董安珂，張勇，程敬亮，李顏良，朱晨迪，許珂

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南鄭州 450052；

吸煙是人群慢性非傳染性疾病最重要的危險因素之一，引起嚴重的健康、經(jīng)濟及社會問題，目前已成為世界范圍內(nèi)最主要的可預(yù)防性死因之一[1]。我國吸煙人群數(shù)量已高達3.16億[2]。每年超過100萬人死于煙草相關(guān)疾??；預(yù)計2025年將增加1倍，2050年將增加 2倍[3]。盡管多數(shù)吸煙者有戒煙欲望，但是大多數(shù)戒煙者在 1周內(nèi)復(fù)吸[4]。尼古丁是吸煙成癮的重要原因。長期攝入尼古丁會導(dǎo)致多巴胺能等受體敏感性下降及數(shù)量上調(diào)，迫使吸煙者攝入更多的尼古丁來維持和提高腦內(nèi)的多巴胺水平，以維持或獲得欣快感；否則即出現(xiàn)抑郁、煩躁不安等戒斷癥狀。近年研究發(fā)現(xiàn)，所有被濫用的藥物（可卡因、尼古丁等）均可對神經(jīng)細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)造成損害，進而影響其功能[5]。因此，研究吸煙對腦結(jié)構(gòu)的影響以指導(dǎo)戒煙具有重要意義?；隗w素的形態(tài)學(xué)分析（voxel-based morphometry，VBM）可定量計算腦灰質(zhì)、白質(zhì)的體積[6]。本研究擬對全腦灰質(zhì)和白質(zhì)的局部密度或體積進行體素對比，能量化腦結(jié)構(gòu)變化情況，進一步為指導(dǎo)戒煙提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 試驗于2014年8月至2016年8月通過網(wǎng)絡(luò)廣告、宣傳單等途徑共招募重度尼古丁依賴者42例（研究組）。吸煙者均符合第4版精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊（The diagnostic and statistical manual of mental disorders-IV，DSM-IV）關(guān)于物質(zhì)依賴的診斷標準，即每日吸煙≥10根，煙齡≥2年。排除標準：①伴有精神病性癥狀或有精神障礙家族史者；②既往有癲癇病史或癲癇病家族史者；③有酒精、藥物等尼古丁以外的依賴或行為（賭博、網(wǎng)絡(luò)游戲）成癮史；④正在接受藥物治療、2周內(nèi)有服用苯二氮卓類藥物或接受過抗精神病藥物治療者；⑤有顱腦損傷史、昏迷史、腦器質(zhì)性或嚴重軀體疾病者、顱內(nèi)有金屬物植入或人工種植牙者；⑥不能耐受 MRI檢查者。所有吸煙者均完成尼古丁依賴水平測量（fagerstrom nicotine dependence test，F(xiàn)TND）且評分≥6分，并提供吸煙指數(shù)（吸煙年限×每天吸煙支數(shù)/20）及飲酒程度相關(guān)量表[7-8]。另外招募年齡、性別、飲酒等匹配的不吸煙（一生中吸煙不超過10根）對照者37例（對照組），排除標準與吸煙組一致。所有受試者均為男性，年齡20～55歲，結(jié)構(gòu)像掃描前確認無腦內(nèi)病灶或結(jié)構(gòu)異常，且所有受試者均為右利手[9]。所有受試者自愿參加試驗，依從性好。本試驗通過鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準，所有受試者在試驗前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 使用Siemens 3.0T MagnetomSkyra MR掃描儀及16通道頭顱相控陣線圈。所有受試者均行頭部常規(guī) MRI掃描，序列包括 T1WI、T2WI、T2 FLAIR、擴散加權(quán)成像（DWI）（b=0、1000 s/mm2）。橫軸位T2WI（turbo spin echo，TSE）序列掃描參數(shù)：TR 3800 ms，TE 93 ms，層間距1 mm，層厚5 mm，視野240 mm×240 mm，層數(shù)20。FL2D序列掃描獲得矢狀位T1WI圖像，掃描參數(shù)：TR 380 ms，TE 2.5 ms。高分辨三維T1加權(quán)矢狀位圖像通過3D磁化梯度回波序列獲得，掃描參數(shù)：TR 2000 ms，TE 2.06 ms，視野256 mm×256 mm，矩陣256×256，層厚1.0 mm，層間隔0 mm，層數(shù)192，反轉(zhuǎn)時間900 ms，反轉(zhuǎn)角9°，體素大小 1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm。

1.3 MRI數(shù)據(jù)預(yù)處理 本研究采用基于Matlab平臺的SPM8軟件對3D T1結(jié)構(gòu)像進行處理，從而用于VBM。3D T1結(jié)構(gòu)像經(jīng)過VBM處理后得到全腦每個體素的灰質(zhì)體積（grey matter volume，GMV），主要步驟為：①轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的格式：將原始圖像的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信格式轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)影像信息技術(shù)處理方案格式。②分割結(jié)構(gòu)：采用SPM8軟件自帶的標準腦結(jié)構(gòu)圖像模版分割出結(jié)構(gòu)像的腦白質(zhì)、灰質(zhì)及腦脊液[10]。③配準和空間的標準化：為減少受試者因大腦不同所致個體差異，利用DARTEL軟件工具對數(shù)據(jù)進行配準和標準化處理。首先將灰質(zhì)密度圖仿射到標準空間的灰質(zhì)模版，對灰質(zhì)密度圖行非線性高階配準從而得到其空間標準化版本，采用雅克比橫列式將其轉(zhuǎn)換成 GMV圖，然后重新采樣，最后得出相對的 GMV圖。④空間平滑：運用半高全寬三維高斯核（8 mm×8mm×8 mm）對所得圖像進行空間平滑處理，從而減少配準偏差、提高數(shù)據(jù)信噪比，使圖像更加符合高斯分布。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPM8軟件的一般線性模型，將年齡、受教育年限作為協(xié)變量。計量資料以±s表示。研究組與對照組GMV差異比較采用獨立樣本t檢驗。結(jié)果經(jīng)cluster-level FWE校正，對每個體素閾值設(shè)在P<0.001（雙側(cè)）。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

