抑郁症患者脑区脑功能的静息态fmri研究

抑郁症患者脑区脑功能的静息态fmri研究

近年来，静息相功能磁共振（mri）被用于临床研究，以消除模型模型中受试者在研究任务时的差异对结果的影响。对于抑郁症患者静息态fMRI研究,主要进行脑功能静息态默认网络特征的研究。有研究提示抑郁症患者的焦虑、认知障碍、迟缓、睡眠障碍及绝望感症状可能是部分特定的脑自发活动一致性异常的表现,不同性别的患者脑自发活动一致性有差异,但是静息态fMRI及与其临床特征的研究尚缺乏必要的重复验证。故本研究拟采用静息态fMRI方法,影像数据分析采用目前较新的局部一致性数据分析法(regionalhomogeneity,ReHo),进一步探讨抑郁症患者脑区自发活动特征及其与临床症状的相关性。1对象和方法1.1受害者身份及纳入标准来自2005年2～7月上海市精神卫生中心、华山医院门诊就诊的抑郁症患者。入组标准:符合美国精神障碍诊断与统计手册第四版(DSM-IV)重性抑郁障碍诊断标准;首发未用药;年龄25～50岁;汉密尔顿抑郁量表(HAMD)≥20,汉密尔顿焦虑量表(HAMA)<14,简明痴呆筛查表(BSSD)>22。排除标准:神经系统变性疾病、脑外伤或脑血管病;严重心、肝、肾功能不全及控制不良的糖尿病等重大躯体疾病史或药物依赖史者;躯体疾病、精神分裂症或药物依赖所致的抑郁发作。共入组16例,男6例,女10例,年龄26～45岁,平均(34.13±9.21)岁,受教育年限6～17年,平均(11.41±4.23)年;发病年龄6～45岁,平均(34.13±9.11)岁,病程0.5～4个月,平均(3.12±0.73)个月。HAMD总分26～36分,平均(31.71±3.85)分,HAMA总分5～10分,平均(7.70±2.21)分。正常对照组来自复旦大学上海医学院学生及上海市精神卫生中心职工。纳入标准:年龄25～50岁,目前精神状况好,无精神病史及精神病家族史,无严重躯体疾病,HAMD<7,HAMA<7,BSSD>22。共16名,男6名,女10名,年龄25～42岁,平均(33.72±7.91)岁,受教育年限10～17年,平均(13.52±3.91)年。HAMD1～4分,平均(2.71±1.19)分,HAMA3～6分,平均(5.00±1.08)分。所有受试者体内无金属植入物,均为右利手,对试验研究签署知情同意书,自愿参加。患者组和对照组的年龄、性别与受教育年限相互匹配(P>0.05)。1.2方法1.2.1般资料诊断由1名研究者收集包括年龄、性别、受教育年限、发病年龄、病程与既往史等一般资料。由2名主治医师依据DSM-IV标准对入组患者进行诊断,对所有受试者进行HAMD、HAMA及BSSD评分。诊断一致率100%,量表评定Kappa值为0.81。1.2.2低频波扫描fmri检查前向受试者解释注意事项,统一指导语:安静闭眼休息,尽量保持头部不动。采用美国GE公司Sigma3.0T磁共振成像系统扫描。海绵垫固定受试者头部,纳米海绵球塞耳。选用标准正交头线圈采集信号。扫描步骤如下:定位像扫描;2D结构像扫描;3D结构像扫描;静息态扫描5min12s,前12s为预扫描时间,以获取稳定信号,不纳入数据处理。fMRI扫描参数:常规解剖像采用T1加权成像,快速自旋回波序列(FSE),参数为:重复时间/回波时间(TR/TE):500ms/14ms,切角15°,层厚5mm,间距0,采集次数(NEX)=1,视野(FOV):24cm×24cm,轴面从颅底到顶叶共22层。快速梯度回波序列(FSPGR)采集3D全脑结构图像:TR/TE:6.4ms/1.6ms,层厚1mm,间距0,矩阵256×192,1.00NEX,扫描146层。静息态扫描采用多层平面回波序列(EPI),参数为:(TR/TE):3s/30ms,切角90°,FOV:24cm*24cm。3立方体。以AFNI软件包去线性漂移,进行带通滤波处理(0.01Hz<f<0.08Hz),以去除生理噪声如呼吸、心跳所致干扰信号。再以SPM2软件作6mm高斯核平滑,获得的低频波信号进入下一步处理;②ReHo分析:ReHo计算公式如下:W=∑(Ri)2−n(R¯¯¯)2(1/12)K2(n3−n)W=∑(Ri)2-n(R¯)2(1/12)Κ2(n3-n)。1.3差异脑区reho差异以SPSS12.0软件对两组间HAMD、HAMA及BSSD评分进行t检验。