脑影像学技术在精神科的应用ppt课件.ppt
脑影像学技术在精神科的应用,江开达上海市精神卫生中心上海医科大学附属华山医院,脑影像技术在精神科的应用,20世纪70年代,结构脑影像技术用于研究患者脑结构形态学的改变20世纪80年代，运用功能脑影像测定患者脑局部血流、葡萄糖代谢及受体功能，将功能结果显示在结构图像上研究精神疾病及认知功能20世纪90年代，运用功能性核磁共振成像方法研究在相关刺激作用时特定脑区的激活特征,CT优点适用范围广检查时间短价廉较少发生幽闭恐怖,缺点无法精确地显示灰质和白质与脑脊液之间的解剖界限显示软组织与密质骨界面时易出现 Hounsfield假像,结构性显像对解剖结构进行显像包括CT和MRI,MRI优点能提供较为精确的脑部测量数据和CSF体积对年龄相关性变化的测量较CT精确减少CT图像上因骨质而引起的假像，使脑脊液和脑的界面更加清晰三维体积的测量可精确到毫米以上能对微小结构的细微变化重新界定和测量缺点显像时间比CT长，一般为30分钟,SPECT显示血流灌注及受体分布状况每帧间隔6毫米1030分钟扫描时间分辨率为812mm,PET显示葡萄糖代谢水平及受体分布状况不受衰变校正问题的限制测量更精确回旋加速器昂贵分辨率为56mm,功能性影像技术能检出先于形态学改变而出现的功能异常,PET与SPECT的比较,PET和CT、MRI的比较,Alzheimers病,健康老人的脑结构性改变脑萎缩和脑室扩大铁沉积血管周围腔隙增大白质损害,健康老人的CT改变进行性脑室、脑沟和蛛网膜下腔扩大65岁以上者明显缺点缺乏定量分析缺乏精确性和可重复性,健康老人MRI图像变化一、体积测量方法自行定义特异性部位的感兴趣区高分辨率图象,结果大脑半球体积以每年0.23%的速度缩小颞叶和杏仁核海马结构的体积缩小速度与大脑半球相似额叶每年缩小0.55%侧脑室和第三脑室约每年递增3%,二、T2强度图象（T2WI）原理MRI对显示铁或其它顺磁性和铁磁性物质较为敏感上述物质因为磁性易感效应而促进释放，导致信号强度衰减在T2WI图象上显示最明显T2WI低信号提示铁沉积,健康成人苍白球、黑质、红核和齿状核存在低信号健康老人豆状核及尾状核存在进行性低信号齿状核、红核和黑质的低信号与年龄增加无相关性豆状核会因年龄递增而出现进行性低信号,Atlas of normal structure and blood flow T2-weighted structural MR Slice 24,Normal Aging MRI-SPECT overlay - Slice #20,三、血管周围腔隙血管周围腔隙的扩大只与年龄相关与脑血管疾病或其它血管危险因素无关表现为小于1厘米的聚合点状物当其伴行的小动脉穿入脑实质进入基底节时，会逐渐消失与脑脊液的信号强度相符，籍此与腔隙性梗死灶相区别,四、白质损害目前的观点认为其不具有特殊意义有关方面的理论尚不成熟,AD结构性显象一、脑实质萎缩与年龄相关性改变有重叠脑室扩大和脑萎缩明显重于健康老人,但不是特征性指标定量技术证实脑脊液体积扩大，全脑体积缩小，脑沟增宽，灰质体积缩小变化最明显的部位在前脑背侧部，扣带回和颞叶中部（海马、杏仁核、海马旁回）丘脑和基底节体积缩小，可能与遗忘有关,二、白质病变与血管性病变和年龄的相关性较高AD中出现的白质改变在健康老人中也有发生，多为脑室周围的白质损害痴呆和记忆障碍患者的脑室周围和皮质下白质损害比健康老人严重有血管性疾病或多发性梗死性痴呆的患者，白质损害的发生率及严重度均明显增高,三、颞叶海马结构的测量沿眼角外耳道连线的方向逆时针旋转20度，每35毫米一帧海马脉络膜裂及颞角的扩大继发于海马萎缩其严重度对鉴别AD和年龄相关性改变的敏感性为82，特异性80,早期记忆缺损患者中单或双侧脑脊液腔隙扩大对预示AD的敏感性为91。