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二近红外光学脑成像介绍（第1页）

“沈渔邨精神病学（第6版）（..）”！

第四节

辅助检查

辅助检查可为精神障碍的诊断和鉴别诊断提供可靠的依据。除了血、尿、便常规，血液生化、胸片等检查外，应根据病史和临床体征，进行有针对性的辅助检查，为某些症状性精神障碍及器质性精神障碍的诊断提供证据支持，及指导治疗方案的制定。

一、常用辅助检查

（一）实验室检查

实验室检查可为脑器质性病变所致精神障碍、躯体疾病所致精神障碍、精神活性物质所致精神障碍等的诊断提供确切的依据。如阿尔茨海默病患者脑脊液Aβ42下降，总Tau蛋白、P-Tau181升高，内脏器官疾病所致精神障碍可有相应器官结构改变或功能障碍的实验室证据，病毒、细菌、立克次体、螺旋体或寄生虫等颅内感染所致精神障碍患者脑脊液可找到相应的病原体感染证据，精神活性物质所致精神障碍患者尿液精神活性物质成分检测阳性。

近几年在精神疾病遗传领域开展的基因组关联研究（genomewideassociationstudy，GWAS）为精神疾病发生的遗传机制提供了新证据。在精神分裂症GWAS研究中达到全基因组显著性水平的基因有ZNF804A、TCF4、NRGN、ExtendedregionMHC、CACNA1C和PBRM1，拷贝数变异与精神分裂症存在显著关联的染色体区域包括1q21.1，15q11.2，15q13.3，16p11.2，16p13.1和22q11.2。这些研究成果和将来的进步将有助于精神疾病的预防和治疗。除了DNA序列变异和环境因素外，表观遗传可能在精神疾病的发病机制中扮演着重要角色。

（二）神经电生理检查

1.脑电图（electroencephalogram，EEG）

脑电图是一种无创性生物物理检查方法。在安静无外界刺激时，将引导电极置于头皮上进行描记，可得到大脑持续性、节律性电位变化。脑电图既可反映脑的生理功能，也可反映脑的病理变化，通过分析其波形、波幅、节律，有助于了解大脑皮层的活动和病变情况。脑电图已被广泛应用于癫痫、精神疾病、心理疾病、脑部疾病等的诊断和治疗。近年来，随着神经科学和计算机技术的发展，一些新的技术方法逐渐应用于脑电图的研究中，如基于脑电图数据进行大脑功能网络分析，度量大脑的复杂网络特征，尝试为临床诊疗提供新的依据。

2.多导睡眠图（polysomnography，PSG）

多导睡眠图是指同时记录、分析多项睡眠生理学指标，进行睡眠医学研究和睡眠疾病诊断的一种技术。监测的内容包括睡眠结构、呼吸事件、血氧饱和度、心电图等。观察的指标主要包括三个方面。

（1）睡眠进程，包括睡眠潜伏期、睡眠总时间、醒起时间、醒起次数、觉醒比等。

（2）睡眠结构：非快动眼睡眠相（non-rapideyemovement，NREM）有S1、S2、S3、S4四期，通过分析四期百分比、快动眼睡眠相（rapideyemovement，REM）百分比等指标了解睡眠结构。整夜8小时睡眠中各期睡眠所占比例为S1占5%～10%，S2占50%，S3+S4占20%，REM占20%～50%。

（3）REM期的观察指标为REM睡眠周期数、潜伏期、强度、密度、时间等。正常成人每夜睡眠过程中NREM睡眠和REM睡眠时相交替出现4～6次。抑郁症患者特有的REM睡眠障碍表现为REM潜伏期缩短至40～50分钟，且与疾病严重程度呈负相关。

3.脑诱发电位（BrainEvokedPotentials，BEPS）

给生物体的神经系统及感觉器官以适当的刺激后，可以从神经系统及其效应器记录到一系列与刺激有固定时相关系的电活动，称为诱发电位。按刺激形式可分为视觉诱发电位（VEP）、听觉诱发电位（AEP）、体感诱发电位（SEP）、嗅觉诱发电位（OEP）、味觉诱发电位（GEP）。观察的指标主要包括波形、潜伏期和波幅。诱发电位潜伏期的长短可反映神经活动的速度，波幅的高低可反映大脑兴奋性的高低。

