作者：陆彦婷，刘秀梅，福建省儿童医院（上海儿童医学中心福建医院）儿童保健科
Tourette综合征（tourette syndrome，TS）是一种以慢性、波动性、多发性运动性抽动及不自主发声为特征的神经发育障碍性疾病。目前该病的发病机制尚不清楚，诊断依赖于症状的定性描述。神经解剖、神经影像学研究发现，TS患儿存在中枢神经系统解剖及功能异常，但至今尚无统一结论，若能准确识别客观的神经影像学生物标志物将有助于TS早期的诊断并改善预后。
20世纪90年代末首次发表了针对发育障碍儿童的
1. 静息态功能磁共振(rs-fMRI)
静息态功能磁共振成像（resting state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI） 是一种检测神经精神疾病大脑异常的成像技术。它易于采集信号，对患者要求少，能熟练识别不同患者群体的脑功能区域，如儿科患者、无意识患者、低
1.1 自发神经活动的评估
rs-fMRI已被发现是评估不执行特定任务的参与者自发神经活动的工具。低频振幅（amplitude of low frequency fluctuations，ALFF）、比率低频振幅（fractional amplitude of low frequency fluctuations，fALFF）、局部一致性（regional homogeneity，ReHo）是用于量化神经活动的三个最常见的指标。
LIU等报道了通过rs-fMRI评估TS患儿自发脑电活动的改变，结果发现TS儿童视觉相关结构、岛叶和小脑的神经活动存在改变，右小脑中ReHo减少，右小脑ReHo 值与TS持续时间呈正相关。该研究为TS患者异常的自发神经元活动提供了经验证据，提示右小脑可潜在地用作儿童早期TS病理生理学的生物标志物。于丽萍等研究也发现首发儿童TS组和对照组的fALFF值在左侧梭状回、左侧额下回三角部、左侧额上回、左侧枕中回、左侧罗兰迪克岛盖、右侧壳核、右侧额中回、右侧罗兰迪克岛盖等脑区存在差异。这些结果在一定程度上为TS神经生理机制的探索提供了影像学的依据。
1.2 基于种子的功能连接分析（seed-basic FC）
功能连接被定义为BOLD序列在两个不同脑区时间维度上的相关程度。基于种子的功能连接分析着眼于选择种子或感兴趣区域（ROI），将相应的fMRI时间序列信号与整个大脑中的其他时间序列信号相关联，以检查其连通性。CHURCH等检测了33例患有TS儿童的39个预先确定的控制区之间的rs-fMRI，结果表明患有TS的儿童在涉及两个控制网络（“扣带盖”网络和“额顶叶”网络）的连接中普遍表现出不成熟的功能连接模式，且最大的曲线外差异几乎完全位于额顶叶网络中（该网络被认为参与适应性控制）。
既往的大部分文献都强调了纹状体在 TS 运动和认知后果中的假定作用，但由于基于种子的功能连接分析在很大程度上取决于手动种子选择，一次只能揭示一个特定的功能系统，该研究中不涵盖纹状体中的区域，故今后的研究可探索更全面的区域集。
1.3 独立成分分析（independent component analysis，ICA）
ICA是目前最常用的提取和描述大脑功能网络的工具之一，它将多变量信号分离为独立成分的线性混合物，是一种完全数据驱动的方法，不需要先验的时间或空间模型。基于种子的功能连接分析可以发现种子区域和整个大脑体素之间的单一相互作用，ICA则可以联合模拟大脑中多个体素之间的关系。因此，ICA既可以用于群体水平的分析，也可以用于具有不同生理、心理和药理学条件的一个群体的分析。
WANG等应用分层匹配的ICA方法来分离皮质-纹状体-丘脑-皮质回路（CSTC）不同功能区域内的神经活动，结果发现抽动是由运动通路活动过度和CSTC控制部分激活减少的综合效应引起的。另一项针对TS 和
与对照组相比，强迫症患者在基底神经节、感觉运动区、小脑额顶、默认模式和显著性网络中FC增多。与TS和TS+强迫症患者相比，强迫症患者在小脑和额顶中也表现出更高的FC。结果表明在TS 和TS+强迫症患者中常见FC 改变。相比之下，强迫症的FC的变化模式明显，尤其涉及小脑和额顶。
1.4 支持向量机（support vector machine，SVM）
机器学习已被广泛应用于分析精神疾病患者的神经影像学资料，在精神疾病的诊断、预后预测和治疗结果预测方面显示出巨大的潜力。SVM是机器学习中的一种监督分类算法，本质上是一种二元分类算法，根据基础数据的多变量统计分析对个体进行诊断分类或预测。GREENE等应用基于静息状态功能连接数据的SVM对TS的儿童进行分类，最终发现功能连接模式可用于对TS 的儿童进行有和没有的分类，准确率为70% 左右。
另一项研究使用fMRI检查患有TS的儿童和成人的全脑功能网络，通过SVM在功能连接中寻找模式，分别将儿童和成人的TS与对照组区分，儿童组（7.4～13.1 岁）诊断准确率为71%，成人组准确率为72%。考虑随着方法的进一步完善，该技术有望预测TS患者的预后和治疗结果。
1.5 图论