特异性为89比较认知完好的老人和AD患者，海马体积对鉴别两者具有85的敏感性,健康老人的脑功能性改变脑血流和代谢随年龄增加而减少脑萎缩是与年龄相关的脑血流下降的部分原因国内江开达等研究提示健康老人的脑血流灌注下降双侧不对称，左侧低于右侧,AD脑功能性改变典型表现是颞顶叶脑血流降低及代谢率降低，伴额叶的脑血流降低及代谢率降低早发AD(65岁以前发病)比晚发AD(65岁以后发病)严重表现为单侧或双侧颞顶叶灌注下降，伴有或不伴有其它部位受累,AD脑功能性改变对轻、中、重度AD患者的诊断敏感度分别为67、86和92。其特异性为91低灌注部位的数目与病程明显相关，反映了AD患者不同的疾病阶段和认知状况,Alzheimers disease, overlay - Slice #25,健康成人脑PET特点,1与HC1组(60岁)双侧额叶、颞叶、顶叶、基底节、边缘系统等大部分脑区rCMRglc减低2,图1 健康成人脑PET图像,MCI组rCMRglc特点,与HC3组比较,MCI组左侧眶回、右侧颞叶中回、左侧尾状核rCMRglc的减低较明额叶、颞叶、顶叶、左侧海马、海马旁回以及杏仁核、右侧扣带回rCMRglc与年龄呈负相关额叶、颞叶、顶叶、扣带回、基底节等部位rCMRglc与MMSE及WMS呈正相关,图2 MCI患者脑PET图像,图3 SPM方法比较MCI组与HC3组图像,AD组rCMRglc特点,AD患者顶叶、颞叶、额叶、海马、海马旁回、扣带回、右侧岛叶和右侧尾状核rCMRglc减低AD患者MMSE、WMS评分与性别相关，女性较低额上、中回、右侧尾状核rCMRglc与性别相关右侧颞叶中、下回rCMRglc与MMSE呈正相关左侧额叶中回rCMRglc与WMS呈正相关,图4 AD患者脑PET图像,图5 应用SPM方法比较AD与HC3组脑PET图像,健康成人,MCI患者,AD患者,图6 AD、MCI和HC3组脑PET图像比较,图7 SPM方法比较AD组和MCI组脑PET图像,伴妄想症状的AD两侧颞叶的平均脑血流明显低于不伴妄想的AD患者左侧额叶的低灌流左下颞叶和左枕叶中部的低灌注 上述观点提示，其脑血流缺损的类型异于无精神症状的AD患者，不同精神症状可表现为相应的脑功能障碍的图像,结合神经心理学测试结果测验得分与灌注改变显著相关，特别与颞顶叶的异常程度负相关右顶叶灌注降低与语言、行为、操作及感知障碍相关左侧颞叶低灌注与操作IQ和失语量表作业分下降有关颞叶的血流灌注比率可预测词语学习中的特殊记忆能力下降情况背侧额叶的低灌注与持续性行为有关,AD的早期诊断与年龄有关的记忆缺损病人(AAMI) Tau蛋白检测与脑功能成象技术结合可作为早期AD的生物性标记,与脑电图(EEG)的相关研究AD患者的EEG慢波波幅增高，与痴呆程度相符，而和波幅低下额叶皮层有和交替活动趋势，交替频度与痴呆严重程度相符,EEG的慢波与AD颞顶叶的低血流灌注同时发生脑诱发电位中的N2和P3成分与AD有关N2和P3的潜伏期均与平均额叶灌流比率明显相关N2和P3的潜伏期延迟是可供鉴别额叶低灌注的指标,与ApoE的相关研究MRI的图象：AD海马和杏仁核比对照组小AD中的4纯合子颞叶中部缺损最明显SPECT：AD双侧颞顶叶的低灌注没有或只有一个4的患者，还存在额叶的低灌注4数目越多，枕叶灌流比率越低,Alzheimers disease overlay - Slice #14,精神分裂症精神分裂症的结构性影像学全脑体积缩小、脑室扩大，灰质体积缩小颞角扩大与阳性症状相关，间接反映了与之相邻的结构，如海马、杏仁核、齿状回、沟回、海马旁回、内嗅区等重要结构的萎缩,额叶萎缩，前额叶背外侧皮质区面积与认知能力负相关颞叶边缘系统萎缩约8，以左侧更明显颞上回的变化与幻听、思维障碍等阳性症状的关系密切,精神分裂症与局部脑血流量脑血流从前到后发生阶梯性改变额叶损害最严重，左侧重于右侧晚发和早发精神分裂症的图像特点不尽相同,晚发：双侧额叶和颞叶血流灌注下降左半球与右半球的灌注比值下降左颞叶血流灌注下降对判别患者和对照组最敏感早发：额叶的低灌注左额更明显颞叶血流灌注下降不明显,精神分裂症症状群与血流灌注的相关性思维形式障碍及夸大