伴自杀意念重性抑郁障碍患者的弥散张量成像

张然，汤艳清，魏胜男，王菲，

（中国医科大学附属第一医院 1. 精神医学科； 2. 放射科，沈阳 110001）

重性抑郁障碍 （major depressive disorder，MDD）是一种严重的精神疾病，在其最严重时可引致患者自杀。据调查，大约有15% 的MDD患者最终会由自杀导致死亡［1-2］，并且有研究［3］证明MDD患者的自杀风险要高于其他人群。MDD患者面临着巨大的自杀风险，但是关于MDD的自杀机制尚不明确，这也是目前精神医学领域亟待解决的重大科学问题之一。自杀意念是自杀死亡的主要危险因素之一［4-5］，其有别于自杀企图［6］，已经有研究［7-8］证明，有无自杀意念的MDD患者之间具有不同的生物学特征。因此，从自杀意念方面对MDD患者自杀行为进行研究，对实现提前识别、干预MDD患者自杀行为有着重要意义。

近年来，应用静息态功能磁共振成像技术对精神疾病的病理生理机制进行探讨已成为研究热点之一，同时也为研究MDD的自杀机制提供了新的思路。相关影像学研究表明，伴有自杀行为的MDD患者在灰质脑区和白质纤维束中均具有特异性改变，具体涉及额叶-丘脑环路［9］、纹状体［10］、楔前叶［11］和基底神经节［12］等多个区域。然而关于MDD自杀的既往影像学研究多集中于自杀企图方面，而忽略了自杀意念的重要性。目前国内外关于MDD自杀意念的影像学研究［13-15］较少，缺少具体针对MDD自杀意念的结构影像学研究。弥散张量成像 （diffusion tensor imaging，DTI） 作为一种较新的纤维示踪成像技术，可以对大脑白质的完整性进行评估，在精神影像学中的应用日益增多。本研究采用DTI技术比较有无自杀意念MDD患者的脑白质纤维束的异同，这将对探索MDD患者自杀机制有重要的临床和科学意义。

1 材料与方法

1.1 研究对象

2009年至2017年共招募145例符合研究的志愿者，包括34例伴自杀意念MDD患者、54 例无自杀意念MDD患者以及 57 例健康对照者。MDD患者来自于中国医科大学附属第一医院心理科门诊和沈阳市精神卫生中心住院部，健康志愿者通过广告招募（无经济补偿） 。MDD患者均符合美国的《精神障碍诊断与统计手册》 （第4版） 中MDD的诊断标准，健康志愿者无精神疾病障碍的诊断史以及无精神疾病障碍诊断的一级亲属。排除标准：（1） 其他精神疾病障碍诊断；（2） 癫痫、头外伤、神经系统疾病或重大躯体疾病史；（3） 脑电图异常、糖尿病和甲状腺疾病及其他病史；（4） 酒精或药物滥用或依赖史；（5） 任何MRI禁忌证。本研究通过了中国医科大学机构审查委员会的批准，并且所有研究对象均签署了书面知情同意书。

1.2 临床症状评估

使用贝克自杀意念量表对所有研究对象的自杀态度进行评估，将MDD患者分为伴自杀意念MDD组和无自杀意念MDD组。根据贝克自杀意念量表的评定，健康对照组中存在自杀意念者被排除。抑郁症状的严重程度根据17项汉密尔顿抑郁量表 （17-item Hamilton Depression Rating Scale，HAMD-17） 进行评估。

1.3 磁共振数据扫描

DTI数据采集在中国医科大学附属第一医院放射科进行，采用美国通用公司的Sigma HDX 3.0T超导型MRI扫描仪，标准8通道头线圈。DTI采用单激发平面回波序列，参数如下：TR=17 000 ms，TE=85.4 ms，图像矩阵=120×120，FOV=240 mm×240 mm，扫描层数65层，层厚=2 mm，层距=0 mm，体素=2.0 mm3，在25个方向上施加梯度，b=1 000 s/m2，扫描时间为7 min 39 s。

1.4 影像学数据预处理

DTI数据预处理按照CUI等［16］提出的标准预处理过程完成。在Matlab 2011a软件开发平台上，采用脑弥散图像分析工具对得到的DTI数据进行预处理，步骤如下：（1） 通过涡流矫正矫正图像变形及单纯头动；（2） 应用仿射变换将图像配准到蒙特利尔标准空间内，逐体素计算其数据矩阵，进而通过矩阵对角化方法得到DTI的3个本征向量值；（3） 根据这3个向量值计算体素水平的各向异性分数 （fractional anisotropy，FA） ，再将每个研究对象的FA值进行非线性变换后重采样至2 mm2；（4） 对图像数据以6 mm半高全宽进行高斯平滑。