随着电生理检测技术的日益发展和完善，脑诱发电位已成为精神疾病患者神经感知觉活动过程的一种可靠的检测手段。现已有研究将脑诱发电位与脑神经影像技术同步结合起来进行数据记录，可以弥补ERP空间分辨率的不足，两者联合应用，有利于更全面理解精神疾病的脑结构和功能异常。

（三）脑影像检查

1.结构性脑影像

常用结构性脑影像检查主要包括计算机X线扫描断层摄影和磁共振成像技术。

（1）计算机X线扫描断层摄影（putertomography，CT）：

是临床上常用的结构性影像技术，根据不同层次各种组织的衰减系数差异，显示人体有关组织、器官的解剖学横断面图像，可显示脑室的大小、脑沟宽度、脑实质密度的改变及局灶性异常。阿尔茨海默病患者在CT检查中可发现脑萎缩，以颞叶的内侧和海马萎缩显著；精神分裂症患者在CT检查中可有脑室扩大。

（2）磁共振成像技术（magneticresonanceimaging，MRI）：

对脑白质和灰质的分辨能力优于CT，可清晰显示脑白质、灰质图像。早期结构磁共振影像的研究多采用手动测量感兴趣区的方法计算局部脑结构的体积，近年多采用基于体素的形态学分析（voxel-basedmorphometry，VBM）方法，通过比较成组受试者高分辨力T1WI结构影像，获得全脑组织密度或者体积改变的信息。弥散张量成像技术（diffusiontensorimaging，DTI）通过评估水分子的弥散情况，间接评价脑白质的结构完整性，无创显示脑组织深部白质纤维束的走行。MRI的研究发现，精神分裂症患者存在某些脑区的体积下降，如颞上回、颞叶内侧结构（杏仁核、海马和海马回）、前额叶、丘脑等。DTI的研究发现，精神分裂症患者存在多个脑区的白质异常，包括额叶、颞叶、海马等脑区，及胼胝体、弓形束、带状束和小脑脚等连接各个脑区的纤维束存。然而，无论是在T1WI结构影像或DTI方面的探索，不同的研究所报道的损害区域并不完全一致。

2.功能性脑影像

单光子发射计算机断层扫描（singlephotonemissionputedtomography，SPECT）通过检测能发射单光子同位素标记的显像剂在体内的立体分布而定量、定性地检测脑血流及其变化，也可以通过检测受体的放射性配体以了解神经受体的占有率和功能情况。正电子发射计算机断层扫描（positronemissiontomography，PET）是通过导入人体的不稳定放射性同位素，标记体内的各种化合物及其代谢物，研究活体生理、生化过程的功能性影像成像技术。功能性磁共振成像（functionalmagneticresonanceimaging，fMRI）可以通过探测脱氧血红蛋白磁场的变化来推断神经元的活动性，是一种无创的检测技术。fMRI相对于SPECT和PET而言，具有较高的时间分辨率和空间分辨率，目前已成为精神疾病研究的热点技术，广泛应用于精神疾病的生物学基础及发病机制的研究。fMRI包括基于任务的fMRI和静息态fMRI。基于任务的fMRI的脑功能研究通过合适的实验任务刺激受试者，进而检测参与任务的脑区激活状态；研究者可通过任务刺激时扫描所得的激活脑区来进一步评价患者脑功能状态是否存在异常。静息态功能磁共振的研究近年广泛应用于精神疾病的临床科研，分析方法包括局部脑区活动分析和脑区间功能连接分析。局部脑区活动分析有局部一致性（regionalhomogeneity，ReHo）分析、低频振幅（amplitudeoflowfrequencyfluctuation，ALFF）分析。功能连接分析包括：基于种子的相关分析（seedbasedcorrelationanalysis）、Granger因果分析（grangercausalityanalysis，GCA）、基于体素镜像同伦连接（voxel-mirroredhomotopicconnectivity，VMHC）方法、独立成分分析（independentponentanalysis，ICA）及基于图论的脑网络分析等。

