近紅外腦成像在精神疾病鑒定中的應(yīng)用

精神疾病，是指在各種生物學(xué)、心理學(xué)以及社會(huì)環(huán)境因素影響下，大腦功能失調(diào)，導(dǎo)致認(rèn)知、情感、意志和行為等精神活動(dòng)出現(xiàn)不同程度障礙的疾病。

1982年我國(guó)對(duì)12地區(qū)的城鄉(xiāng)12000戶, 共計(jì)51982人進(jìn)行篩查, 結(jié)果顯示:“在15歲及以上 (38136人) 人口的精神障礙時(shí)點(diǎn)患病率為10.54‰。1993年第二次全國(guó)流行病學(xué)調(diào)查在1982年調(diào)查的12個(gè)地區(qū)中的7個(gè)地區(qū)進(jìn)行, “在15歲及以上人口的精神障礙 (不含神經(jīng)癥) 的時(shí)點(diǎn)患病率為11.18‰, 終身患病率為13.47‰。

二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)各地區(qū)開(kāi)始自主進(jìn)行本地區(qū)的精神疾病流行病學(xué)調(diào)查。時(shí)點(diǎn)患病率和終身患病率可達(dá)到2%~3%，二十年間精神疾病患病率幾乎翻倍。精神疾病嚴(yán)重?fù)p害患者的心身健康，給患者家庭，社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。

近紅外腦功能成像fNIRS

功能近紅外光譜（fNIRS）是一種評(píng)估大腦功能的技術(shù)，它利用近紅外光譜實(shí)時(shí)測(cè)量大腦皮層的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白含量。fNIRS具有適用范圍廣泛、運(yùn)動(dòng)偽跡不敏感、電磁兼容性好、時(shí)空分辨率高等優(yōu)勢(shì)，可以在自然情境下使用。這些優(yōu)勢(shì)使得fNIRS適合于評(píng)估成年人的大腦功能與疾病，如精神分裂癥和心理障礙等。

圖 近紅外腦功能成像裝置。

大量研究表明，fNIRS可以通過(guò)評(píng)估大腦相關(guān)區(qū)域的腦功能激活程度和腦功能連接狀態(tài)等，研究精神疾病患者腦功能的變化。

精神疾病患者腦功能激活的改變

Valentina Quaresima等人（2006）對(duì)9名健康被試（對(duì)照組）和9名患有精神疾病的患者（實(shí)驗(yàn)組）進(jìn)行語(yǔ)言流暢性任務(wù)(VFT)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在VFT執(zhí)行過(guò)程中，所有對(duì)照組的雙側(cè)前額葉皮層（PFC）均表現(xiàn)出典型的fNIRS激活反應(yīng)(O2Hb升高，HHb降低較小)。另一方面，PFC對(duì)VFT的反應(yīng)在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組之間存在顯著差異。

圖 在執(zhí)行VFT任務(wù)時(shí)，對(duì)照組PFC激活反應(yīng)明顯，實(shí)驗(yàn)組激活不明顯。

Hemant Bhargav等人（2014）在對(duì) 18名精神分裂癥患者和 18名健康被試進(jìn)行圣光調(diào)息法（瑜伽的一種呼吸練習(xí)法）訓(xùn)練時(shí)，同時(shí)進(jìn)行fNIRS數(shù)據(jù)采集。

研究發(fā)現(xiàn)，在KB訓(xùn)練過(guò)程中，健康被試大腦皮層的氧合血紅蛋白的總血紅蛋白顯著升高，而對(duì)于精神分裂患者而言并沒(méi)有產(chǎn)生影響。在NIRS測(cè)量中，oxyHb被認(rèn)為是區(qū)域腦血流變化最敏感的指標(biāo)，精神分裂癥患者在KB訓(xùn)練時(shí)，其腦血流量或PFC激活明顯少于健康被試。

圖 在KB訓(xùn)練過(guò)程中，健康被試和精神分裂癥患者大腦皮層血氧變化

Takei等人（2013）對(duì)29名精神疾病患者和31名健康被試在180秒的談話期間進(jìn)行近紅外光譜數(shù)據(jù)采集。與健康被試相比，精神疾病患者談話任務(wù)的表現(xiàn)下降，顳葉和右側(cè)額下回的激活均下降。結(jié)果表明，談話過(guò)程中精神疾病患者的腦功能障礙與顳葉和右側(cè)IFG的功能缺陷有關(guān)。

圖 會(huì)話任務(wù)中[oxy-Hb]的平均波形。綠線，健康被試。紅線，精神分裂癥患者。

精神疾病患者在腦功能連接的改變

Zahra Einalou等人（2014）研究了精神分裂癥患者和健康人在stroop任務(wù)中前額皮質(zhì)（PFC）的功能連接的區(qū)別。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象面前有兩個(gè)單詞，一個(gè)寫在另一個(gè)上面。上面的是墨色的，而下面的是白色的。受試者被要求判斷下面寫的單詞是否正確地表示上面單詞的顏色。如果顏色和單詞匹配，則受試者用食指按鼠標(biāo)左鍵，如果不匹配，則用中指按鼠標(biāo)右鍵。受試者被告知要盡可能快速、正確地完成任務(wù)。單詞會(huì)一直留在屏幕上，直到給出最長(zhǎng)為3秒的響應(yīng)。試驗(yàn)之間的屏幕是空白的。實(shí)驗(yàn)包括中性（Neutral）、一致（Congruent）和不一致（Incongruent）的實(shí)驗(yàn)。在中性條件下，上面的單詞由四個(gè)墨水顏色的X (XXXX)組成。在相同條件下，上一字的墨色與字本身是相同的，而在不相同條件下，上一字的墨色與字本身是不同的。試驗(yàn)以半封閉的方式進(jìn)行。每組試驗(yàn)6次。Block內(nèi)刺激時(shí)間4.5s，block間隔20s。Block內(nèi)的試驗(yàn)類型是均勻的(但是錯(cuò)誤和正確試驗(yàn)的安排正在改變)。每一種都有五塊。實(shí)驗(yàn)是在一間安靜、光線略暗的房間里進(jìn)行的。文字通過(guò)離受試者0.5米遠(yuǎn)的液晶屏幕呈現(xiàn)。

圖 健康被試和精神疾病患者腦功能連接性示意圖。

結(jié)果顯示，PFC的功能連接性與認(rèn)知負(fù)荷相關(guān)。精神分裂癥患者與健康被試不同，當(dāng)處于不相同的條件下（Incongruent）時(shí)，精神分裂癥患者的功能連接性明顯降低。

小結(jié)

得益于fNIRS的高定位能力、對(duì)言語(yǔ)等運(yùn)動(dòng)不敏感、適合于自然情景等優(yōu)勢(shì)，近紅外腦功能成像在精神疾病的輔助診斷、藥物與物理干預(yù)療效評(píng)價(jià)等領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的臨床應(yīng)用和基礎(chǔ)研究，已成為精神心理相關(guān)科室不可或缺的定量評(píng)價(jià)平臺(tái)。

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