槟榔是世界上继烟草、酒精和含咖啡因的饮料之后最常见的第四类精神活性类物质,长期嚼食会增加口腔癌、食管癌、肝癌和宫颈癌等其他系统肿瘤的患病风险。世界卫生组织已经将槟榔确定为一级致癌物。咀嚼槟榔产生的槟榔依赖符合世界卫生组织归纳的成瘾行为特征:①压倒一切的愿望或强制感促使当事者继续使用成瘾物质,并为此采取一切手段;②使用的剂量有升高的趋势(耐受性);③对成瘾物质的效果产生心理和生理的依赖;④其结果对个人和社会有较高的危险性。因此,槟榔依赖同烟、酒依赖一样,属于物质依赖的范畴,符合美国精神疾病诊断标准(DSM-Ⅳ,American Psychiatric Association,2000)和ICD-10(World Health Organization,1992)中物质依赖的诊断标准。具体表现为咀嚼槟榔可以放松精神紧张、提神、轻度兴奋情绪和增强满足感,停止咀嚼则会导致情绪波动、焦虑、易怒、降低注意力和睡眠失调,严重者可类似苯丙胺戒断的症状。台湾人Lee等基于对嚼食者生理和心理的渴求、耐受性和物质滥用这三个物质依赖的核心构成部分,编制了目前唯一针对槟榔设计的槟榔依赖量表(Betel quid dependence Scale,BQDS),对槟榔依赖者的依赖程度可做出量化的评定,随后的研究证实BQDS对槟榔依赖的英语母语人群同样适用,且同样有很好的信度和效度。物质依赖研究的最终目标是探索未来能够有效干预和治疗的靶点。槟榔依赖的成瘾机制仍停留于药理学研究,槟榔中的成份是经过咀嚼后,经由口腔粘膜吸收入血的,目前尚缺乏理想的动物模型,其神经机制尚不清楚。随着磁共振成像技术的快速发展,对物质依赖的研究己从宏观结构过渡到微观结构、功能及代谢研究,从而使医学影像学从传统形态学诊断模式,逐步转向形态功能兼备的现代影像学。多模态磁共振成像可非侵入性的对活体进行无创检测,且有较高的空间、时间分辨率,已被广泛应用于物质依赖相关脑结构、代谢和功能的研究中。基于体素的脑形态学分析(Voxel-basedmorphometry,VBM)可客观、自动、在全脑范围内检测脑结构的差异,不需要先验知识,在研究观察脑微观结构方面具有一定优势,可量化分析发现潜在的脑形态学上的异常。脑静息态功能磁共振成像(Resting-state fMRI,rs-fMRI)无需任务配合,可以对病态下大脑基础活动水平的改变进行评价,广泛用于认知神经科学及神经精神疾病的研究,通过多种数据分析方法,我们能够利用静息态功能磁共振成像对脑活动的空间及时间特征进行观察。局域一致性(regional homogeneity,ReHo)可对脑区局部的BOLD活动同步性进行观察,低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)可从能量角度反映各个体素在静息状态下自发活动的水平。ReHo和ALFF分析方法均是基于全脑体素统计的研究,这两种方法结合能更全面地了解静息状态下脑功能活动的特点。磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)可以无创探测并量化活体脑组织的主要代谢物,短TE(TE=30ms)二维多体素1H-MRS分析技术,可更好的显示肌醇及谷氨酸复合物的代谢水平,更全面的从分子水平了解人体生理的变化,从而对疾病的早期诊断、预后及鉴别诊断、疗效追踪等方面,做出更明确的结论。近年来的多种成瘾物质(如尼古丁、酒、可卡因、海洛因等)的影像学研究结果表明物质依赖者额叶皮层、中脑腹侧被盖区、伏隔核、脑岛等多处脑区可能有结构及功能的损害,让我们对物质依赖的认识更加客观科学。然而,目前由于人群地域限制和对槟榔依赖认识的缺陷,国内外尚未见相关的神经影像学研究报道,有限的关于槟榔依赖的报道也多集中于药理学和行为学研究,至今尚无槟榔成瘾脑神经机制的相关研究报道。那么相对弱的成瘾物质槟榔会对大脑结构、功能及代谢产生什么样的影响?槟榔依赖作用于大脑的脑区与“非法成瘾物质”是否相同?本课题的研究目标就是要借助不同的神经功能影像学分析手段从不同侧面探讨槟榔依赖者大脑结构、功能及代谢的改变及其与槟榔依赖的关系,进而探索槟榔依赖的神经机制,提高我们对槟榔依赖的认识,为槟榔依赖的干预和治疗提供科学依据。本论文共分三部分。