妄想与双侧额叶及颞叶灌注正相关妄想观念、幻觉行为及猜疑与双侧额叶、扣带回、左侧颞叶和左侧丘脑灌注负相关思维散漫与双侧扣带回前部灌注增加及双侧额叶中部灌注下降相关,精神运动性抑制与双侧额叶上层区域灌注减少及左侧丘脑和右侧基底带灌注增加相关情感淡漠与额叶下部及顶叶灌注增加相关刻板思维与左额叶、左颞叶及左顶叶灌注负相关紧张型精神分裂症为双侧顶叶灌注显著下降，额顶叶上部区域下降最明显,静息及激活状态下灌注变化的研究静息状态时，背侧前额叶皮层区血流下降激活状态时，正常人该部位血流量增加，患者没有增加,未曾用药治疗的患者静息状态下前额叶灌注高于正常人在激活状态下患者前额叶灌注未增加，而正常人有显著增加 提示精神分裂症患者在发病时就存在前额叶功能障碍,用药前后灌注变化的研究氟哌啶醇肌肉注射(0.085mg/kg) 部分为注射前前额叶血流低灌注，注射后转化为高灌注另有部分注射前左侧大脑高灌注，注射后转化为右侧大脑高灌注。提示氟哌啶醇对精神分裂症患者大脑血流灌注产生影响,氯氮平治疗难治性精神分裂症治疗有效者，治疗前其丘脑、左侧基底节皮层及左侧前额叶血流灌注减少治疗无效者，在用药前患者前额叶血流灌注下降,首发精神分裂症患者 利培酮治疗前后的fMRI研究,前言,精神分裂症患者存在认知功能缺损症状记忆力损害被认为是精神分裂症的主要缺损症状之一认知功能的测评方法传统心理测验方法有利于某项认知的测评功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）能研究高级认知功能的脑功能定位血氧水平依赖（Blood Oxygenation Level Dependent，BOLD）性fMRI就是后者的代表，具有快速、无创伤特点，具有较好的空间分辨率及时间分辨率,前言,国外有关精神分裂症的fMRI研究对象均为病情稳定或慢性精神分裂症患者，对首发精神分裂症患者及治疗前后的研究尚未见报道本研究试图以fMRI研究首发精神分裂症的认知缺损症状对首发精神分裂症患者的研究有助于揭示该病的生物学基础，对治疗前后的研究有利于揭示认知缺损症状是否可被药物治疗,对象与方法,病例组：18例符合ICD-10精神分裂症诊断标准首次，急性期，从未接受正规治疗，2周内未服药病程2年年龄1845岁文化程度9年（初中以上）获知情同意，能够配合检查、依从性好的患者18例患者经利培酮（3.870.95）mg/d治疗2月后 16例患者完成治疗后的复查对照组：18例健康志愿者（nor组）,健康志愿者倒背数字作业的脑功能区,* 与标准比较，其余脑区P值均小于0.05；* +/-激活数/未激活数,1例健康志愿者（男性，29岁，大专）BDST的fMRI,精神分裂症治疗前激活脑区计数的比较,* 18例患者有1例患者配合欠佳而剔除图像分析* 其余脑区的P值均大于0.05,精神分裂症治疗前激活脑区体积的比较,倒背数字作业的fMRI检查精神分裂症患者左侧DLFC（额上回）、右侧额上回、左侧额下回、顶叶后下部及枕颞外侧回激活低下,精神分裂症治疗前后激活脑区计数的比较,*治疗前18例患者中有1例患者因配合性欠佳而剔除分析*治疗后的16例患者中有1例患者因配合性欠佳而剔除分析,治疗前后激活体积的比较,利培酮治疗前后BDST的fMRI(女，18岁),健康志愿者的fMRI,刺激模式倒背数字测验工作记忆对语言材料信息的保持视觉选择性注意及执行控制的认知成份工作记忆的fMRI工作记忆对语言材料的信息保持前额区：左侧VLFC、补充运动区及运动前区（复述）左侧顶叶后下部（保持）工作记忆的执行控制系统前额区：DLFC、AFC,健康志愿者的fMRI,倒背数字作业的fMRI左侧额下回左侧顶上小叶及缘上回左侧额上回、双侧额中回左侧颞下回及枕颞外侧回,精神分裂症治疗前的fMRI,工作记忆的fMRI：研究较少，n-back，慢性Perlstein等（2001）发现DLFC激活低下Keshavan等（2002）发现MGS（空间工作记忆），高危后代双侧DLFC及顶叶下部（BA40区）的激活低下Honey等（2002）发现慢性精神分裂症顶叶的异常可能是最基本的Barch等（2002）发现工作记忆及长时记忆时双侧DLFC激活低下支持精神分裂症患者DLFC及顶叶后下部的激活低下,精神分裂症治疗前的fMRI,不支持上述的结论Callicott等（1998及2000）额叶激活增加，工作记忆的准确性与DLFC的激活呈负相关Manoach等（1999及2000），Sternberg项目再认，左侧DLFC激活增强，右侧DLFC激活基本正常 