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[目的]长期吸烟对健康存在广泛的负面影响,而尼古丁成瘾是戒烟效果难以长期维持的主要原因。维持长期戒烟效果困难性的原因包括:对尼古丁成瘾的神经生物学以及对情绪的影响等基础机制了解不足;尼古丁戒断的内在机制了解不足。针对这两方面的问题本研究拟采用静息态功能磁共振开展对尼古丁依赖及戒断后的脑功能和情绪改变对于研究尼古丁依赖的机制研究。本研究采集尼古丁依赖者和健康对照组的静息态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)数据,分析比率低频振幅(Fractional Amplitude of Low-frequency Fluctuations,fALFF)、局部一致性(Regional homogeneity,ReHo)、前扣带回(ACC)和腹侧纹状体和全脑的功能连接(Function Connection,FC)以及基于图论的功能连接网络,以了解尼古丁依赖者和健康对照组比较的脑功能异常,尼古丁戒断后1天、7天、30天与基线比较的脑功能变化。[方法]本研究经昆明医科大学第一附属医院伦理委员会批准,所有参与者均签署了知情同意书。共入组27名尼古丁依赖者和20名健康对照组(Health Control,HC),采集了对照组和尼古丁依赖者基线期、戒断后1天、7天、30天的静息态功能磁共振数据和PHQ-9(Patient Health Questionnaire-9,抑郁症筛查量表)、GAD-7(Generalized Anxiety Disorder-7,广泛性焦虑量表)、明尼苏达烟草戒断量表评分。对磁共振数据进行以下分析1.使用基于Matlab平台的DPARSF软件对影像学数据进行处理,计算被试全脑的fALFF值、Reho值并进行比较分析。2.以腹侧纹状体和ACC为种子点采用基于体素的全脑功能连接(FC)方法分析被试的功能连接模式。3.使用基于Matlab平台的GRETNA软件分析被试的脑功能网络。4.提取尼古丁依赖组的fALFF值、FC的Z值与PHQ-9、GAD-7量表进行相关分析。[结果]1.一般临床特征与人口学资料共入组尼古丁依赖者27例,对照组20例。两组年龄、性别、教育程度比较无显著统计学意义(P<0.05)。相较于HC组,尼古丁依赖者基线期的GAD-7和PHQ-9量表评分显著增高。明尼苏达烟草戒断症状量表在戒断各个时间点(Day0、Day1、Day7、Day30)的评分 11.94±7.37、5.05±3.28、2.29±2.59、0.38±0.98。明尼苏达烟草戒断症状量表在Day1、Day7、Day30的减分率分别为50.71±4.13%、71±4.35%、97.32±1.35%,经重复测量方差分析均有统计学差异,P<0.001。2.尼古丁依赖组的静息态脑功能异常2.1尼古丁依赖组的fALFF、Reho异常尼古丁依赖组与健康对照组fALFF图像比较,双侧额中回、颞中回,左侧颞下回、背外侧额上回、枕中回,右侧颞上回的fALFF值上升;左侧丘脑、中央前回,右侧背外侧额上回、中央后回、颞下回的fALFF值下降。两组间Reho图像比较,尼古丁依赖组左侧颞中回、梭状回、内侧额上回,右侧颞下回、额中回的Reho值上升;而双侧眶部额下回、中央后回,左侧岛盖部额下回、额中回、枕中回,右侧梭状回、内侧额上回、背外侧额上回、枕上回的Reho值下降。2.2尼古丁依赖组腹侧纹状体和ACC与全脑FC的异常尼古丁依赖组与HC组比较,尼古丁依赖组腹侧纹状体与双侧颞中回、枕中回、尾状核,左侧顶上回,右侧背外侧额上回、额中回、内侧额上回、枕上回、楔前叶的功能连接增强;没有与腹侧纹状态FC减弱的区域。尼古丁依赖组ACC与双侧颞中回、尾状核、枕中回,左侧梭状回、背外侧额上回,右侧背外侧额上回、内侧额上回、枕上回、楔前叶、额中回的功能连接增强;没有与ACCFC减弱的区域。2.3尼古丁依赖组和HC组功能连接网络局部指标的比较相较于HC组,尼古丁依赖组顶叶的节点度(t=4.633,P=0.000032)、顶叶的节点效率(t=4.261,P=0.0001)、颞叶的节点局部效率(t=4.950,P=0.000011)显著增加。