抑郁癥腦成像技術和核腦影像成像技術的研究進展

王馨苑，劉琰，譚曦

本文要點及價值：

本文針對近年來抑郁癥腦成像技術、核腦影像成像技術的研究進展及其優劣勢、存在的問題等進行了分析、總結，可為抑郁癥的病因研究提供參考依據，為有針對性地制定抑郁癥物理治療方法提供科學支持，但因部分研究樣本量不足、設計不嚴謹、結果難評價等，因此暫無質量較高的循證醫學證據，仍需進一步深入研究。

HUANG等［1］于2019年在Lancet Psychiatry發表的一項研究結果顯示，我國人群抑郁癥終身患病率為6.9%，12個月患病率為3.6%。抑郁研究所發布的《2019中國抑郁癥領域藍皮書》顯示，我國人群抑郁癥誤診率為65.9%，復發率為50.0%～85.0%，自殺率為4.0%～10.6%［2］。由上述數據可知，抑郁癥患病率、復發率、誤診率和自殺率均較高，會給患者家庭及社會帶來深重負擔。目前，臨床治療抑郁以抗抑郁藥物為主，以心理治療或物理治療為輔。

近年來，神經科學及腦影像學的發展為抑郁癥的辨識、診斷、發病機制及治療研究提供了新的方法與思路，眾多學者從腦結構、腦功能及腦代謝等方面對抑郁癥的神經生物學機制進行研究并取得了重要進展，也為抑郁癥的物理治療學發展提供了科學依據。目前，關于抑郁癥的影像學研究主要分為腦成像技術（brain imaging technique，BIT）、核腦影像成像技術（nuclear brain imaging technique，NBIT）兩大類，其中BIT主要包括腦電圖（electroencephalogram，EEG）、事件相關電位（event-related potential，ERP）、腦磁圖（magnetoenc ephalograpy，MEG）、 經顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）和功能性近紅外光譜成像（functional nearinfrared spectroscopy，fNIRS）等，NBIT主要包括正電子發射斷 層 成 像（positron emission computed tomography，PET）、功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、磁共振成像（nuclear magnetic resonance imaging，MRI）等。

筆者以“抑郁”“抑郁癥”“depression”“depressive dis order”“EEG”“ERP”“MEG”“TMS”“fNIRS”“PET”“fMRI”“MRI” 為關鍵詞檢索了 ISI、Web of Science、Springer、中國知網等數據庫中近5年內相關參考文獻，進而總結、分析了抑郁癥BIT、NBIT的研究進展及其優劣勢、存在的問題等，以期為臨床更好地對抑郁癥進行診療提供參考。

1 抑郁癥的BIT

BIT是指通過相應儀器、方法攝取顱骨和顱內組織結構及功能活動的影像以觀察腦活動并了解其有無異常，主要包括腦結構靜態特征的測量和腦功能成像技術兩大類［3］。

1.1 EEG EEG指通過儀器將微弱的腦電活動引導出、放大后生成的一種生物電曲線圖［4］，目前國內外關于抑郁癥的EEG研究多集中于節律特征及其定量分析。有研究表明，抑郁癥患者EEG θ波活性增加并存在偏側化現象，且抑郁癥狀的發生可能與額葉-中央腦區的θ波不對稱有關，慢性睡眠不足可能與δ波幅降低有關，注意力缺陷可能與快β波段絕對光譜功率增大有關［5-6］。李成等［7］研究發現，抑郁癥患者EEG異常主要表現為慢波異常，如θ波增多、α波慢化，并可能與患者表現出的情感淡漠、行動緩慢等精神運動性抑制癥狀有關；王萍［8］研究結果顯示，抑郁癥患者EEG表現為β波活動增多、α指數下降、慢α節律、低波幅、散發性低-中幅不規則θ波，提示抑郁癥的發生與去甲腎上腺素、5-羥色胺兩種神經遞質失衡相關。總之，抑郁癥患者不同腦電節律頻段存在差異性，但由于研究條件、研究設計、研究對象及結局指標等不同，因此抑郁癥患者EEG表現的特異性還存在較大分歧，而EEG用于臨床診斷抑郁癥的實用性還有待進一步商榷。