本研究在倒背数字作业的fMRI检查中，下述部位激活低下左侧额下回左侧顶叶后下部左侧DLFC（额上回）及右侧额上回左侧枕颞外侧回,精神分裂症治疗前后的fMRI,分裂症治疗前后的fMRI研究极少，首发患者未见报道Stephan（2001），指尖拍击，奥氮平治疗后前额区及丘脑背内侧核激活增强，认为改善小脑同其它脑区的功能联系Wexler（2000），系列单词位置记忆测验，认知训练10周后，左侧额下回的激活增强Wykes（2002），倒数n项测验（n=2），认知治疗，与工作记忆有关的脑区（尤其额叶）激活增加研究表明药物治疗或心理治疗有可能改善精神分裂症的认知缺陷症状,精神分裂症治疗前后的fMRI,本研究发现利培酮治疗后在倒背数字作业的fMRI检查中精神分裂症的左侧额上回及左侧VLFC(额下回)的激活低下明显改善利培酮对工作记忆（激活信息保持）的改善作用可能与左侧VLFC及额上回功能改善有关,精神分裂症治疗前后的fMRI,利培酮改善认知缺陷症状的机制：对腹侧被盖部（VTA）DA能神经元体部5HT2A受体的拮抗作用，导致该部位DA的释放增加通过中脑皮层DA系统，前额区DA的浓度增加，提高了前额区DA系统的功能，从而改善了工作记忆等高级认知功能,小 结,fMRI发现，精神分裂症前额区、顶叶后下部及 扣带回前上部等多个脑区功能低下利培酮治疗后，左侧额上回及额下回等脑区的 功能低下明显改善,大脑受体研究患者D2受体密度指数高于正常人，且变异较大服用典型抗精神病药物者纹状体D2受体占有率较未服药或服用不典型抗精神病药者高发生锥体外系副反应者D2受体占有率也较高,静脉注射苯丙胺引起多巴胺释放增加与D2受体结合，使可利用的D2受体下降过度的多巴胺释放与病人某些症状的加重有关,用药前后比较以往未用药者，用药三天后，基底节与额叶的配体结合率比值的变化与疗效和锥体外系副反应明显相关疗效好，副反应小的病人比值下降疗效差，副反应大的病人比值上升提示抗精神病药会引起后一类病人基底节D2受体的上调,心境障碍结构性影像学全脑体积下降，脑室扩大，但无法说明与精神分裂症的区别脑沟扩大，白质体积减少，灰质体积相对增加，但缺乏必要的可重复性皮质下白质及脑室周围的高信号灶可能干扰情绪调节的回路，使这些结构间失去联系而导致抑郁，但需进一步研究证实对额叶、颞叶、顶叶的研究均未有结论性成果,抑郁症与局部灌注额叶和颞叶血流灌注减低区，为最常见的抑郁症显像左额叶代谢水平降低的程度与抑郁症状的严重度呈正相关包含在颞叶结构中的海马活性增加,边缘系统的血流灌注减低左前扣带回代谢水平下降，在伴有认知功能缺损的抑郁症病人中比不伴认识缺损的病人更为严重，而其小脑蚓部活动增加小脑对抑郁症病人的认知损害有一定作用，可能涉及一些抑郁症的亚型,首发抑郁症的脑PET研究,研究对象,抑郁症组：系上海市精神卫生中心的门诊诊断抑郁症患者 入组标准：（1）符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版的抑郁症诊断标准（2）首次发病，未用过任何精神科药物（3）汉密顿抑郁量表(HAMD17)17（4）排除脑、心、肝、肾、肺等重要脏器疾病及代谢性疾病（5）排除精神活性物质依赖者（6）排除精神发育迟滞者（7）排除怀孕及哺乳期妇女对照组：系华山医院体检中心受检者。