運用VBM法研究創傷后應激障礙患者在腦結構上的動態變化

李浩浩 薛瑾艷 胡敏

[摘要] 目的 探討經歷車禍以及目睹車禍創傷性事件后出現創傷后應激障礙（PTSD）患者腦內結構形態學的動態改變。 方法 選取2019年1—12月在新疆維吾爾自治區石河子市公路上經歷車禍交通事故就診于石河子大學醫學院第一附屬醫院及新疆維吾爾自治區石河子市人民醫院患者40例。其中經歷車禍所致PTSD患者17例作為PTSD組和經歷車禍但未發生PTSD患者23例作為非PTSD組。采用基于體素的形態學測量方法（VBM）對兩組腦圖像進行后處理，比較PTSD組與非PTSD組在創傷事件1周、2個月時在腦結構上的變化，比較PTSD組、非PTSD組第1次功能性磁共振成像（fMRI）與第2次fMRI在腦結構上的變化。 結果 在車禍創傷事件1周時PTSD組與非PTSD組的fMRI檢查中腦結構未見異常，在創傷事件后2個月時PTSD組較非PTSD組右側前額葉體積變?。≒ < 0.01，GRF校正）。非PTSD組在創傷事件后2個月較1周時的fMRI檢查中腦結構檢查未見異常;PTSD組在創傷事件后2個月較第1周左側中央溝蓋及前扣帶回體積縮?。≒ < 0.01，GRF校正）。 結論 PTSD患者右側前額葉、前扣帶回及中央溝蓋等結構發生改變，可能是導致PTSD發病的重要因素，同時根據上述腦結構是否改變有助于PTSD的早期診斷。

[關鍵詞] 創傷后應激障礙;功能性磁共振;腦結構;動態變化

[中圖分類號] R749.5? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）10（b）-0013-04

[Abstract] Objective To investigate the dynamic changes in brain structure morphology of patients with post-traumatic stress disorder （PTSD） after experiencing or witnessing a traumatic accident such as car accident. Methods From January to December 2019， a total of 40 patients who experienced traffic accidents such as car accident on roads in Shihezi， Xinjiang Uygur Autonomous Region were selected and admitted to the First Affiliated Hospital， School of Medicine， Shihezi University and the Municipal People′s Hospital of Shihezi， Xinjiang Uygur Autonomous Region. Among them， 17 cases of the patients who experienced a car accident developed PTSD were treated as PTSD group and 23 cases of the patients who experienced a car accident but did not develop PTSD were treated as non-PTSD group. Voxel-based morphological measurement method （VBM） was used to post-process the brain images of the two groups. The brain structure changes in the PTSD group and the non-PTSD group at one week and two months of the traumatic event were compared. The brain structure changes of the first functional magnetic resonance imaging （fMRI） and the second fMRI were compared between the PTSD group and the non-PTSD group. Results No abnormalities were found in brain structure during fMRI examinations of the PTSD group and non-PTSD group at one week of the traumatic event. At two months after the traumatic event， the PTSD group had a smaller volume of the right prefrontal lobe than the non-PTSD group （P < 0.01， GRF adjusted）. No abnormalities were found in the brain structure of the non-PTSD group during fMRI examinations at two months after the traumatic event compared with one week. In the PTSD group， the volume of left central sulcus and anterior cingulate gyrus decreased at two months after the traumatic event compared with that at one week. （P < 0.01， GRF adjusted）. Conclusion Structural changes in the right frontal lobe， anterior cingulate gyrus， and central sulcus of PTSD patients may be important factors leading to the pathogenesis of PTSD. At the same time， based on whether these changes in brain structure as above may help in the early diagnosis of PTSD.

