磁敏感序列成像联合磁共振波谱技术对首发抑郁症海马区静脉变化及细胞代谢的研究*

朱彦，李月峰，王冬青，赵天

（江苏大学附属医院影像科，江苏镇江212001）

磁敏感序列成像联合磁共振波谱技术对首发抑郁症海马区静脉变化及细胞代谢的研究*

朱彦，李月峰，王冬青，赵天

（江苏大学附属医院影像科，江苏镇江212001）

目的联合磁敏感序列成像（SWI）及磁共振波谱（1H-MRS）技术研究首发抑郁症患者海马区静脉及海马区细胞代谢变化之间的关系。方法对2013年10月至2015年10月该院收治的20例首发抑郁症患者（首发抑郁组）及来自医院职工或其家属的20例健康志愿者（健康组）分别采用SWI及1H-MRS序列进行扫描，检测双侧海马区引流静脉的最大直径、长度、分支数目及各代谢指标［包括谷氨酰胺复合物（Glx）、乙酰天门冬氨酸盐（NAA）、胆碱（Cho）、肌酐（Cr）、肌醇（MI）］，并将引流静脉变化与细胞代谢水平进行相关性分析。结果首发抑郁组患者左侧脑室下静脉的最大直径较健康组变窄，差异有统计学意义（P＜0.05），而长度及分支较健康组增高，但差异均无统计学意义（P＞0.05）；右侧脑室下静脉的最大直径较健康组变窄，差异有统计学意义（P＜0.05），长度及分支较健康组未见明显变化，差异均无统计学意义（P＞0.05）。与健康组比较，首发抑郁组患者左侧海马区的Glx/Cr及NAA/Cr下降，而Cho/Cr升高，差异均有统计学意义（t=2.69、2.81、2.36，P＜0.05），MI/Cr变化不明显，差异无统计学意义（t=1.19，P＞0.05）；右侧海马区仅出现Glx/Cr下降，差异有统计学意义（t=2.43，P＜0.05）。左侧脑室下静脉的最大直径与左侧海马区的Cho/Cr水平呈明显负相关（r=-0.631，P＜0.05），与左侧海马区的Glx/Cr、NAA/Cr及MI/Cr水平呈明显正相关（r=0.568、0.594、0.095，P＜0.05）。结论首发抑郁症患者海马区的引流静脉出现形态上的变化，这些变化影响了双侧海马区的神经细胞代谢，可能是首发抑郁症发病机制的一种潜在因素。

磁共振成像；磁共振波谱学；序列分析；抑郁症；海马；侧脑室

抑郁症是一种以长期情绪低落为主要临床症状的精神疾病，严重影响人们的正常社交生活。患者敏感脑区的神经细胞代谢异常是产生抑郁症的一种潜在机制。由于神经元及胶质细胞的代谢产物及营养交换大部分均是通过血管介导，所以抑郁症患者的血管功能及形态变化均将影响神经细胞的代谢变化。磁敏感序列成像（SWI）为抑郁症研究提供了一种清晰且可视化的引流静脉成像。本研究通过联合SWI及磁共振波谱（1H-MRS）技术对情感调节中枢——海马的引流静脉及神经细胞代谢进行检测，探究首发抑郁症患者血管变化及细胞代谢水平之间的关系，进一步探讨抑郁症的发病机制。