第一部分基于体素的形态学分析研究槟榔依赖者脑灰质体积变化目的:应用基于体素脑形态学分析法(voxel based morphometry,VBM)探索槟榔依赖患者脑灰质体积变化的特点,并分析其与病程和槟榔依赖程度的相关性,从脑形态学角度解释槟榔依赖的可能神经机制。材料与方法:选择海南省万宁市每天嚼食生槟榔(槟榔嚼块)1次以上、至少嚼食5年以上、BQDS>4(符合物质成瘾的诊断标准)且不合并其他物质滥用及精神病史的原住民作为初选对象。采用Siemens 3T磁共振扫描仪,用MPRAGE序列行3D高分辨率T1WI结构像扫描,脑灰质体积的比较SPM8软件运用一般线性模型,以两独立样本t检验比较两组间全脑灰质体积的差异。槟榔依赖程度(BQDS)、病程与各变化脑区进行相关性分析。结果:选取符合纳入标准并成功进行3D高分辨率T1WI结构像扫描的槟榔依赖者33例、健康对照者32例入组。槟榔依赖组33例均为右利手,年龄46.7±9.4岁,男:女=24:9,受教育年限12.3±2.7年,BQDS评分10±3.4分,日平均嚼食槟榔342±106g,单次嚼食槟榔时间7.6±2.4分钟,病程7.6±2.4年,焦虑自评量表=27.2±5.6分,抑郁自评量表=28.6 ±6.6分;槟榔依赖组和健康对照组间年龄、性别、受教育年限、月收入、近一月饮酒量、利手、焦虑自评量表之间无统计学差异(P>0.05),槟榔依赖组抑郁自评评分较健康对照组显著降低,差异具有统计学意义(t=2.385,P=0.020)。以协变量的形式去除性别、年龄对研究的影响,与正常对照组相比,槟榔依赖组中脑、右侧内侧前额皮层(medial prefrontal cortices,mPFC)、双侧背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex,dlPFC)、左侧颞上回(superior temporal gyrus,STG)体积显著降低,右侧海马和右侧楔前叶体积显著升高,差异有统计学意义(P<0.05,AlphSim校正)。提取灰质体积异常平均脑区与BQDS、病程做相关性分析(双尾),发现右侧mPFC、左侧dlPFC灰质体积和槟榔依赖病程呈负相关(r1=-0.506,P1=0.003;r2=-0.541,P2=0.001),中脑体积与BQDS评分呈负相关(r3=-0.427,P3=0.013);其他灰质异常脑区体积并未发现与BQDS、病程存在显著相关。结论:槟榔依赖患者存在奖赏、认知和情感环路多处脑结构改变,且mPFC的结构损伤随着病程延长具有累加效应,中脑灰质体积有可能作为槟榔依赖程度评估的结构影像学指标,这尚需扩大被试样本进一步研究。这些大脑微结构的改变可能是槟榔依赖的神经生物学基础,基于VBM脑灰质形态学的研究促进了我们对槟榔依赖的认识。第二部分槟榔依赖者静息态脑功能磁共振成像研究目的:同时采用静息态脑功能磁共振局部一致性(Regional homogeneity,ReHo)和低频振幅(Amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF)分析方法对槟榔依赖者在静息状态下局部大脑自发活动的局部特征进行观察,从血氧水平依赖(Blood-oxygen Level Dependent,BOLD)代谢方面反映慢性槟榔依赖引起的神经活动同步性和强度的改变,并分析槟榔依赖者ReHo及ALFF值异常脑区与槟榔依赖程度和病程的关系。材料与方法:33例槟榔依赖者和32例健康志愿者,采用Siemens3T磁共振扫描仪进行静息态功能磁共振数据采集。分别采用ReHo及ALFF方法对静息态功能磁共振成像数据进行分析,通过与32例健康对照组做对照分析,检测ReHo及ALFF改变的脑区。并提取槟榔依赖者静息态ReHo及ALFF变化脑区内部的ReHo值和ALFF值,与槟榔依赖患者的BQDS评分及病程进行相关分析。结果:以协变量的形式去除性别、年龄、脑灰质体积对研究的影响,与健康志愿者比较,槟榔依赖组ReHo值降低的脑区主要分布于左侧梭状回、右侧直回、双侧前扣带回;槟榔依赖组ReHo升高的脑区主要分布于左侧小脑后叶、左侧颞中回、中央前回和中央旁小叶,右侧颞上回、颞下回、枕下回和中央前回(AlphaSim校正,P<0.01)。槟榔依赖组ALFF降低的脑区主要分布于左侧梭状回、内侧前额叶,右侧海马旁回、前扣带回,双侧背外侧前额叶;槟榔依赖组ALFF升高的脑区主要分布于左侧中央前回、颞上回、中央旁小叶,右侧距状回,双侧舌回(AlphaSim校正,P<0.01)。