功能影像揭示OCD神经外科囊切手术的作用机制及其预测因素

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文献信息

本研究题目为Dissociable Frontostriatal Connectivity: Mechanism and Predictor of the Clinical Efficacy of Capsulotomy in Obsessive-Compulsive Disorder于2018年发表于Biological Psychiatry(2017-2018影响因子11.984)，文章探讨的核心问题为揭示重度强迫症（Obsessive-Compulsive Disorder，OCD）神经外科手术治疗的神经环路机制以及预测因子，为功能影像生物标记指导临床治疗决策提供重要基础。

研究背景

强迫症(OCD)是一种使人衰弱的慢性疾病，终生患病率为1％至2％，其中80％的患者在儿童期和青春期出现症状，强迫症的典型特征包括经常性的、侵入性的思想(强迫观念)和重复的行为(强迫行为)，尽管大多数患者可以通过药物治疗和认知行为疗法获得足够的症状缓解，但大约30％至40％的OCD患者对这些一线治疗无效。

神经外科干预可谓是重症强迫症患者的“终极救赎”，目前主要有囊切开术(capsulotomy)、扣带回切开术(cingulotomy)、尾核下神经束切断术(subcaudate tractotomy)、边缘白质切断术(limbic leucotomy)，但是手术治疗效应以及个体疗效差异的神经环路机制均不是十分清楚。

皮质-纹状体-丘脑-皮质环路(Cortico-striato-thalamo-cortical circuitry)，尤其是沿着腹侧皮质纹状体轴与OCD的核心症状关系密切以及在治疗反应中具有重要作用，然而，在神经外科治疗后，前纹状体环路(frontostriatal circuit)在何处发生了特定变化以及如何引起OCD症状改善，以及回路水平标记物是否可以在手术干预之前预测临床反应仍然是未知的。

实验方法

被试：从2013年4月至2016年9月期间筛查囊切开术的81名OCD患者的机构数据库中回顾性分析了27例难治性OCD病例（17名男性[63%]，平均年龄为30岁，标准差为7岁 ，受教育年龄为13年，标准差为3年），完整数据集包括手术前后（1周内）静息态fMRI数据和临床评估，以及9例长期随访但无术后影像学检查的病例，作为测试组。临床评估包括耶鲁 - 布朗强迫症量表（Y-BOCS），汉密尔顿焦虑量表（HAM-A）和汉密尔顿抑郁量表（HDRS，17项目版本）。此外，招募了29名年龄，性别和受教育程度相匹配的健康志愿者，这些志愿者没有神经系统疾病或精神疾病史，在相同的MRI扫描仪上收集所有成像数据。

fMRI数据：收集被试15分钟静息态fMRI以及高分辨率3D T1加权数据，进行预处理后构建前纹状体(Frontostraital)静息态功能连接图谱，根据过去对OCD的研究以及手术损伤部位选取了如下区域作为感兴趣区或种子点：

图1 Lesion:手术干预靶点；VS:腹侧纹状体(ventral striatum); DC:尾状尾(dorsal caudate); MD:丘脑背内侧核(medial dorsal thalamus); VP:腹侧壳核(ventral putamen); DP:背侧壳核(dorsal putamen)

实验结果

OCD患者的临床评估：神经外科手术前后的Y-BOCS评分显著降低(p <0.001)，36例患者中有20例(56％)对囊切开术有反应(有效果，后文中Responders组，其余为无反应组，Non-responders)，在术前Y-BOCS评分和术后间隔中，应答者和无应答者之间无显著差异，此外，我们发现应答者和无应答者之间的手术干预质心坐标或大小没有显著差异。

囊切开术后前纹状体连接(Frontostraital connectivity)的变化：

图A 囊切开术后强迫症患者VS的连接性显著降低，颜色表示t值，阈值小于.05，

AlphaSim矫正。

图B 健康控制组(HC)、术前(FRE)以及术后(POST)VS与背侧前扣带回(dACC)之间的功能连接差异。

图C VS-dACC功能连接变化与Y-BOCS之间的显著相关，虚线表示95%置信区间。

如上图所示，对于术后应答者和无应答者发现了分离的VS功能连接，如图A，左图

表示有反应与没反应的患者术后VS功能连接的降低。

图B 囊切开术后应答者和无应答者VS与背侧前扣带皮层（dACC）之间功能连接的个体变化。

图C 患者(应答vs无应答)VS与dACC功能连接的变化与强迫症量表（Y-BOCS）评分的变化之间的相关性。

图中 mOCF:内侧眶额皮质，PUT:putamen

背侧尾状突(dorsal caudate, DC)的术前功能连接能够预测囊切开术的临床反应。

图A 与应答者相比，无应答者的DC与背侧前扣带皮层（dACC）的术前连通性更高，阈值设置为.001，最小簇大小= 5个体素（未校正）

图B 对于健康对照受试者(HC)、应答者和无应答者，DC和dACC之间的术前功能连接的平均强度和标准差。

图C 术前DC与dACC之间功能连接与强迫量表（Y-BOCS）评分变化显著相关，公式对应于拟合线（实线），虚线表示95％置信区间。，蓝色和红色点分别表示响应者和无响应者。

图D 基于C中的线性公式，在排除一个异常值（黑色圆圈）后，长期随访患者（测试组）观察到的临床反应与预测的临床反应相关(p = .019)，虚线为95%置信区间。

总结

在这组接受囊切开术的患者中，腹侧纹状体(VS)和背侧前扣带皮层(dACC)之间的连接可能是顽固性OCD治疗效果的特定通路； 此外，背侧尾状核(dorsal caudate, DC)和dACC之间的术前功能连接是治疗顽固性强迫症的囊切开术的潜在反应预测因子。 这些结果强调了通路特异性反应对神经外科治疗的重要性，以及使用功能连接标记指导治疗决策和预测个体临床反应的可能性。

该项工作主要由上海瑞金医院功能神经外科孙伯民、占世坤、李殿友、张陈诚，心理科林国珍、金海燕，神经所王征、尹大志、陈潇宇、姜钦影和俞文文完成。本工作得到科技部国家重点研发计划，基金委国家自然科学基金，上海市政府间国际科技行动计划、上海市自然科学基金基础研究项目，中国科学院百人计划，中国科学院战略性先导（B类）科技专项，以及上海交通大学医学院-中科院神经科学研究所脑疾病研究中心的资助。

参考文献

Yin, D. , Zhang, C. , Lv, Q. , Chen, X. , Zeljic, K. , & Gong, H. , et al. (2018). Dissociable frontostriatal connectivity: mechanism and predictor of the clinical efficacy of capsulotomy in obsessive-compulsive disorder. Biological psychiatry.

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