1　资料与方法

1.1一般资料选取本院2013年10月至2015年10月收治的20例首发抑郁患者（首发抑郁组），并符合以下条件：（1）系首次抑郁发作且未进行过抗抑郁药物干预及其他药物治疗；（2）未接受过电休克等物理治疗；（3）未使用过影响脑内神经递质功能的药物；（4）排除其他精神障碍、药物依赖、严重躯体疾病或药物过敏；（5）排除脑器质性疾病或其他可能影响脑结构与功能的疾病。其中男9例，女11例；年龄19～37岁，平均（28.0±4.0）岁；受教育年限8～16年，平均（12.8±3.6）年；身高160～181 cm，平均（165.0±19.0）cm；体质量44～86 kg，平均（65.0±10.0）kg；均为右利手。另同期选取来自医院职工或其家属的20例健康志愿者（健康组），其中男9例，女11例；年龄22～40岁，平均（29.0±7.0）岁；受教育年限8～19年，平均（14.2±2.5）年；身高158～178 cm，平均（163.0±24.0）cm；体质量42～82 kg，平均（56.0±8.0）kg；均为右利手。本研究经医院伦理委员会批准，所有研究对象对本研究项目知情，并签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1SWI扫描采用3D流动补偿梯度回波序列（3D-FCGRE）进行横断面扫描。扫描参数：TR 28 ms，TE 20 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩阵448×381，NEX 2，反转角（FA）15°，层厚1.2 mm，无间隔。通过相位图的低通滤过、相位掩码、复数相乘及12 mm层厚最小强度投影，最终获得SWI序列的最大密度摄影重建（MIP）图像，将获得的图像导入Materialise公司交互式的医学影像控制系统（MIMICS）软件中进一步锐化并进行分割。海马区引流静脉主要指海马前静脉、海马纵静脉、海马横静脉等，这些静脉在解剖学中最后汇聚成侧脑室下静脉。由3名高年资影像科医生分别观察双侧侧脑室下静脉的最大直径、长度及分支数目，所测结果采用Kappa值分析判断一致性，并取其平均值进行计算。

1.2.21H-MRS检测采用西门子公司Magnetom Trio Tim 3.0 T高场磁共振成像系统及磁共振血流量扫描专用头颅线圈，首先以TSE序列MRI常规扫描排除脑部器质性病变并进行定位，定位后选定双侧海马区（VOI，16×16），体积元素大小为1.0 cm×1.0 cm×1.5 cm，利用多体素（MVS）3D-CSI序列对40例受试者进行1H-MRS扫描（TR=1 700 ms，TE=135 ms）。扫面避开颅骨、脂肪、气腔及脑脊液等结构，并使用饱和带以避免周围组织对检查结果的影响。体素内匀场、水抑制均由扫描程序自动完成。扫描完成后使用随机LEONARDO程序进行基线、相位校正。工作站记录相关代谢指标：谷氨酰胺复合物（Glx），乙酰天门冬氨酸盐（NAA）、胆碱（Cho）、肌酐（Cr）、肌醇（MI）等，并计算Glx/Cr、NAA/Cr、Cho/Cr、MI/ Cr的比值。Cr由于其浓度在各种状态（包括病理状态）下量化相对恒定，常被作为参照物。所有数据均由3名高年资医生同时独立进行统计记录并光盘储存。

1.3统计学处理测得数据符合正态性分布，应用STATA12.0统计软件进行数据分析，计量资料以±s表示，采用t检验；采用Spearman相关分析检验海马区引流静脉的形态指标与VOI多种代谢指标的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

表1　两组双侧脑室下静脉形态变化比较（±s）

表1　两组双侧脑室下静脉形态变化比较（±s）

注：-表示无此项。

组别n 左侧脑室下静脉最大直径（mm）长度（mm）分支数目（n）右侧脑室下静脉最大直径（mm）长度（mm）分支数目（n）健康组首发抑郁组t P 20 20 --1.21±0.16 0.70±0.14 10.73＜0.05 15.22±0.87 15.64±0.55 1.82＞0.05 3.74±0.66 4.01±0.57 1.38＞0.05 1.19±0.09 0.68±0.12 15.21＜0.05 15.12±0.78 15.20±0.69 0.34＞0.05 3.89±0.41 3.91±0.38 0.16＞0.05

