精神分裂症患者及一级亲属言语流畅性功能与近红外光谱成像的相关性

杨和增 李敏智 万凤 陈周文 赵杰

[摘要] 目的 探讨精神分裂症患者、未患病一级亲属的言语流畅性损害与近红外光谱成像（near infrared spectroscopy，NIRS）脑血流特征的相关性。 方法 选取精神分裂症患者（精分组）、健康的一级亲属（亲属组）、健康对照（对照组）各19例，采用言语流畅性测试（verbal fluency task，VFT）为范式，行NIRS检查，并分析言语流畅性功能、NIRS的相关性。 结果 氧合血红蛋白（oxyhemoglobin，OxyHb）的通道14、15与词语总数、正确数存在弱负相关，通道6与正确数存在弱负相关。脱氧血红蛋白（deoxyhemoglobin，DeoxyHb）的通道18与词语总数、正确数存在弱的正相关。 结论 左侧额极的负荷性激活可为候选的内表型，并与言语流畅性呈负相关;前额叶右中间背侧区负荷性激活，可为候选的状态学标记，并与言语流畅性呈负相关;右外侧背区的血流减慢，可为候选的内表型，并与言语流畅性呈正相关。

[关键词] 言语流畅性;近红外光谱成像;空间特征;相关性

[中图分类号] R749.3          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2019）21-0031-05

Correlation between schizophrenia patients， first-degree relatives speech fluency function and near-infrared spectroscopy imaging

YANG Hezeng   LI Minzhi   WAN Feng   CHEN Zhouwen   ZHAO Jie

Shenzhen Kangning Hospital，Shenzhen Mental Health Laboratory，Shenzhen Mental Health Center，Shenzhen   518020，China

[Abstract] Objective To investigate the correlation between schizophrenia patients， first-degree relatives verbal fluency function and near-infrared spectroscopy（NIRS） imaging. Methods 19 patients with schizophrenia（schizophrenia group）， healthy first-degree relatives（relative group） and healthy controls（control group）were selected. The speech fluency test（VFT）was used as a paradigm for NIRS. The relevance of the verbal fluency and NIRS was checked and analyzed. Results Channels 14， 15 of oxyhemoglobin（OxyHb） were weakly negatively correlated with the total number of words and the correct number， while channel 6 was weakly correlated with the correct number. There was a weak positive correlation between channel 18 of deoxyhemoglobin（DeoxyHb） and the total number of words and the correct number. Conclusion The load-induced activation of the left frontal pole is negatively correlated with verbal fluency. It can be a candidate phenotypicmarker. The right medial dorsum of the prefrontal cortex is activated and negatively correlated with verbal fluency. It can be a candidate status marker. Blood flow in the right lateral dorsal region slows， and positively correlated with verbal fluency， and may be candidate biomarkers.

[Key words] Verbal fluency;Near-infrared spectroscopy imaging;Spatial features;Correlation

基于神經认知任务的近红外光谱成像研究发现精神分裂症患者及一级亲属的前额叶血流特征发生异常改变[1，2]。精神分裂症患者存在言语流畅性的损害，前额叶血流异常与言语流畅性损害的相关性、既往研究未能阐述，且未纳入一级亲属研究相关性。为探索言语流畅性损害与前额叶血流异常成为内表型或状态学标记的可能性及两者之间的相关性，本研究比较了精神分裂症、一级亲属、正常人三组言语流畅性及脑血流特征的差异，再分析两者之间的相关性，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2015年1月～2017年12月我院门诊或住院的精神分裂症成年患者，精神分裂症患者的一级亲属，并以年龄、性别、受教育文化相匹配的正常组，各19例，一般资料见表1。排除神经系统疾病、创伤性脑损伤、任何智能障碍或有意识丧失史、电休克治疗史、药物滥用或成瘾等。精神分裂症诊断符合ICD-10精神与行为障碍分类（中文版）的精神分裂症诊断标准[1]，由两位主治医师以上职称的精神科医师确定。所有对象为右侧优势手，签署知情同意书，研究方案通过了医院的伦理委员会的批准。

1.2 方法

VFT包括偏旁组字（以偏旁“夕、主、了”组字）、以字组词（以“生、正、人”开头组词）、类别联想（交通工具、蔬菜和文具）三个任务。在测试之前，给予示范，让受试者了解如何进行实验，并要求受试者尽可能说出更多的词语。每个任务60 s，任务期间，每个任务的字符及顺序保持一致，并记录患者所说的词语，统计词语的总数（包括重复、错误的词语）、正确数。

受试者坐在电脑前1 m的椅子上进行测量。为减少伪影，受试者被要求在测试期间避免强烈的身体、头部移动和眨眼。任务前30 s包括了20 s的非测量期（这样基线更稳定），NIRS测量始于任务前的最后10 s，一个测试任务周期为60 s，NIXLAB计算每个通道任务期的相对基线后60 s的平均值。

美国NIRScout16×16近红外成像机器的探头及光源用热塑性塑料外壳固定，根据国际脑电图的10-20系统放置测量点，布置于前额叶，共20个通道，通道分布图见图1。这种放置方案可以充分测量双侧前额叶的脑血流[2，3]。

1.3统计学方法

采用SPSS22.0進行统计学分析，年龄、受教育年限、词语总数、正确数、OxyHb和DeoxyHb等计量资料符合正态分布的用均数±标准差（x±s）表达，三组中有一组不符合正态分布的则均用中位数（四分位数）即M（Q25，Q75）表达。三组比较有非正态分布的则采用非参数检验，行Kruskal-Wallis H检验，检验结果计算χ2值，发现有统计学差异的组间比较采用事后成对检验。均为正态分布的采用单因素方差分析计算F值。对三组之间有统计意义的，OxyHb与DeoxyHb与VFT各自三组数据合并进行相关性分析。相关分析因言语流畅性结果不符合正态分布，故而采用Spearman相关分析，取双侧检验，计算相关系数。性别等计数资料采用卡方检验，因例数<40例，采用Fish精确分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1三组言语流畅性测试比较

