首發(fā)單相與雙相抑郁障礙患者局部腦區(qū)靜息態(tài)功能磁共振低頻振幅對比觀察

郭蕓遠(yuǎn)，高玉軍，江高峰

1 武漢科技大學(xué)附屬天佑醫(yī)院精神醫(yī)學(xué)科，武漢 430064；2 武漢科技大學(xué)附屬天佑醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心

抑郁障礙是一種以顯著而持久的心境低落為主要臨床表現(xiàn)的心境障礙，可分為單相抑郁障礙（UD）及雙相抑郁障礙（BD），二者臨床表現(xiàn)類似，目前主要通過對患者行為的評估和異常經(jīng)歷的主觀判斷來鑒別，誤診率較高［1］。由于UD、BD 治療方案不同，且對疾病的早期干預(yù)對預(yù)后至關(guān)重要，因此需要尋找準(zhǔn)確的生物學(xué)標(biāo)志物對這兩種疾病進(jìn)行早期診斷及鑒別。靜息態(tài)功能磁共振成像（rs-fMRI）技術(shù)在臨床上被廣泛應(yīng)用于多種類型的神經(jīng)及心理疾病診斷，其中低頻振幅（ALFF）是一個可以表現(xiàn)局部腦區(qū)自發(fā)活躍程度的rs-fMRI影像學(xué)指標(biāo)，對多種神經(jīng)疾病具有較高的診斷價值，但關(guān)于其是否可以作為UD、BD 鑒別指標(biāo)的研究較少［2］。基于此，本研究對以抑郁癥狀為首發(fā)癥狀的UD、BD患者進(jìn)行了rs-fMRI并分析其各腦區(qū)ALFF 的差異，以期探索兩種疾病之間可以輔助臨床診斷的生物學(xué)標(biāo)識，為UD 與BD的早期鑒別診斷提供較為客觀的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 經(jīng)武漢科技大學(xué)附屬天佑醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，收集2018年10月—2021年1月在我院治療的UD、BD 患者及同時期健康對照者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①UD患者：滿足《美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊》第4 版（DSM-Ⅳ）的UD 診斷標(biāo)準(zhǔn)；24 項(xiàng)漢密爾頓抑郁量表（HAMD-24）≥20 分；漢族、右利手；初次發(fā)病，未行藥物治療；簽署知情同意書。②BD 患者：滿足DSM-Ⅳ的BD 診斷標(biāo)準(zhǔn)且正處于抑郁發(fā)作狀態(tài)；HAMD-24≥20 分；漢族、右利手；初次發(fā)病，未行藥物治療；簽署知情同意書。③健康對照者：無任何個體或家族抑郁史及器質(zhì)性腦部疾病；HAMD-24＜7 分；漢族、右利手；簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有其他精神障礙史如精神分裂癥、物質(zhì)誘發(fā)的情緒障礙等；②有頭部損傷或大腦結(jié)構(gòu)改變病史；③有藥物濫用或依賴史；④有可能影響MRI 掃描的心血管及肺部疾病；⑤有酗酒史。共收集符合標(biāo)準(zhǔn)的UD患者25例（UD 組）、BD 患者20例（BD 組）及同時期健康對照者25例（健康對照組）。UD 組男10例、女15例，年齡（27.4 ± 7.46）歲，受教育時間（10.56 ±1.41）年；BD組男6例、女14例，年齡（30.4± 10.46）歲，受教育時間（9.90 ± 1.25）年；健康對照組男6例、女 19例，年齡（27.2 ± 8.17）歲，受教育時間（10.29 ± 1.39）年；三組性別、年齡、受教育時間等基線資料具有可比性。

