・10・・论著・焦虑症患者精神病理机制的功能性磁共振成像初步研究李春波陈涤宇吴文源赵小虎杨振燕 [摘要】目的探索焦虑症患者精神病理的可能机制。方法20名受试对象,焦虑症组与正常对照组各10名。使用情绪词听觉刺激模式进行功能性磁共振成像实验。所得数据使用国际通用的统计参数图软件进行分析。结果(1)使用焦虑状态量表评定患者组与对照组对威胁性词语的反应,两组有显著差异;(2)中性情绪词与无词语状态交替实验显示,患者组不仅在相关听觉和语义处理脑区有活动,还扩展到前额叶皮层。威胁性词语与中性情绪词交替实验中,与健康人相比,患者组异常激活了颖叶,前额叶,特别是眶额皮层和扣带回。结论焦虑症患者颗叶和前额叶等功能区可能存在异常通路。[关键词】焦虑症 功能性磁共振成像情绪词精神病理A functional magnetic resonance imaging study on the psychopathology of patients with anidety disorderLi Chunbo, Chen Diyu, Wu Wenyuan, et al. Department of Psychosomatic Medicine, Tongji Hospital,Tongii University,Shanghai200065【Abs tract】 Objective; To explore the psychopathology of anxiety disorder through using functionalmagnetic resonance imaging(fMRI) technique. Methods:10 patients met the CCMD-111 criteria of generalizedanxiety disorder and/or panic disorder. 10 healthy volunteers were also included. All subjects were right-handed. Some psychological measures were administered to all subjects. The subjects underwent noninvasivefunctional magnetic resonance imaging while listening actively to(i):emotionally neutral words alternating withno words as the control condition, and (ii):threat-related words alternating with emotionally neutral words asthe experimental condition. fMRI data weera nalyzed by using statistical parametric mapping(SPM99) software.Resluts: In the first fMRI experiment, when subjects listened to neutral words compared to no words, prefrontalcotrex were activated in addition to BA 22 and BA42 which were activated in normal control subjects. In thesecond experiment, when subjects listened to threat一related words compared to neutral words, patients showincreased activity in temporal lobe, preforntal cortex, especially orbital frontal cortex and cingulate.Conclusion: Dysfunction in temporal and prefrontal lobe, especially orbital frontal cortex and cingulate mayconstitute an importantcircuit in the psychopathology of anxiety disorder.[Ke y wordsAnxiety disorder Functional magneticresonance im娜ng Threat-related wordsPsychopathology焦虑症是一种常见的神经症, 临床上分为广泛于放射活性物质环境中等优点,已广泛用于研究人性焦虑障碍和惊恐障碍。其病理机制目前尚无定脑的思维、记忆、情绪等高级精神活动。国外近年有论,有关研究方兴未艾。功能性磁共振成像技术关焦虑症的fMR1研究尚属起步阶段,国内尚未见研(functional magnetic resonance imaging, fMR1)是20究报道[1 -4]。