首發抑郁癥患者靜息態腦功能局部一致性研究

邱晶，王碧馨，王蕾，夏攀，顧衛國*

作者單位：

1.蘇州大學附屬廣濟醫院影像科，蘇州 215000

2. 中國科學院心理研究所，北京 100101

抑郁癥是一種以情緒低落、興趣減退以及思維緩慢等為主的一種心境或情感性障礙，呈現高發病率、高復發率、高死亡率的特點[1-2]，因而對患者個人以及社區造成嚴重的社會和經濟負擔[3-4]。然而目前對于抑郁癥的發病機制和病因尚不明確，診斷主要依靠臨床癥狀，對抑郁癥的發病機制有必要進一步研究，以便更好地臨床干預[5]。

近年來隨著影像技術的快速發展，血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)的靜息態功能磁共振技術(resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI)技術因其較高的空間分辨率、對檢查者沒有損傷等優勢，在神經精神類疾病中得到較廣泛應用[6]。作為rs-fMRI的影像學指標之一，ReHo值在研究中具有較高的穩定性，可以反映自發神經元活動在時間上的同質性[7-8]。本研究中筆者應用ReHo的方法探討首發抑郁癥患者各腦區特征，各功能異常腦區與首發抑郁癥漢密爾頓抑郁量表(the scores of 17-item Hamilton Rating Scale for Depression，HAMD-17)評分的相關性，為抑郁癥可能的發病機制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

抑郁癥患者為2019年在蘇州大學附屬廣濟醫院心理門診就診的患者14例，入組標準如下：(1)符合中國精神疾病診斷與分類標準第三版；(2)符合美國精神障礙診斷與統計手冊第五版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，DSM-V)；(3) HAMD-17總分≥17分；(4)首次發病、未用藥的患者；(5) 18～60周歲；(6)右利手；(7)無MRI禁忌證。排除標準：(1)顱內存在病變者(包括神經系統變性疾病、腦外傷或腦血管病等腦器質性病變等)；(2)存在其他基礎性疾病者(不穩定性心血管、呼吸、內分泌或免疫相關等疾病)；(3)其他精神疾病；(4)藥物或酒精依賴者。為保證診斷結果的一致性，所有入組患者量表評定由2名精神科主治醫師單獨完成。

對照組為16例健康志愿者。入組標準：(1)精神狀況良好；(2)無家族性精神疾病病史，無嚴重的器質性疾病；(3)無顱腦外傷及手術史；(4)右利手；(5)無MRI禁忌證。所有受試者和家屬均簽署了知情同意書，該項研究得到了蘇州大學附屬廣濟醫院倫理委員會批準。

1.2 MRI數據采集

采用SIEMENS 3.0 T磁共振成像系統進行數據采集，采用16通道頭線圈，掃描時受試者保持清醒、閉眼平臥于檢查床上，受試者先進行常規磁共振T2WI、T1WI平掃，對頭部未發現異常信號者，進行靜息態fMRI掃描。靜息態功能磁共振血氧水平依賴數據掃描采用平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列采集，掃描參數：TR 2000 ms，TE 30 ms，翻轉角90°，層厚3.5 mm，FOV 224 mm×224 mm，矩陣64×64，體素大小3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm，層數32，采集240個時間點。

1.3 數據處理

(1)預處理，運用基于MATLAB R2017a平臺，運行DPABI V4.3[9]，去除前10個時間點的數據，后續230個時間點的功能影像數據納入分析，進行時間校正(slice timing)、空間對齊(realignment)、空間標準化(normalization)、空間平滑(smooth)，將頭動平移＜3 mm 與旋轉移動＜3°的受試者圖像進入后續分析；(2) ReHo分析，對上述圖像進行去線性漂移，再進行0.01～0.08 Hz 帶通濾波；然后選取全腦的Mask計算全腦每個體素的ReHo值，將所有被試者每個體素的ReHo值除以全腦Mask內的平均ReHo值，得到標準化的ReHo圖(mReHo)，再進行高斯平滑得到smReHo圖用于后續統計分析。

