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儿童孤独症脑白质纤维束弥散张量成像研究

 

    作者:温金峰 宁连才 郭馨文    时间:2013-11-28   出处:心理行为科   编辑:闫姗姗   点击次数:12718

【关键词】孤独症 弥散张量成像 皮质脊髓束 扣带束 胼胝体束 额枕束 

   儿童孤独症是一种起病于婴幼儿期、与遗传密切相关的神经发育障碍[1],以社交障碍、言语发育障碍、兴趣范围狭窄和刻板重复为核心症状,该病几乎终身不愈[2]、病因不明。有学者[3]提出孤独障碍患者存在脑连通性异常,认为孤独症的症状是源于脑区的连通障碍。国内外对孤独症患者脑功能成像研究证实脑白质连接受损[4-7],但不明确孤独症患者脑白质纤维束整体结构是否受损(检索中国期刊网全文数据库和美国Pubmed数据库1990~2012年文献)。为此,我们对2010年5月至2012年12月在我科诊治的33例孤独症患儿进行脑白质束磁共振弥散张量成像检查。

1 对象与方法

  1.1研究对象

 孤独症组:来自2010年5月至2012年12月广东三九脑科医院心理科诊治的33例孤独症患儿,入组标准为符合美国《精神障碍诊断与统计手册》第四版关于孤独症的诊断标准;排除有明确颅脑外伤史、神经系统疾病及严重躯体疾病史,排除特发性言语发育障碍、儿童精神分裂症等疾病患者。共33例,其中男26例,女7例,年龄3~11(7.70±0.35)岁,均为右利手。

对照组:来自2010年5月至2012年12月广东三九脑科医院心理科诊治的20例不符合美国《精神障碍诊断与统计手册》第四版关于孤独症的诊断标准的患儿,其中儿童情绪障碍13例,学习障碍6例,神经性呕吐1例。通过询问儿童的出生及发育史,并进行详细的体格检查,排除颅脑外伤、严重躯体疾病、精神发育迟滞、儿童精神分裂症、多动障碍等疾病史。共20例,其中男16例,女4例,年龄4~10(6.95±0.34)岁,均为右利手。

全部对象在入组前均未接受精神科药物治疗,其家长均对本研究知情同意,并自愿参加;孤独症组与对照组性别、年龄的差异均无统计学意义(χ2=0.01,P >0.05;t=1.42,P >0.05)。

1.2 磁共振弥散张量成像检查

 采用1.5T磁共振成像系统(Philips公司 Gyroscan Inetra机型),标准头线圈,仰卧位进行头颅扫描。所有受试者图像采集如下,以胼胝体前后联合连线(AC-PC线)为基准,TR=7.5ms,TE=3.5ms,矩阵matrix=240×240,激励次数NSA=1,FOV=24cm×24cm,获取T1WI 3D/FFE解剖图像所有图像,经由2名放射科主治医生阅读,图像没有运动伪影、机器伪影,均符合图像后处理的要求。

DTI图像采集:采用单次激发双自旋回波EPI序列:TR=11419ms,TE=70ms,矩阵=128×128,激励次数NSA=3,FOV=24cm×24cm,层厚=2mm,间隔=0mm,EPI factor=59,梯度敏感因子b值=2,800s/mm2。

感兴趣白质纤维束重建:使用Philips自带FiberTrak工具包,适当调整控制参数FA阈值、角度阈值、步长等,最终定义为最大FA值=0.15,最大角度变化=27°,最大长度=10mm,采用多个感兴趣区(ROI)神经纤维束追踪重建脑内感兴趣白质纤维束,包括扣带束、皮质脊髓束、胼胝体束,其中感兴趣区经由2名放射科主治医生手动绘制,确保感兴趣区的准确性。重建后记录白质束的各向异性(FA)值、表观扩散系数 (ADC)值及数量等相关参数。

1.3 临床量表评定

由2名精神科副主任医师依据孤独性障碍诊断访谈以及DSM-IV中有关孤独性障碍的诊断标准进行诊断,诊断不一致者不入组;然后进行儿童期孤独症评定表(Childhood Autism Rating Scale,CARS)的评定。CARS按l-4级评分,包括人际关系、模仿、情感反应、躯体运用能力、与非生命物体的关系、对环境变化的适应、视觉反应、听觉反应、近处感觉反应、焦虑反应、语言交流、非语言交流、活动水平、智力功能及总的印象15个分项目。

 1.4 统计学处理与分析

应用SPSS13.0进行统计学分析。两组计量资料比较采用独立样本t检验,组内左右侧比较使用配对样本t检验;孤独症组各纤维束DTI值与CARS量表各分项目得分的关系评价采用Pearson相关分析。P<0.05表示有统计学意义。

2 结果

2.1两组DTI结果比较

与正常对照组比较,孤独症组左右扣带束、胼胝体束FA值均减少(t=2.744,P =0.008;t=2.460,P =0.017;t=2.438,P =0.026),右侧皮质脊髓束、左侧额枕束ADC值增大(t=2.224,P =0.031;t=2.946,P =0.005)。孤独症组左右侧白质纤维束比较,左侧皮质脊髓束ADC值较右侧减少(t=2.527,P =0.017),而对照组左侧额枕束ADC值较右侧减少(t=4.235,P =0.000)。