本研究采用功能性磁共振成像技术,世纪90年代出现的新型功能性神经影像技术,以其使用情绪词的听觉刺激模式,比较焦虑症患者与健优良的时间和空间分辨率,以及安全无创、不需暴露康人在威胁性词语和中性词语的听觉刺激中大脑认知与情绪加工机制的异同,进而探讨焦虑症的精神 本研究受国家自然科学基金项目资助(No: 30200081)病理机制。作者单位: 200065同济大学附属同济医院心身医学科(李春波陈涤宇吴文源);医学影像科(赵小虎杨振燕)上海精神医学2003年第15卷(增刊)1材料与方法1.1研究对象1.1.1焦虑症患者组共10例,其中男7例,女3例。年龄24一50岁。均为2002年5月一2003年1包裹,书本等)。实验2中,使用10个威胁性词语(如,谋杀,跟踪,暗杀,恐怖,癌症,惊慌等)和另外10个中性情绪词语。在16秒钟内,匀速随机读出12个词语。每个词语总共重复约10次,共288秒。本实验所使用词语来自以往文献和本实验预初 月在上海市同济大学附属同济医院心身科门诊和病房的初诊患者,符合中国精神疾病分类方案与诊断标准第3版(CCMD-3)中焦虑性神经症的诊断标准,汉密尔顿焦虑量表(HAMA)分数>14分,汉密尔顿抑郁量表17项(HAMD17 )分数<17分,两周内未接受过心理治疗或精神科药物治疗。7例广泛性焦虑障碍,2例惊恐障碍,1例广泛性焦虑障碍伴惊恐发作。均为汉族和右利手,听觉和语言功能正常。1.1.2对照组共10例,其中男7例,女3例。年龄22-54岁。为2002年5月一2003年1月上海市同济大学附属同济医院职工及周围社区居民,HA-MA分数<7分,HAMD17分数<7分,两周内未接受过精神科药物治疗。全面体格检查未发现严重躯体疾病, 常规实验室检查均无异常,既往无精神病性疾病和脑器质性疾病史,无心、肝、肾疾病或代谢性疾病史,无酒精、药物依赖史。均为汉族和右利手,听觉和语言功能正常。两组在性别、年龄和文化程度上相匹配。1.2方法1.2.1扫描仪器美国Mar coni 1. 5 T EDGE ECLIPSETM超导型磁共振成像系统。配有单激发平面回波扫描序列(echo-planar imaging, EPI )。1.2.2刺激模式本实验采用Bl ock-Design的刺激模式,刺激与静息时间均为16秒。共有两个实验,每个实验均以32秒的基线静息期开始,以使受试对象适应实验环境。 实验1中性情绪词(刺激期)与没有词语(静息期)交替。要求受试者仔细听所有声音。该实验作为对照实验。实验2威胁性词语(刺激期)与中性情绪词 (静息期)交替。要求受试者仔细听所有的词语,同时对听到的词语引起的的主观感觉(偷快,不愉快或中性)做出判断。实验1中, 使用10个没有明显威胁性或情绪意义的词语作为中性情绪词,(如,语法,工具,公民,研究等[’〕,两组词语在长度、词性上相匹配。 实验前,告诉受试者尽量保持静止不动,集中精力听所有词语,努力按照要求完成任务。实验结束后,询问受试者词语能否听清楚,实验时精力是否集中。所有受试者均报告能够清晰听到词语,注意力能够集中于完成任务。最后要求患者回忆听到威胁性词语和中性词语两个状态时自己的主观感觉,并根据当时的感觉状态分别填写两份焦虑状态量表(STAI-S )。1.2.3参数设置矢状位定位像(梯度回波T1) ; TR = 16 ms, TE=3. 7 ms,Flip Angle=20,FOV=30 x 30 cm,thick-ness=10 mm, gap==I mm, matirx二256 x 256,NEX=1。横断位T1加权像(SE序列); TR二500 ms,TE=12 ms,Flip Angle=90,FOV=24 x 24 cm,Thick-ness=6 mm,Gap=0.5 mm,Matirx二256 x 256,NEX=1。 BOLD-EPI功能成像扫描(EPI脂肪抑制序列):横断位,T2加权TR = 2500 ms, TE = 40 ms, Flip An-gle=90,FOV=24 x24 mm, Thickness=6 mm,Gap=0.5 mm,Matirx=64 x64,NEX=1。1.2.4检查过程受试者平静休息3 0分钟后,进人MR扫描环境。使用标准正交头部专用线圈,用绷带(通过前额部)及特制海绵垫固定头部,防止头部移位。戴上专用耳机,嘱受试者闭上眼睛。首先进行常规磁共振扫描程序,行矢状位定位扫描,再进行全脑T1加权横断位扫描,扫描线与拼服体膝部与压部连线(AC-PC)平行。扫描层数16层。扫描参数如上。然后进行BOLD-EPI功能成像扫描。1.2.5扫描数据传输与处理扫描的原始图像传输至后处理工作站, 用脑功能成像软件统计参数图(Statistical Parametric Map-ping Version 99b, SPM99b)进行后处理。首先对实验数据作头动校正,以每组实验第一帧有用图像做基准,其它每帧都变换到这一帧上,再进行空间标准化和平滑等预处理程序。最后将基于同一像素的静息期与任务期不同的信号强度进行对比并进行t检验,得到统计功能图及Talairach坐标值,得到激活脑区的标准客观定位,并显示时间过程图。