使用xjview軟件（http://www.alivelearn.net/xjview8/）顯示并制作該成分的模板。選擇疊加背景模板顯示不同組間的差異腦區(qū)。獲得重度尼古丁研究組和對照組的GMV差異區(qū)。采用SPSS 17.0軟件，將組間GMV差異區(qū)分別與吸煙年限、日吸煙量及吸煙指數(shù)進行Spearman相關(guān)分析。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組受試者基本資料比較 研究組與對照組受試者基線資料見表1，兩組性別、年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），受教育年限差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

表1 兩組受試者基本資料比較

2.2 影像學(xué)分析結(jié)果

2.2.1 研究組與對照組 GMV的差異 與對照組相比，研究組受試者位于邊緣葉的后扣帶回皮層（voxels：382）GMV降低（FWE校正，cluster size>359 voxels，t=-4.43，P<0.05），未發(fā)現(xiàn)GMV升高區(qū)域。見圖1。

圖1 兩組受試者GMV的差異。與對照組相比，研究組后扣帶回皮層GMV減?。ㄋ{色區(qū)域），未發(fā)現(xiàn)GMV升高區(qū)域

2.2.2 灰質(zhì)差異腦區(qū)與吸煙相關(guān)資料的相關(guān)性GMV 與吸煙指數(shù)（r=0.124，P>0.05）、吸煙年限（r=0.056，P>0.05）及日吸煙量（r=0.081，P>0.05）均無顯著相關(guān)性。

3 討論

腦結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)研究的常用方法包括感興趣區(qū)（ROI）研究和VBM研究。ROI方法主觀性較強、費時，且缺乏全面性及重復(fù)性，故其應(yīng)用受到一定的限制；VBM方法由Ashburner等[6]提出，是一種基于全腦的分析技術(shù)，并利用計算機進行自動處理，在全腦內(nèi)對灰、白質(zhì)的局部密度或體積進行體素對比，定量計算局部灰、白質(zhì)密度和體積的改變，從而精確顯示腦組織形態(tài)變化，進而了解腦神經(jīng)元損傷情況[11]。VBM 在體素水平對全腦高分辨率解剖像進行整體分析，不需要手動設(shè)置ROI，客觀性、準確性均較高，目前在中樞神經(jīng)疾病所致的腦結(jié)構(gòu)改變中已廣泛使用[12-13]。

吸煙對大腦結(jié)構(gòu)變化的影響，尤其是煙草消費量與腦組織體積或組織局部密度之間的關(guān)系受到越來越多的關(guān)注[14]。尼古丁依賴是吸煙成癮嚴重性一個相對穩(wěn)定的性狀。FTND評分相對客觀地從物理角度評估吸煙者對尼古丁的依賴性及成癮性，也從心理方面測量對吸煙依賴的程度，是評價吸煙相關(guān)穩(wěn)定和可遺傳特性的可靠指標，也是吸煙者和不吸煙者間解剖差異的潛在量化指標[15]。此外，由于較少暴露/輕度依賴性吸煙者可能具有中間的大腦表型，將所有吸煙者組合成一個組不易顯示差異較小的腦區(qū)。既往研究顯示，F(xiàn)TND評分≥6分的吸煙者對尼古丁為中重度依賴[16]。故本研究將吸煙組FTND評分≥6分的吸煙者納入重度尼古丁研究組，以分析重度尼古丁依賴者和不吸煙對照者行為學(xué)差異的腦區(qū)。

本研究在研究組中發(fā)現(xiàn)后扣帶回GMV較不吸煙者減小。后扣帶回是“邊緣葉”的上部，為獎賞環(huán)路的一部分，也是大腦內(nèi)默認模式網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點，是人類意識的神經(jīng)基質(zhì)，在疼痛和情景記憶恢復(fù)中發(fā)揮重要作用[17]。后扣帶回與情緒沖動、情感與記憶相互作用密切相關(guān)[18]。因此，重度尼古丁依賴者后扣帶回GMV減小影響其對吸煙記憶、吸煙誘惑控制和戒斷癥狀的情緒變化，并導(dǎo)致失去對吸煙的控制，這可能提示在慢性吸煙者中，尼古丁依賴程度較高的吸煙者扣帶回損傷與其對吸煙誘惑控制減低和戒斷癥狀的情緒變化更明顯及對吸煙的控制能力更弱一致，這也是本研究后扣帶回GMV改變的重要原因。本研究發(fā)現(xiàn)，后扣帶回GMV與吸煙相關(guān)資料無明顯相關(guān)性，提示在重度尼古丁依賴者中，吸煙的累積量對后扣帶回 GMV減小的程度影響作用有限，尚不足以引起GMV的明顯改變，但結(jié)論尚需更大樣本研究進一步驗證。

本研究的局限性為：①兩組受試者的受教育年限匹配性不強；②本研究未包括女性受試者，研究結(jié)果可能不適用于女性吸煙群體；③本研究表明重度尼古丁依賴者腦結(jié)構(gòu)較不吸煙對照者存在差異，但不能確定其他因素（如遺傳因素）是否也是引起上述腦區(qū)差異的內(nèi)在混雜因素，需要進一步研究。