核磁共振技術診斷和評估情感障礙的研究進展

符 俏 綜述,文國強 審校

(海南省人民醫院神經內科,海南 海口 570311)

情感障礙可分為原發或繼發,原發屬功能性,繼發則被推測為大腦或軀體疾病引起的[1]。原發情感障礙可分為單向和雙向情感障礙,雙向情感障礙(Bipolar disorder)的臨床特征是不同時期有抑郁或躁狂,還可有情感正常,這是世界上引起殘疾的第六位病因。單向情感障礙的主要亞型是重度抑郁障礙,重度抑郁障礙是導致美國首要經濟負擔,在全世界處于第四位經濟負擔的疾病,它的臨床特征是興致缺乏、負罪感、注意力缺陷、乏力、失眠和自殺念頭[2-3]。情感障礙對個體身心健康的危害及給社會造成的巨大負擔早已為世人矚目,對情感障礙的診斷多依靠臨床表現,近年來國內外學者對情感障礙患者影像學方面的研究逐漸增多,以期為情感障礙的診斷提供客觀可靠的診斷依據及對本病作出恰當的評估。核磁共振(Magnetic resonance,MR)技術在心理疾病已經應用了 30年,幾個以 MR為基礎的技術已為人們了解神經生物的現象提供了實體的證據,如磁共振形態圖(Magnetic resonance morphometry)、彌散張量成像(Diffusion-tensor imaging,DTI)、功能磁共振(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)和磁共振波譜(Magnetic resonance spectroscopy,MRS)。本文對情感障礙患者的 MR研究進展作一綜述。

1 雙向情感障礙(Bipolar disorder,BD)

MR應用于情感障礙的大腦結構異常診斷已較普遍。一個對 141項 MR研究的集合研究發現,BD大腦結構異常最可重復和明確的異常是側腦室和第三腦室容量增加、胼胝體的橫切面積減少、白質區的高信號增加。與 BD有關的 MR最一致報道是高信號多在皮質(經常在額葉)和皮質下區,而不是腦室周圍白質區[4]。白質區的高信號是非特異的,它反映腦血管損傷,星形膠質細胞增生,血管間隙擴大和脫水鞘[5]。盡管成人和兒童 BD白質區的高信號是正常對照的 2.5倍[6],但是,也并不是所有 BD患者都有白質區的高信號。更薄的影像斷層和液體衰減反轉回復序列已被提倡用來增加 MR檢測的敏感度[7]。許多 BD的體積測定研究已經揭示前額皮質、顳中回和邊緣葉異常區域的不同,前額皮質可被分為多個明確的組織結構和功能區域,這些區域將服務于幾個更高指令的認知功能,包括獎賞引導行為、注意力、短期記憶、策略制定、認知靈活性。然而,因為目前 MR的空間分辨力是 1 mm3,結構 MR結果不可能用來區分前額皮質的這些亞區域。事實上,患有 BD的患者與精神分裂癥患者比較,眶額皮質可能有變化而不是背外側前額皮質[8]。基于體素形態測定研究結果表明,前額皮質變薄在所有年齡的波譜和第一次發病的 BD患者均存在[9-10]。BD一個常見和重要的病變腦區是前扣帶回皮質。組織學研究顯示與心理健康人群比較,BD患者在扣帶回皮質膝下部(自腹側至胼胝體膝部)的膠質細胞密度和數量減少,而神經元數量不變,這些發現提示膠質細胞異常是情感障礙的基礎而不是神經元異常[11]。鋰劑是治療急性躁狂的主要藥物,它能增加 BD患者的灰質容量[12]。顳中回結構如杏仁核、海馬、基底節和紋狀體與前額皮質存在廣泛的連結,已經有報道 BD患者杏仁核、紋狀體體積擴大和海馬體積正常,但這些并不是普遍的結果[13-14]。另有研究發現在青少年 BD、第一次發病或多次發病的 BD患者紋狀體擴大,因此紋狀體擴大可能是 BD的遺傳易感因素[15]。

