基于彌散張量成像技術對抑郁癥患者腦白質微結構的研究

胡　志，胡孝朋，陶龍香，梁　振，余永強

(1.安徽醫科大學第一附屬醫院放射科，安徽 合肥　230022；

2.安徽醫科大學生命科學學院生物醫學工程系，安徽 合肥　230032)

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基于彌散張量成像技術對抑郁癥患者腦白質微結構的研究

胡志1，胡孝朋1，陶龍香1，梁振2，余永強1

(1.安徽醫科大學第一附屬醫院放射科，安徽 合肥230022；

2.安徽醫科大學生命科學學院生物醫學工程系，安徽 合肥230032)

摘要：目的應用磁共振彌散張量成像(DTI)研究抑郁癥患者腦白質微觀結構的變化，探討其發病機制。方法35例首發中重度抑郁癥患者與18例性別、年齡及受教育程度相匹配的正常對照組行漢密爾頓(HAMD)量表評分，采用DTI分析并比較兩組間各向異性分數(FA)值的差異。結果抑郁癥組右側額上回、右側額中回、左側杏仁核、左島葉皮質、右側穹窿、右外囊、右側丘腦的FA值較對照組明顯減低(P<0.05)。結論抑郁癥患者存在廣泛腦白質微觀結構的異常，這種腦白質異常可能在抑郁癥的發病機制中發揮重要作用。

關鍵詞:抑郁癥；彌散張量成像；各向異性分數

抑郁癥又稱抑郁障礙，是臨床上常見的一種精神疾病。目前大多數研究表明抑郁癥患者存在腦功能和結構異常[1-2],這種異常機制主要表現在邊緣系統—皮層—紋狀體—蒼白球—丘腦神經環路(LCSPT)的病理損傷[3]。但是抑郁癥的發病理論以及致病機制尚未有統一的共識，有關抑郁癥涉及情緒腦功能區異常的相關研究也相對比較局限[4-5]。

彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)作為一種新型功能磁共振成像方式,通過重建活體組織腦白質纖維束走行方向、排列狀況，對各向異性分數(fractional anisotropy,FA)等指標定性定量評價聯系灰質間的白質纖維束及其病變神經纖維傳導通路[6]。本研究旨在以抑郁癥患者為受試，利用DTI探討腦白質微觀結構的異常情況及發病機制。

1資料與方法

1.1研究對象抑郁癥組:共35例，為2014年6月至2015年6月在安徽醫科大學第一附屬醫院住院及門診首發抑郁癥患者，其中男14例,女21例，年齡18～50歲,平均年齡(32.6 ±12.4)歲，平均接受教育(11.4±5.4)年。入組標準：(1)符合美國精神障礙診斷和統計手冊第4版(DSM-IV)中-重度抑郁癥的診斷標準；(2)17項漢密爾頓抑郁量表(HAMD-17)≥18分，平均(22.1±2.5)分，且病程不超過1年；(3)首次發作；(4)入組前未接受抗抑郁、抗精神病等藥物治療；(5)排除器質性腦疾病以及其他可能影響腦部結構和功能的疾病；(6)所有患者均為右利手，且配合研究試驗。

正常對照組：來自本院2014年6月至2015年4月的體檢正常者，共18例，既往無精神神經系統性疾病、顱腦外傷及腦器質性疾病。其中男7例,女11例，年齡20～52歲,平均年齡(31.5±11.6)歲，平均接受教育(12.5±4.2)年，HAMD量表總分<7分，平均(2.8±2.5)分；均為右利手。

兩組受試者文化程度、年齡、性別的差異均無統計學意義(P>0.05)。

本研究經安徽醫科大學第一附屬醫院倫理委員會批準，所有受試者均無MRI檢查禁忌。所有受試者均自愿參加并簽署知情同意書。

1.2研究方法

1.2.1DTI數據采集所有受試者磁共振圖像均在美國通用電器公司3.0T全身MR掃描儀(Signa HDxt，GE Milwaukee，WI，USA)上完成的。DTI像掃描參數：脈沖重復時間/回波時間(TR/TE)=11 000 ms/72 ms，翻轉角度(flip angle)=90°，視野(FOV)=260 mm×260 mm，矩陣 (matrix)=128×128，層厚3 mm，設定67個各向同性分布彌散敏感梯度，其中3個方向為b=0 s·mm-2，并在另外64個不同的非線性方向上施加b=1 000 s·mm-2的彌散敏感梯度，每個方向為50層，共3 350張圖像。