[Key words] Post-traumatic stress disorder; Functional magnetic resonance; Brain structure; Dynamic change

創傷后應激障礙（post-traumatic stress disorder，PTSD）是指個體由異乎尋常的威脅性或災難性心理創傷導致延遲出現和長期持續的精神障礙，是一種慢性精神疾病[1]。隨著社會的發展，私家車不斷增多，交通事故逐年增加，由交通事故最終導致PTSD的人數不斷增多，因此有效避免或減少車禍后引發PTSD有重要意義。既往對PTSD腦部研究發現其島葉、前扣帶回、杏仁核、海馬及前額葉皮層等腦結構和功能發生改變[2-6]。既往的研究多以橫向研究為主，本實驗研究PTSD患者在創傷暴露后1周、2個月時腦結構的改變，觀察其腦結構變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1—12月在石河子市公路上經歷車禍交通事故就診于石河子大學醫學院第一附屬醫院及新疆維吾爾自治區石河子市人民醫院的患者40例，根據是否發生PTSD分成PTSD組17例，非PTSD組23例。對于PTSD的診斷由兩名及以上精神科主治醫師進行評定，遂跟蹤隨訪2個月，采用創傷后應激障礙檢查表第五版（the PTSD checklist for DSM-5，PCL-5），以總分≥33分為陽性標準。本研究通過石河子大學醫學院第一附屬醫院倫理委員會審批，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。所有PTSD患者診斷明確后并行功能性磁共振成像（fMRI）后由本組其他研究人員進行干預治療。

納入標準：①受試者或監護人知情同意，愿意接受訪談并完善fMRI檢查;②年齡18～65歲，性別不限;③右利手患者。

排除標準：①創傷事故發生時有昏迷情況，不能回憶事故場景;②事故發生前有精神疾病者及具有精神疾病的陽性家族史者;③有腦器質性病變及嚴重軀體性疾病病史者;④有酒精依賴史或藥物（物質）濫用;⑤有MRI禁忌者。

1.2 MRI采集

在新疆石河子大學醫學院第一附屬醫院核磁共振室完成MRI采集，使用機型為美國GE公司生產的GEDiscovery MR750 3.0 T超導磁共振全身掃描儀和標準頭線圈。對患者均進行相同參數的磁共振掃描，主要采用T1結構像和梯度回波-回波成像序列（gradient echo，echo planar imaging，GRE-EPI）序列。T1結構像掃描參數如下：TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，翻轉角12°，視野256×256 mm2，矩陣256×256，層厚1.0 mm，層數148層，掃描時間 4 min 20 s。GRE-EPI序列掃描參數如下：TR=2000 ms，TE=30 ms，矩陣64×64，翻轉角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。

1.3 統計學方法

基于MATLAB平臺使用SPM8和基于體素的形態學測量方法（VBM）8對結構像數據進行處理。使用DPABI 4.0對影像結果進行統計分析，對創傷事件2個月PTSD組和非PTSD組進行雙樣本t檢驗，GRF矯正（voxel p = 0.01，cluster p = 0.05）;對PTSD組內的前后兩次VBM進行配對t檢驗，GRF矯正（voxel p = 0.01，cluster p = 0.05）。

采用SPSS 23.0統計學軟件對所得數據進行分析，計量資料采用均數±標準差（x±s）表示，比較采用兩樣本t檢驗，計數資料采用例數或百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。相關性分析采用Pearson相關分析。以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較

兩組在性別、年齡、文化程度方面比較，差異無統計學意義（P > 0.05），具有可比性。見表1。

2.2 兩組在1個月時與2個月時PCL-5量表得分比較

1、2個月時，PTSD組PCL-5量表得分高于非PTSD組，差異有統計學意義（P < 0.05）。見表2。

2.3 車禍創傷事件2個月時PTSD組和非PTSD組腦體積上比較

與非PTSD組比較，車禍創傷事件2個月時PTSD組大腦右側前額葉體積縮?。≒ < 0.01，GRF校正），余腦區未見異常。腦區（AAL）前額葉半球右側峰值MNI坐標x軸為18、y軸為51、z軸為-3，體素數量為571，峰點T值為-4.9351。峰值MNI可表示在差異有統計學意義的腦區存在最大體素的位置。見圖1。