表2　两组VOI1H-MRS检测各代谢指标变化比较（±s）

表2　两组VOI1H-MRS检测各代谢指标变化比较（±s）

注：-表示无此项。

组别健康组首发抑郁组t P n 20 20 --1.34±0.72 0.82±0.48 2.69＜0.05左侧海马区Glx/CrNAA/CrCho/CrMI/Cr 0.33±0.15 0.41±0.26 1.19＞0.05 1.71±0.83 1.12±0.44 2.81＜0.05 1.85±0.93 2.49±0.78 2.36＜0.05 1.28±0.66 0.84±0.47 2.43＜0.05右侧海马区Glx/CrNAA/CrCho/CrMI/Cr 0.34±0.14 0.37±0.25 0.47＞0.05 1.92±0.87 1.74±0.69 0.72＞0.05 2.00±0.92 2.13±0.73 0.50＞0.05

2　结果

2.1两组双侧脑室下静脉形态变化比较首发抑郁组患者左侧脑室下静脉的最大直径较健康组变窄，差异有统计学意义（t=10.73，P＜0.05）；而长度及分支较健康组增高，但差异均无统计学意义（t=1.82、1.38，P＞0.05）。首发抑郁组患者右侧脑室下静脉的最大直径较健康组变窄，差异有统计学意义（t=15.21，P＜0.05）；而长度及分支较健康组未见明显变化，差异均无统计学意义（t=0.34、0.16，P＞0.05）。见表1、图1。

2.2两组VOI1H-MRS检测各代谢指标变化比较首发抑郁组患者左侧海马区Glx/Cr、NAA/Cr较健康组下降，Cho/Cr显示较健康组升高，差异均有统计学意义（t= 2.69、2.81、2.36，P＜0.05），而MI/Cr较健康组变化不明显，差异无统计学意义（t=1.19，P＞0.05）；右侧海马仅Glx/Cr较健康组下降，差异有统计学意义（t=2.43，P＜0.05），其余指标较健康组未见升高，差异均无统计学意义（t=0.72、0.50、0.47，P＞0.05）。见表2、图2。

2.3双侧脑室下静脉形态与VOI各代谢指标的相关性分析左侧脑室下静脉的最大直径与左侧海马的Cho/ Cr水平呈明显负相关（r=-0.631，P＜0.05），与左侧海马的Glx/Cr、NAA/Cr及MI/Cr水平呈明显正相关（r=0.568、0.594、0.095，P＜0.05）。各代谢指标与双侧脑室下静脉的长度及分支数目相关性不明显。见表3。

表3　双侧脑室下静脉形态观察指标与VOI各代谢指标的相关性分析

图1　双侧脑室下静脉SWI扫描整体图像及局部放大图像

图2　两组左侧海马区的1H-MRS波谱图对比

3　讨论

首发抑郁症患者存在脑微结构及功能异常已被众多国内外研究所证实［1-2］，这些异常导致抑郁症患者的行为学及情绪调控障碍。Nouretdinov等［3］研究指出，首发抑郁症患者的情感调节中枢—海马出现体积变小，形态变短、变粗的变化。Wu等［4］通过抑郁大鼠模型的建立及研究，发现抑郁大鼠的海马及额叶的细胞代谢变化影响着其行为学表现。国内外研究虽然表明脑微结构及功能异常是抑郁症的一个致病因素，但结果不尽一致，且发病机制众说纷纭［5-6］。SWI利用脱氧血红蛋白作为一种内源性对比剂，在静脉与动脉及周围的脑组织之间形成差异而使静脉结构能够清晰显影［7］，为抑郁症的微血管变化提供了一个新颖的研究窗口，能够观察脑结构中极细微的静脉走行及形态，从血管层面了解脑区细胞营养代谢情况，结合1H-MRS准确检测出的脑区细胞各代谢指标的变化，为探究首发抑郁症的发病机制提供一个较新的影像学手段。

海马区作为经典的情感调控中枢［8］，其结构及神经细胞代谢异常在抑郁症的发病机制中起着重要作用。本研究通过SWI扫描，发现首发抑郁患者左侧脑室下静脉最大直径变窄，长度及分支数目却出现轻度的增高趋势，右侧脑室下静脉仅出现最大直径的变窄。结果提示在首发抑郁症的发病过程中作为海马区引流静脉的侧脑室下静脉形态产生了变化，其形态的变化影响该引流脑区的神经细胞代谢产物的交换［9］，造成细胞代谢产物的异常堆积，这就利用影像学手段从微血管层面推测神经细胞代谢状态。右侧脑室下静脉唯一出现的最大直径变化提示首发抑郁症的发生除了大脑半球优势的因素外［10］，引流静脉血管的最大直径变化或许是其形态变化中最早最明显的，这和血管内皮细胞功能异常有着密切关系。

