單相抑郁癥患者前扣帶回聯(lián)合磁共振張量成像及波譜成像的臨床研究

程捷飛 李勇剛 季 丹 繆錦林 唐 玲

抑郁癥，也稱為抑郁障礙，其特征在于顯著而持久的情緒低落，并且是情緒障礙或情感性障礙的主要類型[1]。抑郁癥的發(fā)作類型可分為雙相抑郁癥(躁狂抑郁癥)和單相抑郁癥。單相抑郁癥不但會對患者工作、學習和生活造成影響，還會產(chǎn)生自罪自責的病態(tài)心境，嚴重者會反復想到死亡和自殺。據(jù)世界衛(wèi)生組織(world health organization，WHO)統(tǒng)計，全球抑郁癥患者的數(shù)量已經(jīng)達到3億，到2012年，全球范圍內(nèi)抑郁癥已成為人類繼癌癥之后第二大嚴重的疾病，而抑郁癥患者的高自殺率也引發(fā)系列社會問題[2-3]。臨床上＞50%的患者因無法得到準確的診斷而錯失最佳治療的機會。在磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)的研究中發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者腦白質(zhì)結構、功能和代謝都存在異常，這提供了新的思路和方法來研究抑郁癥的病因以及發(fā)病機制。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)的發(fā)展和深化，常用指標是各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值。許多研究發(fā)現(xiàn)，前額葉、海馬、扣帶回等是與抑郁癥緊密相關的部位[4]。抑郁癥患者腦內(nèi)部分感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)白質(zhì)FA值下降[5-6]。磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)可用于測量活體特定的組織區(qū)域代謝物，有助于了解抑郁癥的病理生理學機制，而抑郁癥患者前額葉白質(zhì)N-乙酰天門冬氨酸(N-acetylasparte，NAA)水平低于健康者[7-9]。本研究旨在定量分析單相抑郁癥患者腦前扣帶回磁共振FA值及MRS中代謝產(chǎn)物的變化，探討DTI及MRS技術聯(lián)合運用在單相抑郁癥診斷中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月至2018年12月泰州市第四人民醫(yī)院收治的30例單相抑郁癥患者，并將其納入單相抑郁癥組，另選30名體檢者納入健康對照組。單相抑郁癥組中男性15例，女性15例；年齡25～55歲，平均年齡(34.6±10.7)歲。健康對照組中男性15名，女性15名；年齡18～55歲，平均年齡(36.8±9.3)歲。兩組一般資料差異無統(tǒng)計學意義，具有可比性。所有患者及受試者于檢查前已經(jīng)簽署知情同意書，并已通過醫(yī)院倫理委員會批準。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①單相抑郁癥組，符合《精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊(第5版)》(DSM-V)抑郁障礙診斷標準的首次發(fā)作或已用藥處于緩解期的單相抑郁癥患者，漢密爾頓抑郁量表(Hamilton depression scale，HAMD)評分的24項總分≥21分；②健康對照組，右利手，高中以上學歷，無神經(jīng)系統(tǒng)疾病的家族史，無酒精及藥物濫用的歷史。

(2)排除標準：①符合DSM診斷的精神分裂癥、精神發(fā)育遲緩、記憶障礙或其他認知障礙；②嚴重焦慮和驚恐發(fā)作；③有顱腦外傷或重大臟器疾病，已確診的心臟病等；④慢性病，如高血壓、糖尿病等；⑤酒精及藥物濫用導致的精神障礙；⑥有癲癇病史、懷孕、左利手；⑦MRI禁忌癥(有金屬植入物、幽閉恐懼癥等)；⑧常規(guī)MRI掃描序列發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)異常。

1.3 儀器設備

采用Signa HDxt Echospeed 1.5T的MR掃描儀器(美國GE Healthcare公司)；Advanced Workstation 1.5T的MR掃描儀配套AW工作站(美國GE Healthcare公司)。

1.4 檢查方法

Signa HDxt Echospeed 1.5T的MRI掃描儀，使用16通道頭線圈。掃描過程中被測試者采取仰臥位，予以耳塞減小噪音干擾，使用襯墊輔助固定被檢查者頭部。以冠狀位和矢狀位作為參考定位。在冠狀位上定位線平行于兩側顳葉底部的連線；矢狀面上平行于前后聯(lián)合的連線或者胼胝體的前后連線(AC-PC線)。