1.2.6统计分析方法将实验原始数据全部输人Fo xpro建立数据库,检查核对后,使用SPSS 10. 0软件进行统计分析。SPM99h图像数据使用图像后处理软件统计参数图进行分析处理和功能图像重建。本研究涉及的统计方法包括:正态性检验,t检验,配对t检验,卡方检验,方差分析。在t检验前均行方差齐性检验。数据用均数及标准差表示。计算P值,P<0.05有统计学意义。2结果2.1 fMRI实验2患者组与对照组静息态与激发态STAI-S分数差值比较焦虑症患者组分数差值显著高于对照组,提示患者对威胁性词语的情绪反应强于健康人。表1患者组与对照组静息态与激发态 STAI -S分数差值比较量表患者组(n二10)对照组(n=10)(X士SD) (X士SD)STAI-Sl56.60士4.5737.00 1 3.0511.270.00章*STAI-S265.70土5.8140.60士4.0911.170.0(〕中中S2-Sl9.10土2.033.60士2.225.79 0.00.*注:STAI -SI:静息态分数,STAI-S2:激发态分数,S2-Sl:静息态与激发态的S TAI分数差值。*P<0.05,**P<0.0102.2健康志愿者在实验1中的脑激活区表2健康志愿者在实验1中的脑激活区 BRODMANN坐 标区 位置像素族极大区大小t值 XVZ,,‘一颖上回1376.45一62一6 24,‘颖横回1375.14一64一14 12内j8颗上回58 12一122.3焦虑症患者在实验1中的脑激活区2.4健康志愿者在实验2中的脑激活区按照设置的检验水平, 健康志愿者在实验2中没有脑区激活。2.5焦虑症患者在实验2中的脑激活区3讨论3.1对照组在实验1中的脑功能区与其它感觉模式的皮质一样, 听皮质可分成两个区,即听感觉的初级投射区和听觉联合皮质区。与听感觉有关的颖皮质上部的岛叶部分为Heschl表3 患者在实验1中的脑激活区BRODMANN坐 标区 位置像素族极大区大小t值 XVZ22颖上回9.42一66一28‘曰21颖中回7.68一66一48,甲伟J9口颖上回7.53一56 10了046额中回6.64 52 24 2 了卜 9额上回5.61 52 16 凡, 4 40顶叶5.30一54一48  ̄、 ,〕 1 6额中回4.97 0 8气 勺 - R }额中回43 5.02一54 2 44 注:上表中1401为一个像素族内所激活的像素个数,颖中回、 颗上回是该族内的统计次极大区, 但它属于这一族内,故SPM 没有给出次极大区的像素个数。其余同理。 表4患者在实验2中的脑激活区 BRODMANN坐 标区 位置像素族极大区大小t值 x y Z,‘1颖中回一60 } 46 -4 22颖上回6.70一60一48 勺勺  ̄ 1 47额下回7.15一5022一 勺 工 4,】颗上回5.7366 一10QO4n)顶下小叶494.8166 )50气‘八艺24扣带回394.08一1212气乙孟U,4 ̄扣带回494 0门jl、J4,1额下回415.36一4644-,.Jn}10额中回435.14一3452Z,‘4‘U额中回194.97一40,‘U『二n‘U尹0额中回1616.16一424气6口注意: 上表显示的21与22区处于同一个像素族内,所示的1065是该族的总的被激活象素个数。22区为该族的统计次极 大区故SPM未给出次像素个数。 横回,初级投射区即位于颖横回内。本实验激活的Brodmann 42区位于颖横回,即为传统意义上的听觉的初级投射区。Brodmann 22区位于颖上回中部,为听皮质联合区,又称听觉性语言中枢。Pen-ifeld的电刺激研究发现,左颖叶中部和内侧部在听觉语言中有重要作用。本研究中,健康志愿者在听中性词语时激活了两侧大脑半球的Brodmann 22区,但是左侧的激活面积明显大于右侧半球,这与以往研究结果一致,提示言语优势半球在语义处理过程中承担比非优势半球更为重要的作用。Brodmann上海精神医学2003年第15卷(增刊)38区位于颖叶前部,在辨别言语及其他声音中起作用。3.2患者组在实验1中的脑功能区与对照组相比, 患者组在实验1中不仅激活了上述脑区,即颖叶Brodmann 22区,42区,38区,还激活了额叶的Brodmann第6,8,9,46区和顶叶的Brodmann第40区。Br odmann6区,8区和部分9区称为额叶眼区,接受来自听联合皮质区的投射。Brodmann40区属于顶叶,为额叶,颖叶,枕叶的联合束。Brodmann9区和46区属于前额叶。前额叶皮质接受来自间脑,中脑和边缘系统等 多种神经结构的传入纤维,而且前额叶联系都是往返联系。近来对于情绪刺激时脑皮层的血流变化的PET研究一致发现,额叶和颖叶前部在情绪加工机制中起重要作用。以往PET和SPECT研究认为,额叶一颖叶一边缘系统通路功能异常可能是焦虑症患者神经生物学方面的主要病理基础[610本研究表明,焦虑症患者不仅被激活了听觉相 关中枢和语义处理皮质,而且前额叶亦有激活,提示前额叶功能异常在焦虑症的病理机制中发挥重要作用,可能患者脑内存在异常敏感的神经通路,使患者在一般性词语刺激中即引起前额叶皮质的活动。