靜息態功能MRI觀察首發輕-中度抑郁癥患者默認網絡功能連接

蘇日娜，謝生輝，高 陽

(內蒙古醫科大學附屬醫院影像診斷科，內蒙古 呼和浩特 010050)

抑郁癥是常見的心境障礙疾病，患者常表現出悲傷情緒，并伴有認知障礙。目前診斷抑郁癥主要基于患者主觀感受，進行量表評價，依賴臨床醫師經驗判斷。既往研究[1]發現抑郁癥患者多個腦區功能出現異常，且存在大腦功能網絡的異常，其中關于默認網絡(default mode network， DMN)的研究最為廣泛，抑郁癥患者腦區間異常功能連接使網絡的高效性及完整性受到影響。目前有關輕-中度抑郁癥功能連接的研究較少。本研究采用靜息態功能MRI(resting-state functional MRI， rs-fMRI)觀察首發輕-中度抑郁癥患者DMN功能特點，探討功能連接異常腦區與疾病表現、發病機制的關系。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2018年8月—2019年8月24例于內蒙古醫科大學附屬醫院就診的抑郁癥患者(抑郁癥組)，男10例，女14例；年齡18～50歲，中位年齡39.5(33.5，46.8)歲；受教育年限10.0(9.0，12.0)年；平均病程(8.1±2.1)個月；17項漢密爾頓抑郁量表(Hamilton depression scale 17， HAMD-17)總評分為(20.0±2.2)分。診斷標準參照美國《精神疾病診斷與統計手冊，第四版》[2]中首發抑郁癥診斷標準。納入標準：①漢族，右利手；②輕-中度抑郁，HAMD-17總評分為18～24分；③影像學檢查前6 h未使用任何藥物。排除標準：①酒精及藥物依賴史；②合并神經系統疾病或其他精神障礙疾病；③存在MR檢查禁忌證，或檢查中頭動平移>3 mm或旋轉幅度>3°。同期納入于本院體檢的22名性別及年齡等相匹配的健康志愿者作為對照組，男9名，女13名，年齡18～50歲，中位年齡38.0(33.8，47.0)歲，受教育年限10.5(9.8，14.3)年。檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀，8通道頭頸線圈。囑受試者仰臥，佩戴耳塞，保持清醒、閉眼，平靜呼吸，以海綿墊固定其頭部。采集顱腦軸位T2WI，參數：TR 8 753 ms， TE 96 ms，FOV 24 cm×24 cm；靜息態血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent, BOLD)掃描，參數：TR 2 000 ms，TE 30 ms，層厚4.2 mm，層間隔0，FOV 22.4 cm×22.4 cm，掃描范圍為全腦，層數37，共采集240個時間點。

1.3 數據預處理 基于Matlab R2017a平臺運行DPARSFA軟件(http://rfmri.org/DPARSF)預處理圖像，包括去除前10個時間點、時間層校正、頭動校正、空間標準化、數據平滑、去線性漂移及濾波。選取內側前額葉皮質(medial prefrontal cortex， mPFC)及后扣帶回皮質(posterior cingulate cortex， PCC)作為種子點[3]，蒙特利爾神經學研究所(Montreal Neurological Institute， MNI)坐標分別為(-1，47，-4)及(-5，-49，40)；選擇半徑為6 mm球體作為區域種子點。采用Pearson相關分析對種子點平均時間序列與全腦各個體素時間序列進行分析，獲得相關系數(r)，即各種子點與全腦其他體素間的功能連接值，經FisherZ轉換以增加數據正態性進行統計分析。

1.4 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。以中位數(上下四分位數)表示不符合正態分布的計量資料，組間行Mann-WhitneyU檢驗；比較組間年齡差異采用χ2檢驗。采用SPM8軟件進行兩樣本t檢驗，提取功能連接存在差異的腦區，體素范圍(K值)>54(AlphaSim多重比較校正)。采用Pearson相關性分析評價抑郁癥組差異腦區功能連接與HAMD-17總分、病程的相關性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

抑郁癥組與對照組患者性別(χ2<0.01，P=0.96)、年齡(U=-0.44，P=0.66)及受教育程度(U=-1.46，P=0.14)差異均無統計學意義。

表1 相比對照組，抑郁癥組與mPFC功能連接存在差異的腦區

2.1 功能連接 相比對照組，抑郁癥組mPFC與雙側小腦后葉、右側前扣帶回、右側額下回眶部及左側楔前葉功能連接減弱(K均>54，P均<0.05)，與右側額下回島蓋部功能連接增加(K>54，P<0.05)，見表1及圖1。相比對照組，抑郁癥組PCC與雙側額中回眶部、雙側殼核及左側額上回背外側功能連接減弱(K均>54，P均<0.05)，與左側顳中回、雙側角回及右側楔前葉功能連接增加(K均>54，P均<0.05)，見表2及圖2。