1.5 掃描參數(shù)與圖像處理

(1)掃描范圍：所有受檢者掃描范圍均由后顱窩底到顱頂。

(2)常規(guī)MRI掃描參數(shù)：①軸位T1WI，重復時間(repetition time，TR)為3669 ms，回波時間(echo time，TE)為89.3 ms，視野(field of view，F(xiàn)OV)為24 cm×24 cm，矩陣為128×128，層厚為6 mm；②軸位T2WI，TR為3697 ms，TE為115.4 ms，F(xiàn)OV為24 cm×24 cm，矩陣為352×352，層厚為6 mm；③軸位T2WI Flair(液體衰減反轉恢復-抑制腦脊液信號序列)：TR為8400 ms，TE為151.4 ms，F(xiàn)OV為24 cm×24 cm，矩陣為256×192，層厚為6 mm；④軸位3D T2WI：TR為9000 ms，TE為102.7 ms，F(xiàn)OV為24 cm×24 cm，矩陣為128×128，層厚為5 mm。

(3)DTI序列掃描參數(shù)：TR為10 000 ms，TE為105 ms，F(xiàn)OV為24 cm×24 cm，矩陣為128×128，層厚為3 mm，層間距為0，b值為800 s/mm2，激勵次數(shù)為3次，掃描時間為7 min 28 s。

(4)MRS序列掃描參數(shù)：TR為8400 ms，TE為151.4 ms，F(xiàn)OV為24 cm×24 cm，矩陣為256×192，層厚為5 mm，體素大小=4.5 mm×4.5 mm×10 mm，總掃描時間為5 min 28 s。

(5)圖像處理：所有數(shù)據(jù)均存儲在GE 1.5T的MR掃描儀配套AW(Advanced Workstation)工作站，運用配套Functools軟件將DTI序列圖像重建出FA圖像，F(xiàn)A圖像選擇黑白色。

1.6 觀察與評價指標

(1)由經(jīng)過專門訓練的放射科醫(yī)師測量ROI的FA值及NAA與肌酸(Creatine，Cr)比值(NAA/Cr)；膽堿(Choline，Cho)與Cr比值(Cho/Cr)，并進行統(tǒng)計學分析。

(2)運用配套軟件將MRS序列圖像導入后處理軟件，采用GE公司提供的軟件包進行MRS分析。得到雙側前扣帶區(qū)NAA、Cho和Cr生物代謝物波譜峰下的面積，并獲得NAA/Cr值和Cho/Cr值。測量ROI前扣帶回FA值見圖1，扣帶回波譜值見圖2。

圖1 ROI前扣帶回FA值測量圖像

圖2 扣帶回波譜值測量圖像

1.7 統(tǒng)計學方法

使用SPSS21.0軟件進行統(tǒng)計學數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，計量數(shù)據(jù)用均值±標準差(±s)表示，采用配對樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組磁共振DTI中前扣帶回FA值比較

健康對照組不同性別前扣帶回FA值，不同性別與左右側差異無統(tǒng)計學意義。單相抑郁癥組不同性別前扣帶FA值，不同性別與左右側差異無統(tǒng)計學意義。單相抑郁癥組患者雙側前扣帶回FA值與健康對照組相比，左右側前扣帶回FA值均明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(t=-2.256，t=-2.062；P＜0.05)，見表1。

表1 兩組磁共振DTI中前扣帶回FA值比較(±s)

表1 兩組磁共振DTI中前扣帶回FA值比較(±s)

注：表中FA為各向異性分數(shù)

2.2 兩組磁共振前扣帶回MRS比較

(1)健康對照組不同性別同側扣帶回NAA/Cr及Cho/Cr差異無統(tǒng)計學意義，單相抑郁癥組不同性別同側前扣帶回NAA/Cr及Cho/Cr差異無統(tǒng)計學意義。單相抑郁癥組與健康對照組比較，雙側前扣帶回NAA/Cr、左側前扣帶回Cho/Cr，單相抑郁癥組明顯下降，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義(t=-2.632，t=-2.239，t=-2.353；P＜0.05)；單相抑郁癥組患者與健康對照組右側前扣帶回Cho/Cr差異無統(tǒng)計學意義(t=-2.538，P＞0.05)，見表2。

(2)單相抑郁癥組左側前扣帶回NAA及Cho峰下面積減少，比值降低，見圖3。

表2 兩組磁共振前扣帶回MRS比較(±s)