1.4 統計分析

采用SPSS 19.0統計軟件對兩組被試者基本資料進行分析。計數資料以例表示，采用χ2檢驗，計量資料以均數±標準差(±s)表示(均呈正態分布)，采用兩獨立樣本的t檢驗。采用DPABI軟件對上述磁共振預處理后的數據進行分析，行兩獨立樣本的t檢驗，運用REST 1.8軟件，采用Alphasim法進行多重比較校正，基于全腦Mask，將單個體素P＜0.005，連續體素數k≥91的區域定義為差異有統計學意義的區域，校正后P＜0.05的區域定義為有統計學意義的區域，對差異有統計學意義的區域中差異最顯著點(Peak點)的蒙特利爾坐標系(Montreal Neurological Institute，MNI)坐標定位，并以此命名為差異有統計學意義腦區；并將這些腦區與HAMD-17評分行Pearson相關分析。

2 結果

2.1 臨床特點

首發抑郁癥組與對照組，年齡、性別及受教育程度差異沒有統計學意義，首發抑郁癥組的HAMD-17評分明顯高于對照組，且差異有統計學意義(P＜0.05)(表1)。

表1 首發抑郁癥組與對照組的基本資料比較Tab. 1 Clinical characteristics of first-episode depressive disorder patients and control groups

表2 首發抑郁癥組與對照組ReHo值差異的腦區Tab. 2 Differences in ReHo values between first-episode depressive disorder patients and control groups

2.2 首發抑郁癥組與正常對照組ReHo值差異顯著的腦區

首發抑郁癥組相比對照組在靜息狀態下ReHo 值顯著降低的部位主要分布在右側前扣帶回(BA32，11)及右中央后回(BA1，2，3)等部位，差異有統計學意義(P＜0.05，Alphasim校正)(表2，圖1)。

2.3 ReHo值與HAMD-17評分相關性

Pearson相關分析結果顯示，抑郁癥患者右扣帶前回ReHo均值與患者HAMD-17評分呈負相關(r=-0.566，P=0.035)，右中央后回相關性分析結果為(r=0.308，P=0.285)(圖2)。

3 討論

抑郁癥是一種以明顯而持久的情緒低落、興趣減退、思維緩慢、自我評價降低及言語動作減少等為主要表現的心理障礙，病程多遷延，具有高發病率、高復發率、高致殘率和高自殺率的特點。然而，目前對于抑郁癥的研究并不深入，其可能的發病機制并不明確。rs-fMRI技術因其具有較好的時間及空間分辨率、無創性及顯著性，被廣泛應用于靜息態人腦自發活動的研究中[10]，可能是當今心理健康研究中最重要的工具之一[11]。而ReHo的方法通過計算某個特定的體素和周圍多個體素之間的時間序列的Kendall's系數，來反映腦區局部時間的同步性，并對全腦的信號進行分析，以此來推斷相應腦區功能[12-13]。ReHo值升高則表明局部腦區的神經元在同一時間序列下活動趨于同步；其降低則表明趨于無序，因此ReHo值異常可能提示我們神經元同步性活動發生了異常[14]。該方法已被廣泛用于如癲癇、精神分裂癥及抑郁癥等神經精神疾病的研究[8，15-16]。筆者通過ReHo分析探討首發抑郁癥患者局部腦自發活動的改變，以及其與HAMD-17的相關性，結果發現靜息狀態下ReHo值顯著性降低的部位主要分布在右側前扣帶回及右中央后回等部位，且右側前扣帶回與HAMD-17評分呈負相關。