以AFNI软件依据个体KCC图谱进行t检验,以分析两组间的差异脑区。多重比较校正参数:激活簇体积(clustersvolume,CV)>837mm3(t>2.746,P<0.01),共31个voxels。对差异脑区ReHo差异最大处的KCC值与患者的HAMD量表总分及因子分进行Pearson相关分析。检验水准α=0.05。2结果2.1各外侧上哌叶的reho值比较患者组左侧丘脑、小脑、右侧枕叶、中部枕叶、左侧枕叶、左内侧上颞叶与左外侧上颞叶的ReHo值均低于对照组(P<0.01)。见图1。表1显示ReHo值差异最大点定位,定位选用Talairach与Tournoux坐标系统。2.2睡眠障碍因子七个差异脑区的KCC值与HAMD量表总分无相关性(P>0.05)。进一步分析,左侧丘脑ReHo值与HAMD体重因子分、睡眠障碍因子分相关(r=0.56,P<0.05;r=0.58,P<0.05),左外侧上颞叶ReHo值与HAMD认知障碍因子分相关(r=0.51,P<0.05),左内侧上颞叶ReHo值与HAMD焦虑躯体化因子分、认知障碍因子分相关(r=0.51,P<0.05;r=0.53,P<0.05)。未见其余4个脑区的ReHo值与HAMD因子分相关(P>0.05)。见表2。3抑郁症患者脑功能异常与情绪相关研究本研究应用ReHo法处理影像数据,该方法以计算肯德尔和谐系数为基础,可反映脑区局部时间序列的同步性,能对全脑的信号进行一致性分析,通过脑区自发神经活动一致性,可以推断相应脑区的功能。静息态fMRI常用于探讨不同脑区间的默认网络特征,近年来也被应用于研究阿尔茨海默病、儿童孤独症、抑郁症等疾病脑功能默认网络特征。将ReHo分析法与静息态fMRI相结合,可以探讨基础状态下的自发神经活动,可以用于研究精神分裂症、抑郁症等精神疾病的脑区自发神经活动。本研究表明,抑郁症患者左侧丘脑ReHo值降低。在PET与SPECT的相关研究中,多发现抑郁症患者丘脑部位血流下降、糖代谢率增加,间接反映了抑郁症患者此区域功能异常;在一项首发抑郁症患者丘脑质子磁共振波谱分析研究中,结果显示患者丘脑可能存在神经元受损和线粒体代谢障碍。本研究显示抑郁症患者左侧丘脑在基础状态下自发神经活动一致性减低,脑区内神经活动协调一致性功能异常,可能与脑区内神经元受损及其能量代谢相关的线粒体功能异常相关。患者左侧丘脑的ReHo值与HAMD量表的体重因子、睡眠障碍因子相关,这提示抑郁症患者基础状态下丘脑自发活动一致性降低,与抑郁症的部分临床表现相关。此研究结果验证了抑郁症病理环路(边缘一皮层一纹状体一苍白球一丘脑)的假说。抑郁症病理环路假说认为,抑郁症的发病及其临床症状与上述情绪调控神经环路的功能异常相关,其中丘脑是抑郁症出现睡眠、进食和体重问题的关键脑区。本研究显示,抑郁症患者左外侧上颞叶和左内侧上颞叶的ReHo值降低,提示这两个脑区的神经自发活动一致性降低,存在基础状态下颞叶脑区神经活动协调一致性功能异常。而在一项抑郁症脑白质性别差异的初步研究中,显示颞叶是抑郁症白质异常的脑区之一,白质主要传导神经信号,其结构与功能异常可能是该区域自发神经活动一致性异常的原因之一。另一项静息态下抑郁症患者脑功能研究中,显示患者的颞叶、额叶、扣带回等区域功能异常,也支持抑郁症病理环路假说;其进一步的相关分析表明,焦虑、认知障碍与颞叶脑区功能异常相关。本研究显示,抑郁症患者左外侧上颞叶的ReHo值与认知障碍因子分相关,左内侧上颞叶的ReHo值与焦虑躯体化因子及认知障碍因子分相关,与上述研究相一致,也提示抑郁症患者负性认知及焦虑情绪的产生与患者上颞叶自发神经活动一致性降低相关,支持Beck于1967年提出的抑郁障碍“偏向性认知理论”。该假说认为,抑郁症患者对内外界信息的处理存在负性、歪曲的认知,而颞叶脑区正是其神经解剖基础中的关键脑区,与负性情绪密切相关。本研究还首次显示抑郁症患者小脑与枕叶部位的ReHo值减低。小脑除了调控运动平衡功能之外,在感觉与情绪信息的初始分辨中也起重要作用,可能参与了情绪处理过程。枕叶的大部分功能区与视觉信号编码相关,而视觉记忆参与注意、视觉及语言运动等神经心理功能网络。本研究未发现抑郁症患者小脑与枕叶部位ReHo值与临床特征间的相关性,其自发神经活动一致性异常与临床神经心理异常的相关机制需要进一步研究,对此研究结果应审慎对待。由于本研究对象为首发未用药者,在发现抑郁症患者左侧丘脑、左侧上颞叶、左侧小脑、枕叶存在区域自发神经活动一