静息态功能和弥散张量成像对强迫症脑网络异常的磁共振研究

Obsessive-compulsive disorder (OCD) is a chronically disabling psychiatric disorder and characterized by two related symptom dimensions: obsessions and compulsions. The traditional analyses of functional connectivity and fiber tracking suggest the abnormal neural network is one of the core deficit of OCD, which could only detect the local- or sub-network. However, it could not explore the large-scale brain networks and determine the directionality of influence within functionally abnormal networks, and even could not be used to aid the identification of individuals with OCD in clinical practice. Therefore, we performed the resting-state functional magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging, and used the graph theory technology to explore the ‘small-world’ topological properties of the intrinsic functional and fiber structural networks and their coupling relationship in OCD; we performed directed and effective connectivity analysis to estimate the extent to which preceding neural activity in one or more seed regions predicts subsequent activity in target brain regions; and we combined the high-dimensional information of brain networks and support vector machine (SVM) technology to find a pattern classification, supporting for the potential development of SVM as a diagnostic aid for OCD.

强迫症是以强迫观念和强迫行为特征的一种精神疾病。虽然传统的功能连接和纤维束追踪已发现神经网络异常是强迫症的核心缺陷之一，然而该方法只能反映大脑局部或者子网络，不能反映大尺度脑网络功能和结构连接异常的机制，无法阐明强迫症功能和结构网络的耦合性，也不能解决脑网络中信息传递的方向问题，更不能对强迫症的临床诊断起到辅助作用。据此，我们采用静息态功能磁共振及弥散张量成像技术，通过基于图论的分析技术对强迫症大尺度内在功能连接网络和纤维束结构连接网络的“小世界”属性以及功能和结构网络的耦合关系进行研究，揭示强迫症脑网络异常的模式，更加全面的定量评价强迫症中枢神经网络的特征；采用有效功能连接的方法探索脑网络中不同区域之间相互影响的因果关系，对信息传递的方向性进行描绘；结合支持向量机的分类技术对脑网络的高维信息进行分类，为强迫症的临床诊断提供客观的影像学证据。

强迫障碍是一种慢性致残性、神经功能高度损伤的精神疾病，全球范围内的终生患病率为1~3%，发病机制尚不完全清楚，以磁共振成像为代表的多模态影像学研究促进了对此类疾病神经机制的理解。（1）本项目采用静息态功能磁共振成像技术并结合有效连接Granger因果分析的方法，发现强迫障碍患者左侧前扣带回对右侧背外侧额上回和左侧楔前叶的激活能力降低。在国际医学磁共振学会2017年的年会上，本项目负责人受邀在精神磁共振波谱和影像学组对该研究结果进行特邀学术报告（附件6），并获得了该学会的E. K. Zavoisky奖励（全球范围内每年获奖者不超过20人）（附件8）。（2）基于本项目的支持，并作为该项目的延伸，本项目针对精神分裂症患者、注意缺陷多动障碍患者以及颞下颌关节紊乱患者的大脑结构、功能网络和特定行为的异常进行了深入的研究，获得了与症状和行为相关的影像指征（附件1、2、3、4），为磁共振影像学资料在该病的诊治等方面的应用提供了重要依据。（3）基于本项目在精神障碍磁共振脑影像学方面的研究成果，本项目负责人受邀在日本医学磁共振学会2017年年会上进行关于精神障碍影像学研究进展的特邀学术报告（附件7），本项目负责人参与的研究项目“精神影像技术的基础与临床应用研究”荣获2017中华医学科技奖一等奖（附件5）。项目成果在相关国际权威学术期刊发表有标注本基金资助的SCI论文4篇，为今后对强迫障碍、精神分裂症等精神疾病的神经生物学机制的探索提供了新方法和新思路。