MRS聯合VBM對首發抑郁癥患者海馬代謝和結構的研究

李宗鴻 胡曉 王曉 王純 胡君 李成林 肖朝勇 劉獻偉

【摘要】 目的：運用多體素三維磁共振波譜（3D-1H-MRS）和基于體素的形態測量（voxel based morphometry，VBM）方法分析首發抑郁癥患者雙側海馬代謝物改變和結構體積變化特點，評價海馬1H-MRS及體積變化在首發抑郁患者早期診斷的應用價值。方法：測量40例首發抑郁患者和20例健康者雙側海馬體積及肌酸（Cr）、N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）峰下面積，計算出NAA/Cr、Cho/Cr比值，并進行統計學分析。結果：首發抑郁組右側海馬NAA/ Cr、Cho/Cr及Cho值低于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）;兩組其余代謝指標比較差異無統計學意義（P>0.05）;首發抑郁組雙側海馬體積與健康組比較差異無統計學意義（P>0.05）。結論：多體素3D-1H-MRS可為臨床醫生早期診斷首發抑郁提供參考。

【關鍵詞】 首發抑郁癥 磁共振波譜 形態測量法 海馬

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.28.026 文獻標識碼 B 文章編號 1674-6805（2019）28-00-03

Metabolism and Structure of Hippocampus in First-episode Depressive Patients by MRS Combined with VBM/LI Zonghong， HU Xiao， WANG Xiao， WANG Chun， HU Jun， LI Chenglin， XIAO Chaoyong， LIU Xianwei. //Chinese and Foreign Medical Research， 2019， 17（28）： -65

[Abstract] Objective： To analyze the metabolic characteristics and the structure changes of hippocampus by 3D multivoxel proton magnetic resonance spectroscopy （3D-1H-MRS） and voxel based morphometry （VBM） in first-episode depression. To evaluate the value of 1H-MRS and volume changes in hippocampus in early diagnosis of first-episode depression. Method： A total of 40 depressive patients and 20 normal controls were assessed in this study. NAA、Cr and Cho peak area were detected in different areas， the volume of hippocampus， and NAA/Cr， Cho/Cr ratio were calculated and analyzed statistically. Result： The first-episode depressive group had significantly lower Cho value， NAA/Cr and Cho/Cr ratio in right hippocampus than health group， the differences were statistically significant （P<0.05）. No significant differences were found in other metabolic values between the two groups （P>0.05）. There were no significant differences in the volume of hippocampus between the first-episode depressive group and the health group （P>0.05）. Conclusion： Multivoxel 3D-1H-MRS can provide reference for clinicians to early diagnosis of depression.

[Key words] First-episode depressive Magnetic resonance spectroscopy Voxel based morphometry Hippocampus

First-authors address： Nanjing Brain Hospital of Nanjing Medical University， Nanjing 210029， China

抑郁癥（major depression，MD）以情感低落、思維遲緩及言語動作減少、遲緩為典型癥狀，其發病機制仍未完全闡明[1-3]。海馬對學習、記憶和情緒等腦高級功能活動有重要影響，許多神經和精神疾病都會出現海馬代謝和體積的改變[4-5]。然而對于首發MD患者海馬代謝功能和結構的研究尚存在不一致的結論。筆者聯合MRS和VBM方法對首發MD患者海馬代謝功能和結構改變進行研究，以便為抑郁癥的臨床診斷提供參考，并為此疾病的病因學探討提供線索，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取40例2011年-2014年在筆者所在醫院就診的首發抑郁障礙（major depressive disorder，MDD）首發MD患者為首發抑郁組，符合CCMD-3抑郁發作和DSM-IV首發抑郁癥診斷標準，24項漢密爾頓抑郁量表（Hamilton rating scale for depression，HAMD）≥35分，均為右利手，排除神經系統和其他精神障礙性疾病、嚴重軀體疾病、藥物和/或酒精依賴及MRI檢查有禁忌者。健康組20例為正常對照，排除有精神疾病史或一級親屬中有嚴重精神疾病史，排除神經系統和其他全身器質性疾病。所有受試者檢查前均被告知檢査目的和方法，并由患者簽署知情同意書。本研究納入首發抑郁組男21例，女19例;年齡21～49歲，平均（32.5±9.1）歲;教育程度（16.0±1.3）年;HAMD評分（24.4±5.9）分。健康組20例，男11例，女9例;年齡25～50歲，平均（37.0±9.2）歲;教育程度（15.0±2.8）年;HAMD評分為（2.5±0.7）分。兩組受試者性別、年齡和教育程度比較，差異無統計學意義（P>0.05）。

1.2 方法

MR機系Siemens公司Verio 3.0T超導型磁共振掃描儀。所有受試者均進行3D結構MRI和3D-1H-MRS檢查。

3D結構MRI使用三維梯度回波成像序列（three-dimentional gradient-echo sequence）進行圖像采集，TR/TE=1 900 ms/2.48 ms;FOV=256 mm×256 mm，Matrix=256×246，層厚1 mm，共176層。