圖1 相比對照組，抑郁癥組與mPFC功能連接存在差異的腦區 (右側色帶及數值表示功能連接程度)

表2 相比對照組，抑郁癥組與PCC功能連接存在差異的腦區

2.2 相關性分析 抑郁癥組mPFC與左側楔前葉功能連接減弱(r=-0.46，P=0.02)、PCC與左側額中回眶部功能連接減弱(r=-0.42，P=0.04)與病程呈負相關，mPFC與右側前扣帶回功能連接減弱與病程呈正相關(r=0.49，P=0.01)；抑郁癥組功能連接異常腦區均與HAMD-17評分無顯著相關性(P均>0.05)。

3 討論

本研究中，抑郁癥組右側額下回眶部與mPFC功能連接減弱、右側額下回島蓋部與mPFC功能連接增強，PCC與雙側額中回眶部功能連接減弱。眶額皮質幾乎接收所有感官信息并對其進行評估[4]，同時向扣帶回、杏仁核等腦區發出傳出神經，參與情緒加工、獎懲機制等過程[5]；眶額皮層與mPFC、PCC功能連接減弱可能導致首發輕-中度抑郁癥患者獎懲過程及情緒調節異常，右側額下回島蓋部功能連接的增強可能與抑郁癥患者未能降低mPFC區域的活動導致抑制內在情緒能力受損有關[3]。額葉、顳葉和邊緣系統存在廣泛功能連接，mPFC與前扣帶回皮層功能連接減弱導致前額葉對邊緣區域腦區的調節作用降低[6]。本研究結果顯示mPFC與右側前扣帶回功能連接減弱與抑郁癥病程正相關，可進一步解釋抑郁癥患者情緒異常及過度反芻癥狀；左側顳中回功能連接增強，可能與額葉功能異常的早期補償機制相關[7]。

圖2 相比對照組，抑郁癥組與PCC功能連接存在差異的腦區 (右側色帶及數值表示功能連接程度)

本研究發現抑郁癥組PCC與雙側殼核功能連接減弱。前額葉-邊緣-紋狀體系統是重要的情感調節環路[8]，環路內腦區異常功能連接可使情感調節過程受損。陳楓等[9]發現抑郁癥患者右側背側殼核頭與左側楔前葉功能連接減弱，提示抑郁癥可能存在殼核功能異常及紋狀體-皮質環路功能損害。小腦與額葉和邊緣系統存在緊密連接，雙側小腦半球功能連接減弱可能導致人格改變、情緒控制異常。既往研究[10]發現重度抑郁癥患者雙側小腦半球功能連接減弱。本組首發輕-中度抑郁癥患者小腦功能連接存在異常，或可解釋部分臨床癥狀。

頂下小葉與語言、數學運算等相關，角回為其組成部分；角回功能異常可表現為感覺、語言障礙及過度自我關注。本研究發現首發輕-中度抑郁癥患者PCC與雙側角回功能連接增強，與SHEN等[11]的結果相似；而CHEN等[12]發現PCC與角回功能連接減弱可能導致執行失敗，出現記憶檢索和自動認知控制失敗的指示。抑郁癥患者角回異常功能連接可能反映情緒刺激處理過程中注意力的導向異常。作為DMN內重要樞紐節點，楔前葉參與認知控制整合功能。本研究中抑郁癥患者PCC與右側楔前葉功能連接增強、mPFC與左側楔前葉功能連接減弱。既往研究[13]發現重度抑郁癥患者楔前葉與背內側前額葉皮層功能連接顯著增強。LI等[14]報道，首發重度抑郁癥患者雙側楔前葉比率低頻振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuation， fALFF)降低，且fALFF與HAMD-17評分呈負相關，提示楔前葉fALFF下降與患者出現更為嚴重的抑郁癥狀相關。首發抑郁癥患者出現楔前葉功能異常可能是疾病進展的潛在生物標志物，但仍需進一步探索楔前葉功能異常是否在輕-中度及重度抑郁癥患者腦功能異常中持續存在。

此外，本研究中抑郁癥患者PCC與左側額上回背外側功能連接減弱。前額葉背外側在情緒處理及抑制邊緣系統的過度激活過程中具有重要作用[12]。GANDELMAN等[15]觀察老年抑郁癥患者，發現PCC與前額葉背外側功能連接減弱可能參與控制異常情緒，二者間功能連接異常可能與患者出現過度反芻癥狀有關[16]。

本研究的不足：為橫斷面研究，缺乏對疾病變化的縱向觀察；樣本量小，缺少疾病不同亞型間的對比。

綜上，首發輕-中度抑郁癥患者存在DMN內、外腦區功能連接異常，部分腦區功能連接異常與病程相關，可為研究疾病發展及變化過程提供依據。