3.1 研究結果分析

作為邊緣葉的重要組成部分，扣帶回前下部主要與情緒加工有關，情緒加工障礙是抑郁癥的重要表現。前扣帶回是抑郁癥病理生理學研究中重要的結構和功能區域[17]。前扣帶回與情緒、自我控制有關，并與額葉等重要區域存在連接，且抑郁癥患者代謝增強。本研究結果顯示首發抑郁癥患者右側前扣帶回的ReHo值明顯降低，且該部位的ReHo值與HAMD-17評分分值呈負相關。Lai等[18]的研究也證實了首發抑郁癥患者右側前扣帶回的ReHo值降低，并與抑郁癥的嚴重程度相關，與本研究結果較相似。基于體素的MDD形態學研究的Meta分析表明，雙側前扣帶皮層灰質的減少與抑郁癥的病因有關[19]。另有研究顯示抑郁癥患者扣帶回也存在低頻振蕩振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)的異常[20-21]。Connolly等[22]研究了青少年抑郁癥患者的腦功能連接情況，結果顯示前扣帶回與其他腦區之間的功能連接也發生了改變。多項研究顯示抑郁癥患者前扣帶回抑制杏仁核增強活動的能力受損，從而導致抑制消極情緒的能力下降[17，23]。而宋筱蕾等[24]、謝生輝等[25]也發現扣帶回的ReHo值發生異常改變，高于對照組，與本研究結果有差異，這可能由于本研究中研究對象是首發抑郁癥患者，而上述研究的是輕中度抑郁癥患者，但總體來說都是扣帶回區發生異常，因此推測抑郁癥患者右側扣帶回的神經元同步性活動發生異常改變，且與抑郁癥癥狀的發生有密切關系。

中央后回是聽覺的重要組成部分[26]，也是軀體感覺中樞。中央后回區域的神經元同步性活動異常的改變可能是抑郁癥的重要發病機制，感覺處理和聽覺處理網絡明顯異常可能導致了抑郁癥患者的感知障礙[27-28]，本研究發現首發抑郁癥患者的右側中央后回ReHo值異常，有一定程度的降低。有研究顯示青年患者的雙側中央后回ReHo值也是降低的[29]，徐麗麗[30]研究首發抑郁癥患者時，發現患者左側中央后回的ReHo值是增加的，同樣首發老年抑郁患者的右中央后回ReHo值也有所增加[27]。綜上所述，抑郁癥患者中央后回的神經元同步活動確實存在異常改變，提示中央后回可能是抑郁癥發病的重要病理腦區之一，而ReHo值的異常改變表現為有增高也有降低，這可能與樣本量較小和患者年齡區間以及抑郁是否首發及嚴重程度等有關。

3.2 小結及展望

本研究尚存在一定局限性，如收集病例數量較少；年齡區間較小；只有首發抑郁癥患者，沒有包括難治性抑郁癥及治療干預后抑郁癥患者等，均可能會對結果產生影響，因此在未來的研究中需要擴大樣本數量，擴大年齡區間，增加不同類型的患者，進行更進一步的研究。同時本研究也沒有對這些首發患者治療后進行研究，沒有將患者治療前后進行對比分析，以進一步探討抑郁癥患者治療前后的影像學的變化，探討其潛在的發病機制，為診斷及治療提供相應的理論依據。

綜上所述，本研究證實了首發抑郁癥患者在靜息狀態下某些腦功能區的ReHo值發生顯著變化，局部腦區右側前扣帶回及右側中央后回的神經元在同一時間序列下的活動發生異常，趨于無序性，且右側前扣帶回ReHo值與HAMD-17評分呈負相關，可能是抑郁癥的神經病理基礎，為抑郁癥的診斷和治療提供客觀依據。今后將研究ReHo值作為診斷抑郁癥的一個間接指標的可行性，并用來考量抑郁癥患者的治療效果，觀察抑郁癥的發生、進展及轉歸時大腦內腦區神經元活的變化過程，更全面地探索抑郁癥患者神經元活動異常情況及其與抑郁癥的嚴重程度的相關性，為臨床診斷治療以及干預提供理論依據。

利益沖突：無。