目前運用磁共振成像技術特別是 DTI及 fMRI技術不但能夠提供相關病理改變信息,還可以追蹤疾病發展及預測治療效果。BD的兩個主要特征是心境不穩定和認知控制下的執行能力差,記憶力缺失和執行能力差已經定位在前額皮質、前扣帶回皮質和海馬的下屬區域。因此,以 DTI為基礎的部分各向異性值(Fraction anisotropy,FA)和表觀彌散系數(Apparent diffusion coefficient,ADC)的檢測為前額皮質和內囊不同部位的白質破壞提供強有力的證據。研究結果表明額 -皮質下環路存在解剖上的不連續[16-18],但是在 DTI中單獨引用 FA或 ADC指數可能會引起誤導,因為低的 FA和 ADC值通常提示白質超微結構的喪失,正常 ADC或高 FA值并不提示結果正常[19]。結構異常的腦區并不一定解釋行為的改變,而結構正常的大腦不能保證正常的功能,fMRI檢查就很有必要。BD的 fMRI檢查觀察到的突出表現為:引起心境不穩定的杏仁核異常的活性增高和引起認知缺損的前額皮質下區異常的活性減低。已有報道,可怕的面部表情反應可能引起杏仁核活性增加,并伴隨前扣帶回和背外側前額皮質活性降低[20-21]。在躁狂患者降低其腹外側前額皮質活性和增加杏仁核活性,患者出現夸大的情緒反應(缺乏抑制),提示這種反應是腹外側前額皮質活化不足造成的[22]。抗癲癇藥物如拉莫三嗪在青少年的 BD能降低杏仁核的活性,在穩定的 BD的患者能改善前額皮質功能[23-25]。

MR波譜成像(MRS)是目前能夠無創地從活體組織中獲得神經生化信息的分子影像學方法之一,能夠觀察到的代謝改變明顯早于腦內形態學的變化[26],代謝產物包括 N-乙酰天門冬氨酸(NAA),膽堿復合物(Cho)、肌醇 (mI)、谷氨酰胺和谷氨酸復合物(Glx)、谷氨酸(Glu)和肌酸(Cr)。已經有報道在成人、青少年 BD和患有 BD危險的人群前額皮質和海馬的 N-乙酰天門冬氨酸(NAA)水平降低[27]。基于 MRS研究發現,未給藥的 BD患者和急性躁狂患者的背外側前額皮質、額葉、基底節和灰質的 Glu和 Glx升高[28]。有研究顯示 BD患者的紋狀體和前扣帶回皮質的 Cho升高,用抗抑郁藥物和鋰劑后 Cho水平能正常或降低[29]。BD患者異常的肌醇水平也得到特別關注,因為用鋰劑可降低肌醇的水平[30]。mI/Cr水平的變化可能反映異常的細胞膜代謝和細胞內信號機制[31]。有研究發現對于 BD患者,MRS檢測 NAA、Cho、mI和 Glx水平降低,伴隨磷脂代謝改變,強有力說明從氧化磷酸化到糖酵解的變化是由于線粒體功能受損[32]。

2 重度抑郁障礙(Major depressive disorder,MDD)