表2 兩組磁共振前扣帶回MRS比較(±s)

注：表中NAA/Cr為N-乙酰天門冬氨酸與肌酸比值；Cho/Cr為膽堿與肌酸比值

圖3 兩組左側前扣帶回波譜對比圖像

3 討論

DTI是基于DWI的一種無創(chuàng)顯示神經(jīng)纖維微結構的功能MRI。臨床實踐中DTI最常用的參數(shù)是FA值。白質(zhì)由神經(jīng)纖維、膠質(zhì)細胞以及間質(zhì)細胞組成，損傷軸突或髓鞘的完整性、膠質(zhì)細胞的減少以及神經(jīng)傳導功能下降等都會使FA值減小[10]。Shimony等[11]發(fā)現(xiàn)，老年抑郁癥患者部分區(qū)域腦白質(zhì)FA值降低，主要為前額葉，提示FA值的異常與認知過程的速度有顯著聯(lián)系。研究抑郁癥患者腦白質(zhì)的纖維損傷情況有助于了解其高發(fā)病率的原因，早期發(fā)現(xiàn)及診斷抑郁癥患者，及時予以干預治療，改善患者功能預后、減輕不良后果。Taylor等[12]用DTI的技術對老年抑郁癥患者進行研究，其結果顯示，發(fā)作期的抑郁癥患者與已緩解的抑郁癥患者和從未發(fā)生過抑郁的患者相比，前扣帶回的白質(zhì)FA值明顯減少。目前的抑郁癥神經(jīng)學影響研究主要針對單純抑郁癥，與健康者對照比較，研究普遍認為其前額葉皮質(zhì)、扣帶回、胼胝體、海馬和杏仁核是與抑郁癥相關的部位[13]。患者額葉被破壞后，其自發(fā)性、主動性及自身調(diào)節(jié)行為減弱，扣帶回是情感融合中心，與海馬、胼胝體、眶額皮質(zhì)等部位有豐富的纖維緊密聯(lián)系[14]。MRS是用于確定活體特定組織區(qū)域的化學組成的唯一非侵入性技術。本研究中，單相抑郁癥組患者與健康對照組相比，雙側前扣帶回NAA/Cr及左前扣帶回Cho/Cr顯著降低，而右前扣帶回Cho/Cr未見明顯改變，這些異常有助于探究抑郁癥的神經(jīng)生物學基礎。NAA/Cr的降低表明該區(qū)域中神經(jīng)元及其軸突的數(shù)量減少或功能異常，因為NAA是神經(jīng)元及其軸突特異性的標記物，但非神經(jīng)膠質(zhì)細胞特異性。最近的研究表明，NAA也有在成熟的少突膠質(zhì)細胞中表達[15]。少突膠質(zhì)細胞在灰質(zhì)中形成神經(jīng)元的衛(wèi)星細胞，在白質(zhì)中形成神經(jīng)元的髓鞘[16]。Cho是乙酸膽堿和膜磷脂、鞘磷脂和磷脂酞膽堿的前體，Cho的減少表明細胞膜更新減少或細胞內(nèi)傳導信號系統(tǒng)受損。單相抑郁癥的一些臨床癥狀，如認知功能障礙和冷漠，都可能與扣帶回的功能障礙有關。本研究中發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者雙側前扣帶回NAA水平下降，左側前扣帶回Cho水平下降，表明少突膠質(zhì)細胞的改變引起單相抑郁癥患者的白質(zhì)異常。NAA/Cr和Cho/Cr的減少表明神經(jīng)元和(或)軸突的完整性紊亂，導致前扣帶回少突膠質(zhì)細胞和髓鞘變性，相對應的本研究在DTI成像上觀察到單相抑郁癥患者前扣帶回區(qū)域與健康對照組相比FA值顯著降低。本研究結果提示，單相抑郁癥患者前扣帶回區(qū)域病理改變相關的代謝異常及繼發(fā)的白質(zhì)纖維束變性相伴存在，為了解單相抑郁癥病因及病理生理機制提供了新思路。

4 結論

前扣帶回磁共振張量及波譜聯(lián)合成像通過定量評價各向異性分數(shù)及NAA/Cr、Cho/Cr指標，能同時反映單相抑郁癥患者前扣帶回微結構變化及病程中前扣帶回代謝異常，在單相抑郁癥患者磁共振影像評估中具有一定臨床應用價值。