3D-1H-MRS采用CSI序列，以矢狀面3D-T1WI及重建橫軸位、冠狀位圖像作為MRS的定位圖像，獲取點解析波譜分析的二維1H-MRS，TR 1 700 ms，TE 135 ms，視野范圍為80 mm×80 mm，層厚15 mm，翻轉角90°，帶寬1 200 Hz，體素大小為10 mm×10 mm×15 mm，體素內勻場、水抑制均由掃描程序自動完成。掃描完成后由機器自動完成信號平均，基線矯正，相位循環，獲得圖像使用機器自帶軟件包Syngo VE 4.0進行后處理。測量N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）波峰下面積并計算NAA/Cr、Cho/Cr的比值。

采用MATLAB工作平臺下SPM8軟件的VBM8工具包，處理高分辨率的MRI結構圖，對圖像進行配準校正、分割、空間標準化、平滑。以海馬區作為ROI提取海馬體積。

1.3 觀察指標

（1）3D-1H-MRS檢測各代謝指標變化。海馬區組織代謝產物指標包括NAA、Cho、NAA/Cr及Cho/Cr。（2）基于體素的形態測量。比較兩組海馬體積。

1.4 統計學處理

本研究數據采用SPSS 17.0統計學軟件進行分析和處理，計量資料以（x±s）表示，采用t檢驗，計數資料以率（%）表示，采用字2檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3D-1H-MRS檢測各代謝指標變化

首發抑郁組右側海馬區NAA/Cr、Cho/Cr及Cho值低于健康組，差異均有統計學意義（P<0.05）;兩組其余代謝指標比較，差異均無統計學意義（P>0.05），見表1。

2.2 基于體素的形態測量

首發抑郁組雙側海馬體積與健康組比較，差異均無統計學意義（P>0.05），見表2。

3 討論

在利用磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）技術對首發MD患者雙側海馬的研究中發現，首發抑郁組右側海馬區NAA/Cr、Cho/Cr及Cho值低于健康組（P<0.05），兩組其余指標比較差異無統計學意義（P>0.05）。在利用基于體素的形態測量首發抑郁組雙側海馬體積較健康組無明顯差異（P>0.05）。

Cr是總肌酸中的甲基組，是能量代謝的物質。由于在同一個體不同代謝條件下，腦內的Cr總量是恒定的，因此在波譜研究中常把它作為其他代謝物的參照物。NAA是公認的神經元內標志物，其值降低是神經元凋亡、神經元活性降低或功能損害的代表。在體測量NAA含量的多少可直接反映神經元密度及功能狀況，NAA或NAA/Cr降低提示神經元或軸突喪失和/或神經功能紊亂，與先前研究結果相同的是文獻[5-7]。本組首發抑郁患者右側海馬區NAA/Cr較正常對照患者低，筆者考慮在MD患者疾病早期，患者海馬神經元活性和功能就隨病情發展失代償而致神經元功能降低，而經過治療抑郁情緒好轉的MD患者其海馬NAA/Cr增高[8-9]，則進一步證實MD患者海馬區功能異常與情緒調控障礙的密切關系。

Cho主要存在于細胞膜上，反映細胞膜的合成及代謝變化[10]。膽堿既是與記憶、情緒密切相關的神經遞質乙酰膽堿的前體，也是神經細胞膜7種基本磷脂（磷脂酰膽堿和鞘磷脂）的組成部分，而磷脂酰膽堿是參與細胞內信號轉導的第7信使（二酯酰甘油）的重要來源[11]。先前一項研究發現Cho及Cho/Cr值在二者間沒有差異[12]，而本研究發現首發MD患者右側海馬較健康者Cho及Cho/Cr值均低，同時另一項研究則發現，相比于初次發作的MD患者，復發及病程長的MD患者，其雙側海馬Cho及Cho/Cr值則顯著增高[13]。筆者考慮，動態觀察雙側海馬Cho及Cho/Cr值的改變可能更有助于提示病情的加重及較長的病程，從早期出現降低到后期增高甚至增高更加顯著，提示了MD患者神經細胞損害的程度，也反映了MD患者病情的加重。

MD患者海馬體積的萎縮是目前大部分研究較為一致的發現[14]，然而MD患者海馬體積卻能被許多因素影響，比如MD患者起病年齡、發病次數及病程等[15-16]。本研究在對比兩組間海馬體積時未發現明顯差異，另一項對首次發病的MD患者海馬結構的研究中也未觀察到海馬結構的異常[17]，與筆者結論一致，考慮首次發病的MD患者尚未出現海馬體積的改變可能和其起病年齡輕、病程短有關，另一方面也提示MRS所觀察到的海馬代謝功能的改變早于CT或MRI觀察到的腦內形態學變化。

目前抑郁癥的臨床診斷主要依據患者及家屬敘述的臨床表現及癥狀，輔以相應的標準化評定量表、神經心理學測試，同時排除其他器質性病變，再進行鑒別診斷，最后得出診斷結論，缺乏客觀參考指標。通過MRS技術能較為及時、靈活、準確地反映海馬神經元活性及功能的改變，而聯合VBM技術對于MD患者海馬結構的改變也可提供一些參考，對于探討MD患者的腦改變，為進一步闡明抑郁癥的發病機制和建立抑郁癥診斷的影像學可量化的客觀指標提供思路，多體素3D-1H-MRS可為臨床醫生早期診斷首發抑郁提供參考。

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（收稿日期：2019-08-26） （本文編輯：郎序瑩）