1.2 影像學(xué)數(shù)據(jù)采集方法

1.2.1 rs-fMRI 掃描 運(yùn)用 Philips ingenia 3.0 T 磁共振成像機(jī)對腦血氧水平依賴信號進(jìn)行獲取。受試者需在儀器掃描過程中安靜平臥于設(shè)備床上，并保持頭顱穩(wěn)定、閉眼，告知患者盡量處于清醒安靜、不做任何特定思考的狀態(tài)。掃描參數(shù)：脈沖重復(fù)時間2 021 ms，回波時間30 ms，層數(shù)33 層，層厚3.5 mm，層間距1 mm，翻轉(zhuǎn)角度90°，矩陣=256×256，視野=220 mm×220 mm。T1 圖像采用梯度回波平面成像序列獲得，掃描參數(shù)：重復(fù)時間7 ms，回波時間3.2 ms，層厚1 mm，視野=256 mm×256 mm。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 利用Matlab R2012b 平臺上的Dparsf 2.2 軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。為減少被試適應(yīng)時間的影響及初始信號的不穩(wěn)定性，將前5 個時間點(diǎn)剔除；校正切片時間和頭部運(yùn)動，取受試者頭部運(yùn)動在x，y，z 軸上的最大位移＜2 mm，旋轉(zhuǎn)角度＜2°的數(shù)據(jù)。將校正后的影像數(shù)據(jù)空間歸一化至蒙特利爾神經(jīng)研究所標(biāo)準(zhǔn)空間，以1×1×1mm3重采樣。對獲得的圖像進(jìn)行帶通濾波（0.01～0.08 Hz）和線性去趨勢，同時剔除部分偽協(xié)變量，如來自白質(zhì)中心區(qū)域的信號、來自腦室種子感興趣區(qū)域的信號以及通過剛體校正獲得的6個頭部運(yùn)動參數(shù)。在處理靜息態(tài)功能連接數(shù)據(jù)時，全局信號均保留。

1.2.3 ALFF 分析 運(yùn)用Dparsf 軟件計算每個研究對象的ALFF 值。在不帶濾波的情況下采用快速傅里葉變換處理每個體素的時間序列得到體素功率譜，計算功率譜上的每個頻率的平方根，得到信號振蕩幅度，計算0.01～0.08 Hz 內(nèi)每個體素的功率譜平均值，對全腦所有體素的功率譜平均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到各腦區(qū)ALFF值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS22.0 統(tǒng)計軟件。計量資料進(jìn)行Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗(yàn)，服從正態(tài)分布的以表示，將受試者年齡、性別、受教育年限作為協(xié)變量，采用單因素方差分析（ANOVA）比較多組間各腦區(qū)ALFF 值差異，采用雙樣本t檢驗(yàn)比較兩組間各腦區(qū)ALFF 值差異，以P＜0.01 且連續(xù)體素數(shù)量＞10作為差異有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)。

2 結(jié)果

各組各腦區(qū)ALFF值比較 見表1～4。

表1 三組間ALFF值有統(tǒng)計學(xué)差異的腦區(qū)

3 討論

UD與BD發(fā)作時的診斷標(biāo)準(zhǔn)相同，但研究顯示，兩種疾病的認(rèn)知功能損壞程度不同，在推理和解決問題的能力、語言流暢度、執(zhí)行功能、注意功能等方面均存在差異［3］。COTRENA 等［4］的研究納入了205名受試者，發(fā)現(xiàn)與UD患者比較，BD患者有著更為廣泛的認(rèn)知障礙，在持續(xù)注意力和抑制控制方面的表現(xiàn)也更差，提示BD 和UD 在大腦功能上存在差異。本研究結(jié)果顯示，UD組、BD組與健康對照組三組間的差異性腦區(qū)有右額中回、左額上回、左梭狀回、左腦島、右豆?fàn)顨ず恕⒆笮∧X、左海馬；與健康對照組比較，UD 組ALFF 值在左額中回、右顳上回及左顳中回升高，BD 組ALFF 值在右額中回、右額上回、左額中回、左小腦、左海馬、左腦島及右豆?fàn)顨ず松撸慌cUD組比較，BD組ALFF值在左額上回、左后扣帶回、左楔前葉、左額中回及左海馬升高。這提示UD 與BD患者均存在廣泛的大腦活動改變，這些腦區(qū)改變可能與兩者均存在廣泛的認(rèn)知功能下降有關(guān)。