2.4 經歷車禍創傷事件后1周與2個月PTSD組腦體積的前后比較

PTSD組在創傷事件后2個月較1周時檢查在左側中央溝蓋、扣帶回體積縮?。≒ < 0.01，GRF校正），余腦區未見異常。見圖2、表3。

2.5 兩組fMRI檢查中腦結構比較

在車禍創傷事件1周時PTSD組與非PTSD組的fMRI檢查中腦結構未見異常，非PTSD組在創傷事件后2個月較1周時的fMRI檢查中腦結構未見異常。

2.6 PTSD組腦結構的改變與PCL-5之間的相關性分析

3 討論

VBM是將人腦作為一個整體進行研究，可分傳統的VBM及優化的VBM，傳統的VBM法主要檢測兩組人腦結構中腦灰質和腦白質的密度差異，不能計算出實驗組與對照組人群腦灰質和腦白質體積上的差異，而優化后的VBM則克服了這個缺點。優化后的VBM可以客觀且無偏倚地評估全腦的變化情況[7]。既往關于PTSD的神經影像學研究，多在創傷暴露后數周、數月、甚至數年[8]。而孫雅文等[9]在事故發生后第2天對人群進行影像學檢查，并推測PTSD患者前扣帶回、額葉、顳葉、島葉及中腦等灰質容積下降在創傷暴露前已經存在。然而本研究顯示PTSD組在創傷后1周時腦部結構未發現改變，創傷后2個月時PTSD患者右側前額葉體積有所減少，故此本研究推測PTSD患者腦結構的改變是在創傷暴露后發生的。同時PTSD患者在1周與2個月時在中央鉤蓋及前扣帶回的體積上發生改變。

正常的前額葉可以對杏仁核起到抑制作用[10]，而杏仁核是抑制習得性恐懼的腦功能區[11].，由于PTSD患者前額葉損傷，繼而對杏仁核抑制作用減弱，杏仁核的病理活動增強，從而使PTSD患者痛苦記憶不斷闖入導致恐懼情緒?？謶智楦械恼{節異常是導致PTSD的發病機制之一[12]，所以PTSD患者存在前額葉-杏仁核神經環路的功能失調，杏仁核以及前扣帶回的灰質容積下降可能與此有關[3，13]。

有學者發現，內側前額葉與大腦的情緒調節有關，PTSD患者的內側前額葉存在結構和功能異常[14-15]，Britton等[16]采用PET技術對16例戰爭后PTSD患者進行研究，個體在對創傷事件回想時，影像學提示內側前額葉激活降低。有研究發現[17]，杏仁核和額中均受到不同程度的損傷，其損傷程度與臨床癥狀呈正比。推測杏仁核和額中回腦區（本研究顯示為右側前額葉其包含額中回）結構受損可能是PTSD患者情感和記憶功能紊亂的結構基礎。同時中央溝蓋受損情況與消極觀念呈正比，可能參與PTSD的形成[18]。

扣帶回前部（anterior cingulate cortex，ACC）和后部（posterior cingulate）是邊緣系統功能及形態結構不同的兩個區域。既往的研究發現ACC在認知功能上起到重要作用，而且在情緒功能上亦有作用[19]，ACC功能連接異?？赡軐е虑榫w低落[20]。根據功能，其在解剖上被分為前部和后部、背部和腹部[21]。有相關研究發現[22]，經歷重大創傷事件后最終發展為PTSD的患者前扣帶回較正常對照組血流量相比明顯降低，PTSD患者對創傷事件的痛苦回憶、警惕性增加、敏感多疑、學習能力以及執行能力下降，ACC的認知功能和情緒功能損害可能有聯系。本研究顯示，PTSD組前扣帶回上發生改變，非PTSD組未見異常，所以推測，前扣帶回、右側前額葉及中央溝蓋等這些與情緒控制、調節及記憶功能相關的腦結構改變可能是發生PTSD癥狀的危險因素之一。本研究還顯示，PTSD患者右側前額葉的損傷程度與PCL-5得分呈正相關，說明右側前額葉體積改變程度越大其PCL-5得分越高，創傷后應激障礙越嚴重。

PTSD患者腦功能區在海馬、杏仁核、島葉等發生改變，但本研究并未發現異常，猜測可能與創傷事件的類型不同有關，而且本研究的樣本量較少，對PTSD特定腦區結構改變的研究還需進一步的大樣本研究。

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（收稿日期：2020-02-24）