1.2 ERP ERP也稱認知電位，指人在對事物進行認知過程中在顱腦表面所記錄到的大腦電位，主要用于反映大腦神經電生理改變［9］，其中P1、N1、P2為外源性（生理性）成分，與注意和選擇相關；N2，P3為內源性（心理性）成分，與精神狀態和關注有關［6］。研究表明，多數抑郁癥患者N1、P2、P3a及P3b潛伏期較健康對照者長，提示抑郁癥患者可能存在認知過程延緩，過度關注自身抑郁情緒等［10-11］；輕度抑郁癥患者P300潛伏期無明顯延長，而重度抑郁癥患者P300潛伏期明顯延長，說明輕度抑郁癥患者認知功能尚未出現明顯改變［12-13］；抑郁癥患者P300波幅降低，提示抑郁癥患者對外界事物興趣減退或注意力下降［10，12］。情緒刺激研究發現，抑郁癥患者在悲傷表情刺激下表現出更高的P1、P2波幅［14］，更低的晚期正電位（late positive potential，LPP）波幅［15］，提示抑郁癥患者更加關注負面信息，這也其與行為學研究結果一致［16］。由上可知，關于抑郁癥患者部分ERP發生特異性改變的結論較為一致，但現有研究結果大多只能反映大腦認知效率改變，缺少對多腦區活動及響應的詳細分析，用以進一步研究抑郁癥發病機制的信息仍有欠缺。

1.3 MEG MEG指通過靈敏磁場探測器實時測量人腦磁場連續變化所得的曲線圖，其對大腦皮質功能變化及病變的反映效果較EEG更靈敏，且α波可反映認知過程中自上而下的抑制控制過程［17］。馮毅剛等［18］通過對26例抑郁癥患者與22例健康志愿者進行靜息態腦磁圖描記對比發現，抑郁癥患者靜息狀態下左側枕葉θ、α頻段能量偏低，枕葉θ頻段能量存在一個顯著的右偏側化且與持續注意相關；林品華［19］研究發現，任務態下抑郁癥患者的α頻段能量偏側化在額中回、內側額上回、前扣帶回和頂下緣角回有顯著性差異；賈鳳南等［20］等研究發現，首發抑郁癥患者絕大部分通道和所有腦區MEG近似熵較正常人低，且以額區差異最為明顯；閆偉等［21］通過綜述相關研究進展發現，抑郁癥患者以額葉為主的全腦區慢波活動異常，存在額葉功能改變。由上可見，抑郁癥患者MEG頻譜在額、枕葉存在特異性異常，而作為一種完全非侵入性、無輻射性檢測方法，MEG在抑郁癥的診斷方面具有較好優勢和應用前景，值得進一步深入研究。

1.4 TMS TMS指通過對某個大腦區域施加一個快速變化的磁場、在腦局部區域產生電流而干擾大腦神經活動并觀察行為上的相應改變，可用于研究大腦與行為之間的關系。近年多項臨床研究發現，高頻重復TMS較低頻重復TMS能更有效地激活腦電活動，改善抑郁癥狀，降低miRNA-124、miRNA-214的表達及炎性因子水平，減輕炎性反應，提示高頻重復TMS可有效改善抑郁癥患者抑郁癥狀且安全、無創，有一定臨床推廣應用價值，但其作用機制尚不完全清楚，仍需進一步深入研究［22-26］。

1.5 fNIRS fNIRS可通過利用血液的主要成分對600～900 nm近紅外光良好的散射性而獲得大腦活動時氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白變化情況，主要用于檢測大腦皮質血流動力學變化［27］。FU等［28］研究發現，雙向抑郁癥患者前額葉皮質氧合血紅蛋白水平明顯降低，提示其存在計劃和解決問題功能障礙；HOLPER等［29］研究發現，抑郁癥患者腦細胞色素環氧合酶（cyclooxygenase，COX）活性降低，且與抑郁癥嚴重程度成反比；LIU等［30］研究證實，雙側前額葉皮質和前內側前額葉皮質變化與抑郁癥嚴重程度有關；KAWANO等［31］研究認為，近紅外光譜記錄的額葉中血流標志物可作為評估抑郁癥嚴重程度的潛在標志物。張小芊等［32］研究發現，通過近紅外光譜觀察到的雙側眶額葉皮質和前額葉背外側區功能下降與自殺傾向有關。總之，通過fNIRS觀察到的血流標志物可以作為抑郁癥的臨床診斷依據，但相關研究尚存在樣本量小、受試者受教育程度存在差異、可能受藥物作用影響等局限性，需進一步完善。

2 抑郁癥的NBIT

NBIT通過將核輻射技術與現代圖像理論相結合、利用與核輻射有關的物理量在研究對象中的衰減規律或分布特性獲取研究對象內部的詳細信息，經計算機高速處理后可重建出研究對象的內部圖像。