1.2.2數據分析應用牛津大學開發的FSL軟件(FMRIB Software Library,www.fm-rib.ox.ac.uk/fsl)的擴散工具包FDT(THE fMRIB’s Diffusion Toolbox)工具包對彌散張量成像(DTI)圖像進行分析，具體步驟包括以下幾個方面：(1)對原始數據進行NIFTI的格式轉換；(2)對數據進行渦流校正；(3)去除頭皮以及顱骨；(4)經過DTIFIT工具包計算出所有受試者的各向異性分數FA圖；(5)將所有受試者的FA圖經過非線性派準到標準模版JHU(JUH DTI-based white-matter atlases)上；(6)利用Matlab的工具包DICOM得出所有受試者在JHU模版上FA值。

2結果

兩組研究對象的DTI結果表明：相比較于正常對照組，抑郁癥組主要表現為多腦區FA值減少(P<0.05)。FA值減少的腦區主要位于右側額上回、右側額中回、左側杏仁核、左島葉皮質、右側穹窿、右外囊、右側丘腦，見表1、圖1。其中抑郁癥患者的HAMD評分與右側額上回FA值呈負相關關系(r=-0.551，P=0.001)，見圖2。

±s)

圖1　抑郁癥組較正常對照組FA值減少的腦區纖維束追蹤

圖2　抑郁癥患者右側額上回FA值與HAMD量表

注：X軸為HAMD值，單位(分)，Y軸為FA值。

3討論

本研究結果顯示抑郁癥患者右側額上回、右側額中回、左側杏仁核、左島葉皮質、右側穹窿、右外囊、右側丘腦區域腦白質FA值明顯降低，表明抑郁癥患者存在多腦區的白質纖維微觀結構損害。

腦白質占大腦體積近一半,跟多數神經系統疾病關系密切,近年來研究表明腦白質在認知與情感方面起到了關鍵作用[7]。Thomas等[8]發現抑郁癥患者額葉邊緣以及杏仁核等腦區膠質細胞密度和數量顯著減少，提示腦白質纖維微觀結構存在損傷。目前大多數研究表明抑郁癥主要體現在額葉背外側白質、前部扣帶回皮質、海馬、杏仁核、基底節和丘腦腦功能的異常[9]。本研究結果提示抑郁癥患者存在額葉皮層、邊緣系統多腦區的異常，與目前關于抑郁癥情緒異常的研究[10]一致。

情緒傳導障礙以及伴隨的認知功能損害，主要與額葉功能減弱有關[11]。額葉作為腦高級功能區之一，主要參與情感、記憶、專注、自制力等活動。前額葉背外側皮層受損主要表現為情緒的淡漠和抑郁，額上回、額中回在調節情感行為和執行功能上具有重要作用。本研究結果發現前額葉腦白質FA值減少，同時抑郁組右側額上回FA值與HAMD量表呈負相關，說明右側額上回FA值改變可能與抑郁本身有相關性，提示神經髓鞘的損害與抑郁程度相關，進一步闡明了前額葉腦白質微觀結構的損害是抑郁癥患者出現情緒傳導與認知功能異常的重要解剖學基礎和機制之一。

邊緣系統通過與下丘腦及植物神經系統聯系，海馬、紋狀體、杏仁核、蒼白球、丘腦為其中重要組成部分，啟動并調節本能和情感行為[12]。本組DTI數據中，紋狀體、左側杏仁核、右丘腦、右側穹窿腦白質FA值均明顯減少，進一步說明了邊緣系統腦結構的異常在抑郁癥發病中扮演了重要的作用。同時我們還發現抑郁癥患者左側島葉皮質FA明顯減少，與前人的研究結果類似[13]。

本研究結果運用DTI技術在腦白質神經纖維基礎上探討了抑郁癥患者多腦區微結構的異常，且進一步驗證了抑郁癥發病的相關機制。但由于樣本量較少，且研究方法較為局限，有待擴大樣本量,對抑郁癥患者臨床及影像學表現的相關性進行進一步的分析,將更深刻的認知抑郁癥腦結構和功能異常的變化機制。

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收稿日期：(2015-08-06，修回日期：2015-09-12)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.01.030

通信作者：余永強，男，主任醫師，博士生導師，研究方向：分子影像學，E-mail:yuyongqiang@hotmail.com

作者簡介：胡志，男，碩士研究生

基金項目：國家自然科學基金項目(No 31400943)