表2 UD組與健康對照組ALFF值有統(tǒng)計學(xué)差異的腦區(qū)

表3 BD組與健康對照組ALFF值有統(tǒng)計學(xué)差異的腦區(qū)

表4 BD組與UD組ALFF值有統(tǒng)計學(xué)差異的腦區(qū)

額葉作為決策和主觀價值評估的關(guān)鍵大腦區(qū)域，已被證明是腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)（DMN）的主要樞紐之一，不僅參與獎勵和價值處理，還參與情緒調(diào)節(jié)和記憶的過程。本研究結(jié)果顯示，左額上回以及右額中回的ALFF 值在三組間有顯著差異；與健康對照組比較，UD 組左額中回 ALFF 值升高，BD 組雙側(cè)額中回、右額上回 ALFF 值升高；與 UD 組比較，BD 組左側(cè)額上回ALFF 值升高。既往研究發(fā)現(xiàn)，UD 與BD患者在額葉有著不同的神經(jīng)活動，我們推測這些腦區(qū)的異常活動可能與其參與了抑郁癥的發(fā)病過程有關(guān)，抑郁癥患者在處理積極或負(fù)性情緒時可能出現(xiàn)情緒調(diào)節(jié)失常，甚至?xí)霈F(xiàn)情感處理失控，這些均與額葉的功能失常相關(guān)。我們的研究還發(fā)現(xiàn)，UD 組、BD 組在左額中回的ALFF 值均較健康對照組升高，這與 YU 等［5］的研究一致，提示 UD、BD 組患者在左側(cè)額中回腦區(qū)有著類似的病理改變。CHEN 等［6］研究發(fā)現(xiàn)，UD 患者左側(cè)額上回的灰質(zhì)體積較BD 患者縮小，這與我們研究結(jié)果中顯示的BD 組左額上回ALFF 值較 UD 組升高相一致。ZHANG 等［7］的研究也發(fā)現(xiàn)，BD 患者左側(cè)額上回分?jǐn)?shù)低頻振蕩振幅（fALFF）值較UD 患者升高。以上研究均提示，額葉的結(jié)構(gòu)和功能改變可能是UD 與BD 患者情緒障礙和認(rèn)知障礙的病理基礎(chǔ)之一，而兩者在額葉的ALFF差異可能是UD 與BD 患者存在重疊的抑郁癥狀但癥狀又不完全一致的原因。因此，左額上回可能是鑒別UD與BD的特征性腦區(qū)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，與UD組比較，BD組患者左側(cè)海馬的ALFF 值升高。海馬是大腦邊緣系統(tǒng)中的一個核心區(qū)域，主要參與學(xué)習(xí)和鞏固記憶，比如形成新的記憶并將情緒與這些記憶聯(lián)系起來。FATEH等［8］研究發(fā)現(xiàn)，與UD患者比較，BD患者雙側(cè)前后海馬體的功能連接升高。HANSEN 等［9］研究顯示，抑郁發(fā)作的持續(xù)時間對左側(cè)海馬的體積有著顯著影響。這些研究均提示，左側(cè)海馬的功能異常可能與UD 和BD患者的病理生理基礎(chǔ)和認(rèn)知功能受損有關(guān)。