3.3患者组在实验2中的脑功能区在神经解剖学上, 前额叶皮层,特别是眶额皮层和Brodmann 10区,与丘脑,下丘脑及脑干之间有广泛的纤维联系,而扣带回是联系边缘系统和额叶的交汇处。近年通过毁损实验等手段研究动物的恐惧条件反射机制,并建立了恐惧条件反射的神经通路;71。条件刺激的感觉信号通过两条路径到达杏仁体:(1)信息通过孤束核一感觉丘脑直接到达杏仁体;(2)信息从感觉丘脑继续上传至大脑皮层的前额叶和扣带回,经加工后再传人杏仁体。杏仁体发出神经至各靶目标,可引起一系列与恐惧相关的自主神经和神经内分泌反应及行为反应。以往研究亦发现额叶, 颖叶,扣带回,杏仁体在人类正常的情绪活动中发挥重要作用。Geogre MS等人使用PET研究在负性非威胁性词语的Stroop字色干扰试验中发现扣带回前部和中部激活[[810Whalen PJ等人使用fMRI,采用威胁性词语和中性词语的情感Stroop计数模式,发现扣带回前部激活[’〕。Isenberg等人使用PET结合威胁性词语和中性词语的Stroop字色干扰试验发现杏仁体,海马旁回和BA6激活[io;0 本次研究发现,在威胁性词语的听觉刺激中患者组激活了与情绪活动密切相关的前额叶,特别是扣带回,眶额皮层,和颖叶等脑区,说明焦虑症患者对于情绪词的脑加工机制与健康人不同,进一步提示焦虑症患者这些脑区活动存在异常与焦虑症的病理机制密切相关。本实验中患者还激活了前运动区(Brodmann 6区),这可能反应受试对象在感受到危险或威胁性刺激时的快速的动作和行为反应。本研究没有发现杏仁体的活动,这可能由于情绪词听觉刺激时引起的杏仁体活动强度改变不足以引起可探测的信号强度变化,亦可能由于实验选用的参数设置造成的空间分辨率不足以观察到杏仁体这样小的神经核团的活动。综合本次研究和以及有关研究结果, 在焦虑症患者,我们推测可能存在一个中枢神经系统的高度敏感的“恐惧通路”,这个通路包括大脑皮层,扣带回,杏仁体,丘脑,海马,下丘脑以及臂旁核和水管周灰质等脑干结构。在焦虑症患者,可能外界刺激的上层传递(皮层)和下层传递(脑干)存在接替和协调缺陷,信息错误地输人杏仁体,引起恐惧通路的不恰当激活,产生相应行为、自主神经和神经内分泌反应。(致谢:衷心感谢浙江大学胡正浑博士在图像分析处理方面给予的帮助;中科院心理所脑高级功能研究室翁旭初教授在实验设计方面给予的建议)参考文献Maddock RJ, Buonocore MH, Kile SJ, et al. Brain regions showingincreased activation by threat-erlated words in panic disorder. Neuro-erport, 2003,14(3):325Dilger S, Straube T, Mentzel HJ, et al. Brain activation to phobia-related pictures in spider phobic humans; an event-erlated functionalmagnetic resonance imaging study. Neurosci Lett, 2003,348(1):29Bystritsky A, Pontillo D, Powers M, et al. Functional MRI changesduring panic anticipation and imageyr exposure. Neuroerpotr, 2001,12(18):3953陈涤宇,李春波,吴文源.功能性影像技术在焦虑症研究中的应用.上海精神医学,2002, 14 (3):173Kitayama S. Impairment of perception by positive and negative affect.Cognition and emotion, 1991,5:255Petersen SE, Fox MI, Posner MI, et al. Positorn emission tomo-graphic studies on the cortical anatomy of single word processing. Na-ture, 1988,331:585(下转第5页) 上海精神医学2003年第15卷(增刊)学会诊服务,同时也开展了部分临床研究与教学工作,取得了一定成效。近二十年中, 国内精神医学已取得了很大发展,出版了许多专著。卫生部十年精神卫生规划中,明确提出加强综合性医院各科医生对精神科知识的学习,提高各类精神障碍的诊断率及治疗率,开展综合医院各项精神卫生工作。然而至今甚少涉及综合医院精神医学这一与临床各科医学密切相关的专著与杂志。2001年,笔者与复旦大学附属中山医院季建林教授根据临床经验与体会,参考美国哈佛大学麻省总医院的《综合性医院精神医学手册》,主编出版口.产产,六‘一一一 ̄八产.砂 ̄‘人产,八 ̄ ̄一一一一‘人产.、决钾一 ̄人一一一一了《综合医院精神卫生》。