统计言语流畅性测试的词语总数和正确数，正常组>亲属组>精分组，组间比较差异有统计学意义。见表2。

2.2 三组各通道OxyHb及DeoxyHb值比较

OxyHb通道6、7精分组、亲属组均高于正常组，通道11、13亲属组高于精分组、正常组，通道14、15精分组高于亲属组、正常组，差异具有统计学意义。见表3。DeOxyHb通道18正常组高于亲属组、精分组，差异具有统计学意义。见表4。

2.3 OxyHb与VFT的相关性

OxyHb的通道14、15与词语总数、正确数存在弱负相关，而通道6与正确数存在弱相关。DeoxyHb的通道18与词语总数、正确数存在弱的正相关，见表5、6。有相关意义的通道分布见图1。

3 讨论

从言语流畅性测试结果可以得出词语总数及正确数从高到低的排序：正常组>亲属组>精分组，提示一级亲属也存在言语流畅性功能的损害，但比患者较轻，可见一级亲属存在有别于正常人但又比患者轻的言语流畅性功能损害符合精神分裂症内表型的特点。另外患者及一级亲属的言语流畅性的词语总数及正确数均有损害，这与有些研究[4-5]一致，表明家属也存在认知损害，言语流畅性损害可为候选的内表型。

NIRS对精神分裂症患者的研究表明，在各种认知任务中，血流动力学低激活主要发生在前额叶皮质。也有不同的研究[6]发现精神分裂症患者在言语流畅性任务期间OxyHb增加，这意味着前额叶脑区激活程度增加。原因可能是精神分裂症患者前额叶腹外侧激活程度下降，而背侧负荷活动增加[7-9]。以N-back、Stroop为任务的NIRS也发现精神分裂症患者存在前额叶腹外侧激活不足，而背侧出现负荷活动增加的类似情况[10-11]。与此相似的是，本研究发现任务期间前额叶部分区域OxyHb上升，从表2可见激活程度在三组中有所不同，其中通道6、7代表的左前额叶中间腹侧区出现异常激活，精分组、亲属组表现相同，并均高于正常组，可为候选的内表型。而通道14、15代表的右中间背侧区精分组存在着异常激活的情况，且高于亲属组、正常组，这可能是候选的状态学标记。通道11、13亲属组代表的腹侧中间区激活高于精分组、正常组，提示一级亲属中存在不同于患者及正常组的异常改变，这种负荷性的皮质活动增加或许是一级亲属未发病的因素之一。可见精神分裂症患者的激活脑区更广泛，这可能是对其右侧前额叶其余脑区功能降低的一种补偿[12]。

近几年国外研究开始探索NIRS任务与前额叶激活的关系。Koike等[13]发现精神分裂症患者并未出现健康人随着工作记忆任务难度的增加而前额叶激活增强的情况。也有研究发现精神分裂症患者抑郁、阴性症状与前额叶血流异常特征存在相关性[14-15]，背侧前额叶在任务期间有压力性的负荷增加，活动增强[7]。日本Pu S等[16]以2-back为任务得出的精神分裂症患者前额叶背外侧及腹外侧等脑区的血流动力学反应与精神分裂症认知简要评估总评分（包括列表学习测试、数字排序任务、类别实例测试、符号编码和伦敦塔测试等）呈正相关。本研究通过分析范式任务中的言语流畅性功能与脑血流特点的相关性发现，OxyHb的通道14、15代表的右中间背侧区激活与词语总数、正确数存在弱负相关，而通道6代表的左侧额极与正确数存在弱负相关。这说明了言语流畅性功能与负荷激活呈负相关，在相关性方面正确数比词语总数更有意义，与Pu S等[16]研究不同的原因，可能是因为言语流畅性越差，代偿性的负荷激活程度越高。

目前國内外尚未有关于认知功能与DeoxyHb相关性的分析，国外的相关性研究主要是探索症状与脑血流动力学改变的关系，比如主观幸福感、自知力、阴性症状等与OxyHb的关系[17-19]，又如思维逻辑障碍与DeoxyHb有一定的相关性[20]。DeoxyHb代表的是去激活，表明该区未激活、血流较慢，导致DeoxyHb浓度升高，因此研究认知功能和DeoxyHb的关系也是很有意义的。本研究发现DeoxyHb通道18正常组高于亲属组、精分组;差异具有统计学意义（P<0.05）。相关性分析表明，DeoxyHb的通道18代表的右外侧背区的去激活与词语总数、正确数存在弱的正相关。也就是说言语流畅性越好，DeoxyHb浓度越高，代表去激活程度越高，该区的血流越慢，因亲属组和精分组低于正常组，可为候选的内表型。

总之，本研究发现从正常到一级亲属、患者之间，言语流畅性与前额叶OxyHb、DeoxyHb的改变存在相关性。结果提示右中间背侧区的负荷性激活与言语流畅性呈负相关;左额极的负荷性激活与言语流畅性呈负相关;右外侧背区的血流减慢，与言语流畅性呈正相关。但本研究样本数较少，有待于扩大样本量来进一步验证。本研究对于言语流畅性与不同脑区脑血流动力学改变的相关性研究，有助于为精神分裂症的发病机制探索提供了新的方向。

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