结构及脑干结构并产生单胺类递质[19]。小脑和皮质小脑束之间的连接紊乱是导致情绪失调的主要神经生理学机制[19]。小脑前叶有初级感觉运动区，小脑后叶与基础脑桥和下丘脑核相连接，包含高级指令性行为相关的脑区[20]。小脑受损可诱发认知情感症状(情感失调)[20]。本研究显示，BD-I型患者右侧小脑后叶FA值增高，可能是因为小脑的情绪调节和认知功能失调，导致右侧小脑后叶的白质完整性代偿性升高。小脑前叶有初级感觉运动区，本研究中，小脑前叶FA值降低，提示BD-I型患者的小脑前叶白质整体性降低，这可能是引起患者认知功能和情绪调节功能受损的重要原因之一。

颞上回是位于颞叶上的大脑外侧沟与颞上沟之间的部分，其背侧面形成大脑外侧沟的下壁，其后部有2～3个斜向前外的小回，称为颞横回，也称海氏回，是听觉的皮质中枢。颞上回的外侧部(颞上沟区域)在情绪处理和社会认知过程中有重要作用[1]。颞上回是言语理解、交流的主要功能脑区，对社会认知也有重要作用，Chen等[21]研究显示，颞上回白质的改变可能会导致BD患者神经认知缺陷。本研究显示，BD-I型患者左侧颞上回FA值降低，提示左侧颞上回白质完整性受损，这可能是导致BD-I型患者认知功能受损的原因之一。

左侧岛叶和左侧尾状核均属于边缘系统，对情绪处理和生理功能调节有重要作用。脑岛是人类感知身体生理状态信息(即内感知)与情绪体验整合的主要脑区，还涉及面部的厌恶表情，可接受躯体生理状态的信息，然后产生主观体验。岛叶前部不仅参与评估负性情绪材料，并且在评估负性环境刺激过程中能整合体感信息[22]。本研究显示，BD-I型患者左侧岛叶和左侧尾状核FA值降低，提示左侧岛叶和左侧尾状核都存在白质完整性受损，这可能是导致BD-I型患者情绪感知和调节功能受损的原因之一。

综上所述，BD-I型患者白质完整性受损，脑区存在广泛的FA值降低，主要集中在边缘系统、颞叶和小脑脑区，额叶未发现显著变化。边缘系统、颞叶和小脑白质完整性受损可能与BD-I型的病理生理学机制有关。本研究存在一定局限性，首先，样本量较小，且没有完全排除药物的影响，进一步的研究拟选取未服药或者缓解期未服药的患者进行分析，探索BD-I型对患者白质完整性的影响。