近十年来,我们科室开展了一系列教学与研究工作,今将部分研究资料汇总于《综合性医院精神卫生专辑》,只是想增加一些有关综合性医院精神卫生的资料,以抛砖引玉,为综合性医院精神科同道参考。本期文章中因多种原因, 涉及研究临床科室面不够广,研究不够深,另有一些相关研究正在进行中,尚未成文。我们愿向大家学习,尤其全国精神科年会交流中,深知兄弟院校开展此项工作,许多方面比我们优胜一筹,但我们愿向大家学习,共同促进综合医院精神卫生发展。 ̄人产‘‘人 ̄ ̄人 ̄‘目八钾‘人 ̄.‘户.,月目、 ̄ ̄沪,价门.、 ̄ ̄六‘‘门目,一‘人口,如八曰叭曰.产曰.门州、户.口、户闷.气‘、勺目、电曰、‘卜.甲、户.洲、户 ̄,月叼、户.“、户润.、,舟,、.闷甲、p(上接第22页)胃泌素,其在血液中的浓度取决于胃酸的分泌量。结果发现实验组血清胃泌素的水平显著性高于对照组,说明实验组较对照组存在有导致胃酸分泌过多的生理始基。有研究表明胃溃疡患者治疗前或治疗于门诊患者,作为横断面研究,存在一定的缺陷,其结果及危险因素的因果关系均需大样本、前瞻性研究等予以证实。参考文献后的胃泌素含量均高于正常对照〔61,也有研究表明十二指肠溃疡患者往往存在胃泌素等多种激素的分Rosenstock SJ, Jorgensen T. Prevalence and incidence of peptic ulcer泌与调节紊乱,与溃疡不同时期有关,并与幽门螺旋disease in Danish countyr--a prospective cohort study. Gut, 1995,36(6):819一824Ostensen H, Gudmundsen TE, Bolz KD et al. The incidence of gas-trio ulcer and duodenal ulcer in notrh Nonvay: a prospective epidemi-杆菌感染有关171。 血液及胃粘膜局部的NO可以调节胃肠运动,增加粘膜局部血供,促进粘液分泌,并在溃疡发生后促进损伤局部的肉芽组织生长从而有利于溃疡的愈ological study. Scand J Gastroenterol,1985,20(2):189一192汪向东,王希林,马弘等.心理卫生评定量表手册.增订版.北合〔87。研究发现实验组血清NO较对照组显著性降低,推测其可能是胃粘膜抵抗能力降低的危险因素之一。京:中国心理卫生杂志社,1999.吴文源.症状自评量表.见:张明园,主编精神科评定量表手册.第2版.长沙:湖南科技出版社,1997,16-27陆星华,于中麟,汪鸿志等.溃疡病的流行病学研究一一1f !A-地区358644例胃镜分析.中华消化杂志,1996,16(3):162164 综上所述,胃溃疡患者大多具有一定的生理始基,如高血胃泌素、胃酸分泌过多、具有保护胃粘膜的NO分泌减少等,对一些在生活、工作学习存在较大压力、平时精神易紧张、并存焦虑、抑郁症状者,建议在药物治疗消化性溃疡患者的同时合并心理干预,必要时亦可给予适量的抗焦虑、抗抑郁药物。同时应加强对消化性溃疡高危人群的健康教育,从根本上达到降低消化性溃疡发生的目的。需要说明的是,因实验的周期短和样本均来源 (上接第13页)7 Gorman JM, Kent JM, Sullivan GM. Neuroanatomical hypothesis ofanxi ety disorder. Am JPs ychiaty, r2000,157:4938 George MS, Ketter TA, Parekh PI, et al. Blunted left cingulate acti-v ation in mood disorder subjects during a response interfeernce task刘洪月,何浩明.胃溃疡患者治疗前后血清胃泌素水平的变化.放射免疫学杂志,2001,14(4):211一212唐星火,韩萍,陈振侬等.十二指肠溃疡患者治疗前后血清GAS,MTL,EGF及CGRP水平的变化.广西医科大学学报,1998,15(2):8一11张在兴,祝学光,才文彦等.内源性一氧化氮在大鼠应激胃粘膜损伤中的作用.中华医学杂志,1998,78 :554 Stroop paradigm: a functional magnetic ersonance imaging probe oft he anterior cingulate affective division. Biol Psychiaty, r1998,44(1 2):1219一810 Isenberg N, Silbersweig D, Engelien A, et al. Linguistic threat acti-vat es the human amygdala. Proc Natl Acad Sci U SA , 1999, 96(18):10456 (t he Storop).J Neuropsychiaty rClin Neurosci, 1997,9(1):559 Whalen PJ, Bush G, McNally RJ, et al. The emotional counting