经体检及实验室检查未发现严重躯体疾病，既往未发现精神障碍，头颅CT或MRI检查均未见异常两组均签署知情同意,首发抑郁症患者额叶及脑岛葡萄糖代谢降低的SPM分析,P 均小于 0.001,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢降低（图像1 ）- 额上回,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢降低（图像2 ）- 脑岛,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢增加的SPM分析,P 均小于 0.001,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢增加（图像3）- 扣带回,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢增加（图像4）- 丘脑,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢增加（图像5）- 小脑,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢增加（图像6）- 颞叶,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢增加（图像7）- 枕叶,首发抑郁症患者局部脑葡萄糖代谢变化（立体图像）,葡萄糖代谢降低,葡萄糖代谢增加,首发抑郁症患者经盐酸氟西汀治疗后局部脑葡萄糖代谢减少(SPM)的图像,丘脑,首发抑郁症患者经盐酸氟西汀治疗后局部脑葡萄糖代谢增加(SPM)的图像,额中回,首发抑郁症PET的特点（SPM),双侧额上回、右侧额中回、右侧额叶内侧，右侧脑岛葡萄糖代谢显著低于对照组左侧丘脑、左侧前扣带回、双侧小脑前叶山顶、右侧小脑后叶山坡、左侧枕中回、左侧颞中及下回葡萄糖代谢显著高于对照组提示首发抑郁症患者存在皮质-丘脑-边缘回路代谢异常，从神经影像学角度为抑郁症早期诊断提供依据前额叶皮质功能与抽象概念转移、方案制定、计划调节、言语及行为控制有关；此部位代谢降低反映了抑郁症患者情绪低落、思维阻滞、注意力不集中等临床病理现象小脑代谢异常是值得关注的,小 结,首发抑郁症存在皮质-丘脑-边缘回路代谢异常，从神经影像学角度为抑郁症早期诊断提供依据首发抑郁症的双侧额叶、颞叶、枕叶葡萄糖代谢率与抑郁的严重程度呈正相关，局部脑葡萄糖代谢率与神经心理有相关性首发抑郁症患者经盐酸氟西汀治疗后额叶及扣带回葡萄糖代谢有改变,继发于其它疾病的抑郁症状的脑血流灌注可卡因所致的抑郁与纹状体多巴胺递质增加有关酗酒和酒精戒断所致的抑郁与脑干部位5HT能递质的利用度下降有关卒中后抑郁患者的5HT2受体密度随抑郁症状的缓解而升高,年龄相关的记忆缺损病人，其情绪状况与特定部位的脑功能变化相关无聊感与中部颞叶和顶叶的灌注不对称性有关，还与顶叶的代谢下降有关疲乏感与基底节的不对称性有关，与右基底节和左侧中部颞叶代谢降低有关伴有抑郁症状的Alzheimer病患者，其抑郁症状的严重程度与双侧额上回、左前扣带回皮质的代谢有关,威斯康星卡片分类试验激活前：患者大脑皮层左额叶和左颞叶局部血流低灌注激活后：患者皮层左额叶和左颞叶的低灌注更加明显右额叶出现了低灌注提示神经介入脑血流灌注显像可提高对抑郁症的诊断可信度,抑郁症病人用药前后局部灌注研究治疗前：左上额叶、双侧顶叶和右颞叶灌注下降治疗后：上述部位灌注回升，与对照组无差异提示抑郁发作所致脑代谢的异常为状态性的标记，而非持久性的可应用脑血流灌注显像监测抗抑郁药疗效,抑郁症的脑受体显像抑郁症患者基底节多巴胺D2受体密度增高睡眠剥夺治疗疗效好的抑郁症患者在治疗后基底节D2受体占据位点显著减少提示疗效好的抑郁症患者多巴胺释放增多证实了睡眠剥夺疗法的治疗作用涉及多巴胺能的假说间接支持抑郁症的多巴胺假说,抑郁症患者顶叶皮层示踪剂摄取增高，右侧额叶下部较左侧增高提示重度抑郁症患者存有5-HT2受体的变化,谢谢！,