脑影像技术在精神疾病领域的研究和应用突飞猛进，各国的科学家均在共同努力，期望可建立用于精神疾病诊断的客观的脑影像技术指标。

二、近红外光学脑成像介绍

近红外光学脑成像技术（near-infraredspectroscopy，NIRS）是一种新型脑功能成像技术。该技术使用波长为650～950nm的近红外光可以穿透皮下组织、颅骨和进入脑皮层1.5～2cm的特性进行光学成像。该技术主要利用两种波长的（780nm、830nm）近红外光与脑组织中氧合血红蛋白（oxygenatehemoglobin，Oxy-Hb））和脱氧血红蛋白（deoxygenatehemoglobin，Deoxy-Hb）之间的吸收和散射关系，观察特定状态下脑皮层组织中Deoxy-Hb和Oxy-Hb的相对浓度变化曲线，进而间接反映大脑功能活动。功能性近红外脑成像分为静息状态与认知任务状态图谱。静息状态图谱一般作为认知任务的基线校正。认知任务有情绪图片任务、语言流畅任务、对指运动任务、症状刺激任务等。任务刺激模式更是多样，临床研究发现持续30秒，间隔30秒的3～5次等效认知任务的氧合与脱氧血红蛋白浓度连续双曲线图谱，能提供有临床意义的与认知过程相关的症状图谱。例如，基于中性名词的语言流畅任务（蔬菜、电器，动物和水果名称的30秒归纳，间隔30秒，任务总时长240秒）的典型病例的观察，发现近红外前额脑成像认知任务连续趋势图谱的波形特征与焦虑、抑郁和强迫的症状综合征相关。比如，负相低平波形与抑郁迟滞症状相关、负相交叉分离波形与抑郁焦虑症状相关、负相开口状波形图谱与抑郁强迫症状相关、正相高波幅波形与广泛焦虑症状相关，正相开口状波形与焦虑强迫症状相关，正相双曲线类似正弦波形与正常状态相关。

距离NIRS技术首次被提出已经过去了35年（Jǒbsis，1977），该技术在临床基础应用研究领域一直未能普遍得到应用。制约NIRS技术临床研究原因主要有以下方面。

1.近红外光的物理特性

近红外光传播深度为1.5～2cm，不能涉及脑深部组织；空间分辨率低；在精神疾病的研究领域，该技术与fMRI、PET等相比无明显优势；除了在皮层的功能成像研究中与fMRI、PET相似，对于皮层下核团结构和功能的研究则受限于其传播深度。

2.测量的精确度有限

不能测量绝对浓度，但是NIRS可以测量氧合血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度的相对浓度变化，可能反映皮层神经功能连接状态。

3.图谱分析方法缺陷与进展

传统的研究多是比较平均后的任务期与静息期的oxy-Hb浓度差或使用地形图（topographicmap），来间接反映区域皮层的激活情况，虽然得到一些发现，但是平均后掩盖了一些信息，未能反映oxy-Hb、deoxy-Hb随时间的变化（生态效应），而NIRS具有时间分辨率高的特点，如果沿用fMRI的数据解读方式，则不能充分发挥其实时测量被试者完成心理任务时脑皮层氧合和脱氧血红蛋白变化的特点。目前已有一款基于中性名词的语言流畅任务的连续趋势图谱的分析软件应用于临床研究，它的原理是对具有氧合与脱氧血红蛋白相对浓度的时间依赖双曲线的位相与波形特征，进行自动识别和症状波形构成比分类，它的应用有助于临床医师理解在实验条件下患者的焦虑、抑郁与强迫症状波形特征和症状波形构成比的临床意义，具有协助临床医师进行症状识别、辅助诊断和疗效的评估等临床应用的前景。

此外，应用近红外脑成像技术研究精神疾病诊断的差异，如抑郁症、双相障碍、精神分裂症、惊恐发作、创伤后应激障碍、进食障碍、孤独症等也有些发现，但还有待深入研究。

（宁玉萍申晟煜刘破资）

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