2.2孤独症组各纤维束DTI值与CARS量表评分的相关分析

 经相关分析,孤独症组脑白质纤维束FA值与CARS的总分及各项目分的关系无显著相关(P>0.05);左右扣带束、胼胝体束、右额枕束ADC值与“对环境变化的适应”的得分呈负相关(r =-0.432,P =0.012;r =-0.409,P =0.018;r =-0.391,P =0.024;r =-0.385,P =0.027),右侧额枕束ADC值与“焦虑反应”的得分呈负相关(r =-0.406,P =0.019),余ADC值与CARS的总分及其他各项目分的关系无显著相关(P>0.05)。

讨论

 磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一种通过测定有方向性组织内水分子弥散的各向异性来评价组织完整性的新型磁共振成像技术,可以在活体检测到白质纤维微细结构的异常改变,ADC值和FA值的改变与神经元脱失、神经纤维方向改变及髓鞘脱失等均有联系,主要反映白质纤维的解剖和病理过程[8]。Barnea-Goraly 等[9]于 2004 年首次应用 DTI技术研究孤独症白质的纤维结构。近年来, 国内外学者[10-15]通过DTI 技术发现孤独症患者胼胝体、前额叶、顶枕部等多部位脑白质FA值低下,支持孤独性障碍脑连通性受损的假说。

本研究通过弥散张量示踪技术(diffusion tensor tractography,DTT)对脑白质纤维束进行三维重建后分析白质纤维束FA值和ADC值,发现孤独症组左右扣带束、胼胝体束FA值较对照组均降低(t=2.744,P =0.008;t=2.460,P =0.017;t=2.438,P =0.026),与目前国内外研究结果一致[10-16]。Shukla[17]等对26例孤独症患者脑白质弥散张量研究发现内囊后肢FA值下降和径向弥散系数增加,推测可能与孤独症患者出现运动功能失调有关;我国学者邹小兵[4]等发现内囊后肢ADC值异常和FA值左右两侧存在差异。本研究发现孤独症组经过右侧内囊后肢的皮质脊髓束ADC值较正常对照组增大(t=2.224,P =0.031),且左右两侧发育不均衡(t=2.527,P =0.017),可能与孤独症患者行为重复刻板有关。

  额枕束起自额极终止于枕叶和颞叶,是连接额、颞、枕叶的重要联络纤维。本研究显示孤独症组左侧额枕束ADC值较右侧增大(t=2.946,P =0.005),而在正常对照组左侧额枕束ADC值较右侧减少(t=4.235,P =0.000)。一项对 12名孤独症患者进行听觉言语理解测试时, 发现孤独症组在前扣带回、颞顶交界区、额中回和额下回激活显著减弱[18];10名高功能孤独症患者语意理解测试,结果显示孤独症组额下回激活减弱,同时双侧视皮质激活增强[19]。由此推测,孤独症患者左侧额枕束异常及左右两侧发育失衡可能与言语信息的综合处理能力缺陷有关。

 “对环境变化的适应”主要是指孤独症患儿对环境发生改变而产生的某些反应,比如倾向维持某一物体活动或坚持相同的反应形式,“焦虑反应”主要指孤独症患儿对周围环境产生的情绪体验。本研究发现孤独症患儿左右扣带束、胼胝体束、右额枕束ADC值与CARS量表中“对环境变化的适应”的得分呈负相关(r =-0.432,P =0.012;r =-0.409,P =0.018;r =-0.391,P =0.024;r =-0.385,P =0.027),右侧额枕束ADC值与“焦虑反应”的得分呈负相关(r =-0.406,P =0.019),即左右扣带束、胼胝体束、右额枕束等白质纤维束的完整性破坏越严重,患儿表现出的对环境变化的适应越差、焦虑体验越明显。Karen[20]等应用“面孔辨认”任务进行研究发现,孤独症患者在扣带回后部、额叶中部及杏仁核的激活较正常人少;视觉运动任务也发现,孤独症患者有广泛的额叶、顶叶及枕叶等相关视觉区的异常[21-22];额叶在高级认知活动中发挥着极其重要的作用,并参与了心理理论、执行功能的调控,胼胝体前三分之一部主要负责双侧前额叶的连接。故扣带束、胼胝体束、额枕束等与“社会认知”密切相关白质纤维束完整性破坏可能使孤独症患者表现对环境变化的适应差、焦虑体验明显。

  磁共振弥散张量和纤维束示踪技术通过对水分子扩散运动的评价,为研究孤独症脑白质发育、神经纤维连接情况提供直观影像学依据。本研究只是选择一些较大的纤维束,未能对可能涉及的细的纤维束进行研究,且没有对同一束脑白质在不同脑区进行分段研究;同时未能根据孤独症患者的年龄及智商水平进行分组研究。上述不足需在今后的研究中一步完善。

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