2.1 PET PET主要基于正電子與電子的湮沒效應，可用于探究抑郁癥患者的特征性病理狀態和指標。FU等［33］研究發現，抑郁癥患者前額葉區域性腦血流值及葡萄糖標準攝取值降低，且左額中回可能是重度抑郁癥患者的關鍵功能區域；SU等［34］研究發現，抑郁癥患者大腦雙側島、左扁豆狀核殼核和核外、右尾狀和扣帶狀回代謝明顯降低，周圍炎性標志物升高并可能會導致重度抑郁癥甚至自殺；HOLMES等［35］通過PET比較了14例無藥物治療史的中重度抑郁癥患者與13例健康對照者的前扣帶回皮質、額葉皮質和絕緣中的轉運蛋白利用率，結果發現重度抑郁癥患者發作期間前扣帶回皮質神經膠質細胞中的轉運蛋白可用性增加，提示小膠質細胞活化，且其炎癥與自殺意念有關，這為評估重度抑郁癥的針對誘因的抗炎治療提供了新方向；LI等［36］研究發現，額葉皮質小膠質細胞標志物——易位蛋白總分布量升高與重度抑郁癥患者認知功能降低有關，這為重度抑郁癥的抗炎治療提供了參考依據和評估指標。綜上，PET在探究抑郁癥患者病理生理標志物方面潛力巨大，有望為臨床評估抑郁癥嚴重程度及指導抑郁癥的治療提供重要參考依據。

2.2 fMRI fMRI可通過顯示大腦各個區域內毛細血管中血液氧合狀態所引起的磁共振信號的微小變化而觀察大腦活動，是揭示腦與思維關系的重要檢查方法，主要分為靜息態功能磁共振成像（resting state functional MRI，rs-fMRI）和任務態功能磁共振成像（task functional MRI，task-fMRI）。目前，分析rs-fMRI數據的主要方法包括腦區間功能連接性分析、局部一致性（regional homogeneity，ReHo）分析、低頻振幅（amplitude of low-frequency fluctuations，ALFF）分析［37］。研究表明，抑郁癥患者常存在不同腦區異常，其中杏仁核、腹內側前額葉存在反應過激且杏仁核體積下降，背外側前額葉反應減弱，是特異性較高的腦區［38］；抑郁癥患者額葉區域ReHo存在較為明顯的改變（多為降低）［39-40］，但左眶額、右角回、右梭狀回等腦區ReHo增高［41］；同時，抑郁癥患者普遍存在后扣帶回ALFF降低［42-43］，枕、頂區ALFF升高［44］。另有研究發現，抑郁癥患者task-fMRI主要表現為較低的任務相關激活［45-46］，但也存在部分腦區（如左側顳下回、右側顳中回及額中回）激活增強［47］。總之，雖然目前關于抑郁癥患者fMRI的研究較多，但針對各腦區的異常特征尚缺乏一致性研究結果，今后仍需進行聚焦性研究以更好地指導抑郁癥的臨床診療。

2.3 MRI MRI是以體外磁場和體內組織原子核相互作用為基礎的一種腦造影成像技術，可較好地區分灰質與白質。SANTOS等［48］通過對29項涉及MRI的研究進行Meta分析發現，重度抑郁癥患者普遍存在海馬體體積減小，同時有研究發現首發輕度抑郁癥患者海馬結構存在細微病變且海馬頭部MRI信號灰度值呈遞減式降低［49］；另有研究發現抑郁癥患者雙側額葉內側部分及右中前回、腹側前額葉皮質體積減小［50-51］、活動度下降［52］，還有研究發現抑郁癥患者眶額皮質和左顳回中灰質體積減小［53］。此外，雖有研究發現不同程度抑郁癥患者均存在韁核體積減小［54］，但也有研究發現首發抑郁癥患者可能會出現韁核白質肥大［55］。綜上，由于現有抑郁癥患者MRI研究周期較短且缺乏長期隨訪，因此很難發現其規律，未來應側重隨訪及大樣本研究，以探索抑郁癥的病理基礎及診斷依據。

3 小結與展望

目前，國內外關于抑郁癥的BIT、NBIT研究以EEG、MEG、fMRI、MRI等為主，且相關研究結果一致性較高，而fNIRS、PET在抑郁癥的診斷方面具有較大優勢和應用潛力，但二者相關研究報道尚較少，尤其是以我國人群為研究對象者。因此，今后的研究應注意針對不同亞型、不同人群、不同癥狀的抑郁癥患者進行大樣本、長期隨訪研究，以深入了解抑郁癥的BIT、NBIT表現，進而從影像學方面為抑郁癥的臨床診斷、物理治療及預后預測提供理論指導與參考依據。

作者貢獻：王馨苑、劉琰進行文章的構思、設計及可行性分析；王馨苑進行文獻/資料收集、整理，撰寫論文；劉琰進行論文及英文的修訂；譚曦負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。