图论提供了一种量化大脑组织和分析大脑网络拓扑学特性的手段。根据图论，大脑可以通过节点（即独特的脑区）和边（即结构或功能的节间连接）的集合来建模。这既可以给出大脑组织的全局印象，也可以给出特定区域的局部印象。迄今为止，只有少数现有的静息态研究使用图论分析来研究TS中的拓扑脑组织。
例如，WEN等报道了使用图论发现TS儿童的大脑功能网络中感觉运动关联区域、视觉、默认模式和语言等区域发生中断，这些区域都与TS 高度相关。OPENNEER 等将图论应用于109例8～12岁TS患儿、无抽动的注意力缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder， ADHD）患儿以及健康对照者的fMRI数据，结果发现TS组的拓扑大脑组织被破坏，TS-ADHD儿童与健康对照组和ADHD儿童相比，具有不同的功能性大脑网络组织。这些研究支持了与TS相关的整体不成熟的拓扑脑结构，也探索了TS共患病对大脑拓扑脑组织的影响，为TS的诊断和鉴别提供了影像学的参考。
1.6 动态功能连接（dynamic functional connectivity,dFC）
dFC可以揭示静态功能连接中无法观察到的时空网络属性，并可能揭示非典型功能连接的更细微的瞬态模式。XIN 等收集TS 男童和对照组的rfMRI数据，通过独立成分分析、基于滑动窗口方法的dFC分析、k均值聚类分析和图论分析，首次研究了TS患儿全脑网络中的dFC，揭示了TS中dFC状态的异常时间特性和拓扑组织的时间变异性，为TS的临床诊断和神经病理学提供了新的见解。
2. 基于任务的功能磁共振成像（task-based fMRI）
基于任务的task-based fMRI是一种用于分析和评估大脑功能区域的先进的磁共振技术。受试者执行针对单一功能的特定任务，如运动、语言、视觉、记忆、注意力和感官功能任务等。儿童TS研究中常用的任务范式有：认知控制任务、手指敲击任务和眨眼抑制任务。
2.1 认知控制任务
MARSH 等在2007 年发表了首个涉及TS 儿童的fMRI研究，在这项研究中，患有TS的儿童、成人以及健康志愿者在fMRI数据采集期间执行Stroop任务，也就是要求受试者抑制自动反应（阅读）以支持另一种不太自动的反应（颜色命名）来进行自我调节控制过程。结果发现患者和正常人在认知控制任务中的表现没有差异，但在大脑激活模式上确实有所不同。虽然这项研究确实提供了对患有TS的儿童和成人的认知控制机制的见解，但它并没有检测整个大脑。此外，由于许多患者（尤其是儿童）接受了药物治疗，尚不清楚各组之间观察到的不同激活模式是否与药物有关。
2.2 手指敲击任务
手指敲击任务是一种被广泛使用的检查人体运动系统的工具。它操作足够简单，可以用于儿童以及运动系统病变的患者。ROESSNER 等多次报道使用fMRI来比较单纯的（即无明显合并症）、初治的TS 男孩和健康对照组在右（首选）和左（非首选）食指敲击期间的激活模式，结果表明未接受治疗的单纯TS的男孩在简单运动中表现出运动网络激活的改变，当用左手进行手指运动时，这些变化更为明显。在单纯TS的男孩中，对侧中央前回和右顶叶中发现较低的激活程度，而在左尾状核和右内侧额回中观察到更高的激活程度。这反映了由于TS的持续抽动抑制，在实际任务期间需要额外的大脑网络保持正常的性能水平和适应机制。
2.3 眨眼抑制任务
眨眼抑制任务是一种类似于自愿抽搐抑制的功能成像任务，它要求参与者抑制半自愿行为。有学者应用fMRI扫描120例参与者，整个实验过程中，参与者被指示将目光集中在可见屏幕上的“X”上。在每次扫描开始时，参与者正常眨眼。扫描40 s后，实验者说出“停止”这个词，此时参与者在40 s内不眨眼。然后实验者说出“眨眼”这个词，参与者恢复正常眨眼。结果经处理分析，发现与对照组相比，TS患者在眨眼抑制期间对额叶皮层和纹状体的激活更为强烈，并指出TS抽动症状的严重程度与壳核和下外侧前额叶皮层的激活呈负相关。基于任务的功能磁共振成像的研究表明，TS患者可能在更高层次上利用大脑中与任务控制相关的区域，以实现任务的成功执行。
然而具体控制的脑区及过程尚无统一的结论，值得进一步研究。综上所述，儿童TS神经病理学基础尚未明确。随着fMRI技术的应用，对TS儿童的大脑区域和功能网络的理解取得了重大进展，这些区域和功能网络与不同的认知领域（如语言、记忆、注意力、运动协调等）相关。但目前仍存在研究规模有限、混杂因素多等缺点，研究结果尚不统一。同时，fMRI数据的研究是高度跨学科的，受到了信号处理、图论、机器学习等学科领域的影响。希望随着学科间的合作，获取程序和分析方法的进一步成熟，fMRI能为儿童TS提供神经影像学生物学标志物，为该病的诊断、治疗方案选择等提供可靠的依据。
来源：陆彦婷,刘秀梅.功能磁共振成像在儿童Tourette综合征中的应用进展[J].医学影像学杂志,2025,35(03):108-111.DOI:10.20258/j.cnki.1006-9011.2025.03.025.
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