相关分析发现右侧前扣带回ReHo值和BQDS及病程呈负相关(r1=-0.476,P1=0.005,r2=-0.526,P2=0.002),左侧前扣带回ReHo值和BQDS呈负相关趋势(r3=-0.314,P3=0.075);右侧扣带回ALFF值和BQDS呈负相关(r4=-0.471,P=0.006),左侧颞上回ALFF值与病程呈正相关(r5=0.358,P5=0.041);其他异常改变脑区的ReHo及ALFF值与BQDS、病程无显著相关。结论:首次联合ReHo和ALFF分析方法对静息状态下槟榔依赖者的脑功能活动情况进行了分析,这一发现支持了慢性槟榔成瘾者认知功能和冲动控制功能下降,进而降低大脑的监测功能的理论。且右侧前扣带回静息态下的自发大脑活动可作为稳定的评估槟榔依赖严重程度的功能影像学指标。第三部分槟榔依赖者磁共振波谱成像研究目的:本研究以ACC为聚焦点,采用短TE(TE=30ms)2D多体素MRS方法,同时测量与成瘾环路密切相关的双侧内侧丘脑、豆状核、岛叶感兴趣区脑内代谢物的水平,并将代谢物水平与槟榔依赖程度及病程做相关分析,进而探讨槟榔依赖者可能存在的神经生化异常,为揭示槟榔成瘾的神经生物学基础提供研究线索。材料与方法:33例槟榔依赖者和32例健康对照者,采用Siemens3T磁共振扫描仪进行短TE(TE=30ms)二维多体素1H-MRS数据采集。以双侧前扣带回、豆状核、内侧丘脑、岛叶为感兴趣区,分别测取胆碱复合物(Choline,Cho)/肌酸(Creatine,Cr)、N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate,NAA)/Cr、肌醇(myo inositol,MI)/Cr、谷氨酸盐混合物(glutamic acid salt mixture,Glx))/Cr所对应化学位移处波峰面积积分的比值作为该化合物的相对定量值。各脑区NAA/Cr、Cho/Cr、MI/Cr、Glx/Cr浓度比值与槟榔依赖程度和病程的相关性分析采用Pearson或Spearmon相关性分析。结果:槟榔依赖组和健康对照组比较,BQD组双侧前扣带回(左侧t=2.543,P=0.013,右侧t=2.908,P=0.005)、双侧内侧丘脑(左侧 Z=2.016,P=0.044,t=2.119,P=0.038)、双侧豆状核(左侧 t=2.129,P=0.037;右侧t=2.391,P=0.020)、双侧岛叶(左侧t=3.080,P=0.003,右侧t=2.147,P=0.036)NAA/Cr比值显著低于对照组;而在双侧前扣带回(左侧t=2.263,P=0.021;右侧t=2.267,P=0.027)Cho/Cr比值显著高于对照组;左侧前扣带回(t=2.399,P=0.019)、双侧内侧丘脑(左侧2=2.218,P=0.020,右侧2=2.830,P=0.005)、左侧豆状核(Z=2.729,P=0.006)、双侧岛叶(左侧t=5.430,P=0.000,右侧 Z=2.781,P=0.005)MI/Cr比值显著高于对照组;双侧前扣带回(左侧t=3.227,P=0.002,右侧Z=2.505,P=0.012)、左侧内侧丘脑(Z=2.484,P=0.013)、双侧岛叶(左侧Z=2.777,P=0.005;右侧t=2.049,P=0.045)Glx/Cr比值显著高于对照组。其余脑区各代谢物比值无显著性差异(P>O.05)。相关性结果表明右侧前扣带回NAA/Cr 比值与 BQDS、病程呈负相关 r1=-0.387,P1=0.026;r2=-0.468,P2=0.006);右侧前扣带回Glx/Cr比值与BQDS呈正相关(r3=0.373,P3=0.033)。左侧前扣带回NAA/Cr比值与病程呈负相关(r4=-0.533,P4=0.001)。其余代谢物比值与BQDS及病程无相关性(P>0.05)。结论:利用磁共振波谱的方法初步论证了槟榔依赖者存在着前扣带回、纹状体、内侧丘脑及岛叶代谢方面的损害,并且提示病程对前扣带回NAA/Cr的影响具有累积效应,BQD患者前扣带回Glx/Cr含量的改变或许可作为槟榔成瘾严重程度的一个定量指标。该研究揭示了槟榔依赖患者奖赏、执行及情绪功能异常的生化基础,本结果结合槟榔依赖者的脑灰质体积及静息态功能磁共振结果,为阐释槟榔依赖的生物学机制和为将影像学技术运用于物质依赖的临床诊断、治疗和预后判断提供了科学依据。