扣帶回是邊緣系統(tǒng)的關(guān)鍵腦區(qū)之一，可分為前扣帶回與后扣帶回。后扣帶回作為DMN 的核心區(qū)域，主要與自傳性記憶有關(guān)，但其也參與維持自我意識、引導(dǎo)自我思維活動以及認(rèn)知、情感的調(diào)節(jié)。多項(xiàng)研究表明，后扣帶回可以通過改變決策和動機(jī)來影響行為功能。一項(xiàng)基于局部一致性（ReHo）分析方法的研究發(fā)現(xiàn)，UD 與BD 患者的扣帶回ReHo 值異常，提示抑郁癥患者的額葉—邊緣系統(tǒng)通路存在異常［10］。ZHANG 等［11］研究發(fā)現(xiàn)，BD 患者左側(cè)后扣帶回的皮質(zhì)厚度及 ALFF 值存在異常。GONG 等［12］發(fā)現(xiàn)，BD患者左側(cè)后扣帶回與雙側(cè)內(nèi)側(cè)前額葉的功能連接降低。另有研究發(fā)現(xiàn)，在完成自我反省任務(wù)時，BD 患者后扣帶回的激活程度降低［13］。這都提示了后扣帶回的連通性異常可能是雙相抑郁患者的核心病理生理特征，后扣帶回的異常與抑郁癥臨床癥狀如大腦無反應(yīng)、情緒消極、記憶力和注意力下降、工作及學(xué)習(xí)效率低下等密切相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，與UD組比較，BD組左后扣帶回ALFF值升高，據(jù)此我們推測BD 患者可能存在更為嚴(yán)重的情緒控制、學(xué)習(xí)記憶以及精神不振等癥狀，左側(cè)后扣帶回可能是區(qū)別UD、BD患者的特征性腦區(qū)。

楔前葉也是是DMN 的主要樞紐節(jié)點(diǎn)，是處于靜息狀態(tài)下更為活躍的腦區(qū)，與廣泛的認(rèn)知功能如情節(jié)記憶檢索、情緒突出記憶的調(diào)節(jié)、自我意識和視覺空間意象等有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，UD 與BD 患者雙側(cè)楔前葉的動態(tài)低頻振幅（dALFF）與健康者比較時間變異性均降低，提示該區(qū)域存在神經(jīng)元加工障礙，使局部特化信息加工受損。LI 等［14］發(fā)現(xiàn)UD 患者楔前葉ALFF 值及ReHo 值較健康者均下降；ZHONG等［15］發(fā)現(xiàn) BD 患者楔前葉 ALFF 值降低，且血清甲狀腺激素水平與ALFF 值呈正相關(guān)。結(jié)構(gòu)磁共振成像研究顯示，UD 與BD 的楔前葉灰質(zhì)均較健康人減少［16］。這些發(fā)現(xiàn)表明，楔前葉的改變在 UD 與 BD 中發(fā)揮重要作用。一項(xiàng)基于種子點(diǎn)有效連接的研究顯示，UD 患者與BD 患者在左側(cè)楔前葉與左側(cè)眶額葉之間的功能連接存在差異。本研究結(jié)果同樣顯示，BD 組左側(cè)楔前葉ALFF 值較UD 組升高。由上可見，抑郁癥患者自我意識增強(qiáng)和反復(fù)內(nèi)省的臨床癥狀可能與楔前葉的功能障礙相關(guān)，BD患者可能存在更為嚴(yán)重的反芻癥狀及工作記憶障礙。因此，左側(cè)楔前葉的可作為鑒別單雙相抑郁的關(guān)鍵腦區(qū)。

綜上所述，UD、BD 患者與健康者局部腦區(qū)ALFF 值存在明顯差異，表明UD 與BD 患者均存在著廣泛的大腦活動改變。與UD 患者比較，BD 患者在左額上回、左后扣帶回、左楔前葉、左額中回及左海馬的ALFF 值升高，這些腦區(qū)的活動改變可作為早期鑒別UD、BD 患者的影像學(xué)指標(biāo)。但由于本研究是橫向的、樣本數(shù)量較少，且研究對象均為首次發(fā)作的抑郁癥患者，發(fā)作時間比較短，因此在今后的研究中，仍需進(jìn)一步擴(kuò)展樣本量，以評價靜息狀態(tài)下腦部活動的縱向改變。