2.4尼古丁依赖组脑功能与抑郁,焦虑症状的相关性用基线时影像学指标与PHQ-9和GAD-7量表得分分别做相关分析的结果显示:PHQ-9总分与右侧颞极颞上回(r=0.7112,P<0.001)和右侧颞中回(r=0.8034,P<0.001)的fALFF值有正相关;PHQ-9总分与ACC和左侧额中回(r=0.66,P<0.001)的FC正相关、与ACC和右侧中央后回(r=-0.66,P<0.001)、右侧颞中回(r=-0.57,P<0.001)的FC负相关;PHQ-9总分与腹侧纹状体和右侧额中回(r=0.65,P<0.001)、右侧颞中回(r=0.7265,P<0.001)的FC正相关、与腹侧纹状体和右侧背外侧额上回(r=-0.7014,P<0.001)的FC负相关。GAD-7总分与右侧颞极颞上回(r=0.775,P<0.001)的fALFF值有正相关;GAD-7总分与ACC和右侧额中回(r=0.655,P<0.001)的FC正相关、与ACC和右侧中央后回(r-0.676,P<0.001)、左侧颞中回(r=-0.697,P<0.001)的FC负相关;GAD-7总分与腹侧纹状体和右侧颞上回(r=0.726,P<0.001)的FC正相关、与腹侧纹状体和左侧额中回(r=-0.73,P<0.001)、左侧距状裂(r=-0.628,P<0.001)的FC负相关。3.尼古丁戒断后不同时间点的脑功能改变3.1尼古丁戒断1天与基线期比较的脑功能改变戒断后1天,左侧丘脑、颞极颞上回,右侧海马旁回的fALFF值上升;左侧颞上回、顶下缘角回,右侧岛盖部额下回、三角部额下回、背外侧额上回、楔前叶、颞下回、海马的fALFF值下降;左侧颞极颞上回、丘脑、中央后回、颞下回,右侧颞上回、三角部额下回、颞下回的Reho值上升;左侧三角部额下回、额中回,右侧额中回、楔前叶的Reho值下降。戒断后1天,双侧中央后回,左侧梭状回、三角部额下回,右侧颞下回、颞极颞上回、眶内额上回与腹侧纹状体的功能连接增强;而左侧背外侧额上回、中央后回,右侧三角部额下回、颞下回与ACC的功能连接增强。戒断1天后功能连接网络各个指标与基线期比较无显著性差异。3.2.尼古丁戒断7天与基线期比较的脑功能改变戒断7天后与基线期比较,左侧眶部额中回、颞中回、补充运动区,右侧眶部额中回的fALFF值上升;左侧颞下回,右侧颞下回、颞中回、颞上回、海马、距状裂周围皮层、楔前叶、中央前回的fALFF值下降。Reho图像变化与fALFF基本相同,但改变脑区略少,主要集中在:左侧额中回,右侧颞中回、眶部额下回、眶内额上回的Reho值上升;左侧海马,右侧颞上回、楔前叶、中央后回、中央前回的Reho值下降。戒断后7天,双侧岛盖部额下回,左侧颞上回、三角部额下回、内侧额上回、中央后回,右侧中央后回与腹侧纹状体的功能连接增强。左侧豆状壳核,右侧背外侧额上回、角回、补充运动区与ACC的功能连接减弱。相较于戒断基线期,戒断后7天的功能网络局部指标中仅聚类系数(t=4.738,P=0.0391)显著增加。3.3.尼古丁戒断30天与基线期比较的脑功能改变与基线期比较,戒断后30天左侧颞极颞上回、中央后回、楔前叶、中央旁小叶的fALFF值上升;左侧三角部额下回、背外侧额上回,右侧背外侧额上回、颞下回、海马、额中回、岛盖部额下回的fALFF值下降。左侧颞上回,右侧颞中回、颞下回、额中回、中央后回的Reho值上升;左侧颞中回,右侧背外侧额上回的Reho值下降。戒断30天后,左侧颞下回、颞上回、舌回、中央后回,右侧颞上回和腹侧纹状体的功能连接增强;左侧枕上回,右侧额中回、枕中回和腹侧纹状体的功能连接减弱。左侧颞上中回、中央后回、枕上回,右侧颞上回、距状裂周围皮层、三角部额下回、中央前回、枕下回、枕上回、楔前叶和ACC的功能连接增强;左侧舌回和ACC的功能连接减弱。戒断30天后功能连接网络各个指标与基线期比较无显著统计性差异。[结论](1)尼古丁依赖患者存在广泛的脑功能异常:颞中下回、额中上回的静息态脑功能升高,背外侧前额叶、中央后回的功能下降;同时腹侧纹状体和ACC与颞叶、额叶、枕叶等脑区的功能连接增强,且颞叶、顶叶的脑网络局部效率增加,可能与尼古丁成瘾的脑机制有关。(2)患者的抑郁、焦虑情绪水平增高和右侧颞叶的功能异常有关,且和腹侧纹状体和ACC与额中回功能连接增强、但与背外侧前额叶、颞叶的功能连接减弱相关,提示腹侧纹状体和ACC在尼古丁依赖者情绪障碍中的作用。(3)尼古丁的急性、亚急性戒断引起抑郁焦虑的变化,基线期升高、一月后趋于正常。(4)可以引起脑功能的广泛改变,如急性期额叶、颞叶、海马、丘脑等区域脑功能升高,腹侧纹状体和ACC与多个脑区的功能连接增强,但随着戒断时间延长,部分异常升高的脑功能(中央前回后回、背外侧前额叶)和功能连接(纹状体-枕叶、前扣带-枕叶、前扣带-楔前叶)趋向正常。