结合同步的1H-MRS检测，左侧脑室下静脉变化的同时左侧海马区的Glx/Cr及NAA/Cr均出现了减低，而Cho/Cr水平升高，且左侧脑室下静脉的最大直径与左侧海马的Cho/Cr水平呈明显负相关，与左侧海马的Glx/Cr、NAA/Cr及MI/Cr水平呈明显正相关，而各代谢指标与双侧脑室下静脉的长度及分支数目相关性不明显。作者推测在首发抑郁症发生的过程中，左侧脑室下静脉内皮细胞功能的异常引起血管最大直径的改变，导致其引流脑区代谢物质交换障碍，最终使膜磷脂代谢循环、谷氨酸代谢循环紊乱影响海马区神经元功能［11］，而双侧脑室下静脉长度及分支的轻度变化或许是引流静脉功能异常的一种代偿性改变。

联合SWI及1H-MRS技术能够从微血管变化及细胞代谢层面对抑郁症进行影像学观察，并充分互补劣势，对首发抑郁症的发生、发展机制进行一定程度的客观阐述。

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Research of veins change and cell metabolism in bilateral hippocampus regions in first episode depression by combining SWI with1H-MRS

Zhu Yan，Li Yuefeng，Wang Dongqing，Zhao Tian
（Department of Medical Imaging，Affiliated Hospital of Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212001，China）

ObjectiveTo combine SWI with1H-MRS for exploring the relationship of veins and nerve cells metabolism changes of the bilateral hippocampus regions in the patients with first episode depression.MethodsThe subsequence of SWI and1H-MRS was adopted to scan 20 patients with first episode depression（first episode depression group）and 20 healthy volunteers from the hospital staff or their family members（health group）in our hospital from October 2013 to October 2015 for detecting maximum diameter，length and branch numbers of the bilateral hippocampus draining veins and multiple metabolic indices（Glx，NAA，Cho，Cr and MI）of the bilateral hippocampus，finally，analyzing the correlation between them.ResultsCompared with the health group，the maximum diameter of left inferior ventricular vein in the first episode depression group became narrow with sta tistical difference（P＜0.05），while the length and branch numbers were increased，but without statistically significant difference（P＞0.05）；the maximum diameter of right inferior ventricular vein became narrow compared with the health group，the difference was statistically significant（P＜0.05），while the length and branch numbers had unobvious change without statistical difference（P＞0.05）.Compared with the health group，the values of Glx/Cr and NAA/Cr of left hippocampus in the first episode depression group were reduced，while the value of Cho/Cr was increased，the differences were statistically significant（t=2.69，2.81，2.36，P＜0.05），while the value of MI/Cr had no obvious change，the differences were statistically significant（t=1.19，P＞0.05）；only the value of Glx/ Cr in right hippocampus was reduced with statistical difference（t=2.43，P＜0.05）.The maximum diameter of left inferior ventricular vein was negatively correlated to the value of Cho/Cr and positively correlated to the value of Glx/Cr，NAA/Cr and MI/Cr in left hippocampus（r=0.568，0.594，0.095，P＜0.05）.ConclusionThe morphological change of draining veins in hippocampus appears in the patients with first episode depression，these changes affect the nerve cell metabolism of the bilateral hippocampus，which may be one of the potential factors of first episode depression pathogenesis.

Magnetic resonance imaging；Magnetic resonance spectroscopy；Sequence analysis；Depressive disorder；Hippocampus；Lateral ventricles

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.09.005

A

1009-5519（2016）09-1292-04

江苏大学临床医学专项基金资助项目（JDLC2X002）。

朱彦（1984-），主治医师，主要从事神经影像诊断工作。

（2016-02-17）