廣義來說,MDD是沒有躁狂發作的情感疾病,表現為夸大反應的負性情感:感覺失望、負罪感、絕望。這些癥狀與邊緣結構和前額皮質有關,而下丘腦和部分腦干(藍斑、Periacqueductal灰質)的改變將造成植物神經的癥狀(如失眠、納差、乏力)和神經內分泌的改變。MRI在 MDD中的應用亦很廣泛,特別是形態學表現與 BD的表現類似。在 MDD的情感處理和認知障礙中,前額皮質和前邊緣結構是主要病變區域,大多數的體積測定研究提示在所有年齡段的 MDD前額皮質、顳中回、杏仁核和海馬的下屬區域的灰質丟失和體積減少[33-34]。研究表明 MDD患者存在邊緣系統 -皮層 -紋狀體 -蒼白球 -丘腦通路(limbic-cortical-striata-pallidal-thalamic tract)的結構及功能異常,特別是額葉、前扣帶皮層、海馬及基底核的改變[35-36]。海馬、杏仁核和眶額皮質體積的減少與未用藥的、兒童的和有 MDD風險的患者有穩定的相關關系,MDD患者的基底節和丘腦變小,但與別的報道不一致[37]。DTI研究提示有早期癥狀的 MDD的 FA值減少[38]。有研究表明海馬體積變小可能與下丘腦 -垂體 -腎上腺的機能亢進有關,皮質醇增多癥導致谷氨酸能神經元凋亡是海馬萎縮的機制之一[39]。一項 fMRI的研究表明,MDD患者靜息狀態下的杏仁核、前扣帶回皮質和前額皮質的活性較低[40]。MRS幾項研究發現 MDD有異常的 Glx濃度和 γ-氨基丁酸(GABA)高峰值,與BD一樣,MDD患者 Glu的水平降低[41]。亦有研究發現 MDD患者在前額皮質、前扣帶回皮質和枕葉皮質的 Glx和 GABA水平低[42]。

綜上所述,情感障礙的 MRI表現研究如表 1所示。

表1 情感障礙最多報道的 MRI發現

3 存在的問題和展望

MR檢查為情感障礙的診斷提供了實體的證據,也為情感障礙提供了神經病理基礎(見表 1)。但是,MR技術還不能為情感障礙的不同疾病進行鑒別診斷。盡管這些發現為 MR的診斷提供了依據,但是還需要用可對比的大樣本同種人群的方法進行檢測(包括采集和后處理),使 MR診斷結果更精確和可靠。以下因素可能導致情感障礙的 MR結果不一致和不可比:第一,病人特征,如性別、用藥情況(如不用藥、單一藥物或多種藥物等)、IQ、社會地位、發病年齡、家族史和濫用藥物等,這些因素均可導致MR結果的差異。第二,情感障礙的臨床癥狀輕重不一,有同種病的患者可能存在不同的癥狀群(如抑郁、焦慮),在情感障礙的診斷,通常應用量表進行診斷,但是由于個人特性的不同,他們可能不能嚴格進行評估從而影響研究目的。第三,影像參數和磁共振強度對影像的空間和對照分辨率起重要的作用。第四,數據的后處理是一個重要的步驟,使 MR影像能操作和得出可說明問題的結果,一些高端的計算機化的方法和人工操作的方法也在應用:如不同的閾值、過濾器和模板。第五,大多數認知活動任務還不能用單一個體來證實,需增加方法學的穩定性和統計學力度。第六,功能 MR是基于減影分析,它是假定基線和激活狀態能夠被區分為互相排斥的成分。第七,平均結構和功能 MR的數據已被定位在標準化的大腦模板,也就是說可介導由于容量成分引起的錯誤。例如,在功能 MR,血氧水平依賴的信號是與腦血流變化相關的,神經元活動發生在幾百毫秒內,盡管刺激后血流動力學反應馬上發生,這種反應需要 5 s才達到高峰,這就妨礙了精確的神經元活動的定位。上述這些問題都有待于 MR的研究者進一步探索和解決。

應用 MR技術在情感障礙診斷和評估已有廣泛的前景,盡管由于 MR設備和技術的差異造成 MR結果的不一致,但是,一些通用的 MR模式已經應用潛在的生物標志和內在表型來區分不同的情感障礙。未來的 MR研究在心理疾病方面應該是多面性的方法,新的 MR技術(如 7T或更高)能夠增強解剖的、功能的顯像和波譜分辨力,同時改進統計學和數據處理的技術,為數據分析提供可靠的軟件,更好地對情感障礙患者作出客觀的診斷和評估。

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