1.5 统计学分析

应用SPSS 22.0软件对临床资料做统计分析，计数资料用样本数 （n） 和百分率 （%） 表示，计量资料用表示。采用单因素方差分析对年龄、学历年和HAMD-17量表评分进行分析，采用独立样本t检验对病程进行分析，采用χ2检验对性别和用药情况进行分析。P ＜ 0.05为差异有统计学意义。

采用基于Matlab 2011a软件开发平台上的SPM8软件包对预处理后的DTI数据进行统计分析。首先，以年龄作为协变量，使用单因素方差分析比较3组FA值的差异，之后对处理结果进行高斯随机场校正，校正后阈值P ＜ 0.001时认为差异有统计学意义，从而发现 3 组间有显著差异的白质束。然后对发现的白质束提值，再采用SPSS 22.0软件通过最小显著差异法 （Fisher’s least significant difference，LSD） 进行多重比较，进一步检验组间差异。

2 结果

2.1 一般资料分析

伴自杀意念MDD组、无自杀意念MDD组以及健康对照组 3 组间的年龄、性别、学历年、用药情况以及病程无统计学差异 （P ＞ 0.05） ，3组间HAMD-17量表评分有统计学差异 （P ＜ 0.001） ，但是事后分析显示伴自杀意念MDD组与无自杀意念MDD组无统计学差异 （P ＞ 0.05，Bonferroni校正） 。见表1。

表1 3组研究对象的一般资料和临床症状评估Tab.1 Demographic and clinical characteristics of the three groups

2.2 影像学数据分析

单因素方差分析结果：伴自杀意念MDD组、无自杀意念MDD组以及健康对照组的全脑FA值方差分析结果显示，3 组间存在 9 个差异白质束 （P ＜0.001，高斯随机场校正） 。这些白质束包括双侧大脑脚、胼胝体膝部和压部、双侧上纵束、右下纵束、左侧内囊后肢以及左侧丘脑后辐射。见表2、图1。

事后分析比较结果：伴自杀意念MDD组在 9 个差异白质束的FA值均显著低于无自杀意念MDD组和健康对照组 （P ＜ 0.05，LSD检验）；与健康对照组比较，无自杀意念MDD组在胼胝体膝部、右下纵束、双侧大脑脚和左侧丘脑后辐射等 5 个白质束FA值显著降低 （P ＜ 0.05，LSD检验） ，而在其他脑区并统计学差异 （P ＞ 0.05，LSD检验） 。见图2。

表2 3组间白质FA值的方差分析结果Tab.2 Significant fractional anisotropy in white matter found among the three groups

图1 3组间白质FA值的方差分析结果Fig.1 Analysis of variance for FA values in white matter among the three groups

图2 3组间差异脑区FA值的事后比较结果Fig.2 Post-hoc analysis of significant differences in FA values among the three groups

3 讨论

3.1 有无自杀意念的MDD患者全脑白质纤维束的共同性变化

本研究通过比较全脑白质FA值发现，和健康对照组相比，伴自杀意念MDD组和无自杀意念MDD组在胼胝体膝部、右下纵束、双侧大脑脚和左侧丘脑后辐射等多个白质束的FA值中表现出一致的显著性降低。FA值降低表示相关区域存在白质纤维束完整性损伤，也就是说，2个患者组在这5个白质纤维束中呈现出一致性的脑白质改变。提示这几个白质区域的信号异常可能与MDD的病理生理机制有关。本研究结果证实了MDD的白质区域确实存在着异常改变，这与之前的研究结果一致。如BESSETTE等［17］发现青少年MDD患者存在胼胝体膝部、右侧丘脑辐射、下纵束等区域的白质损伤。并且，最近一项meta分析发现MDD患者在胼胝体膝部和体部存在降低的FA值［18］。

另外，在以上白质纤维束中同时发现无自杀意念MDD组的FA值显著低于伴自杀意念MDD组，提示这些白质区域不仅可能与MDD的病理生理机制有关，而且还与自杀意念相关。CYPRIEN等［19］在一项关于MDD的自杀意念研究中发现，胼胝体、额叶皮层等白质区域可能在MDD患者的自杀意念中起着重要的作用；在一项关于自杀意念的静息态磁共振研究中［20］发现，丘脑与额叶皮层的连接状态可能会影响MDD患者的自杀意念。这些研究进一步证明了本研究的结果，即胼胝体、丘脑、下纵束等白质束在MDD疾病特质和自杀意念中起着重要的作用，因此可以推测这些区域的白质损害可能是MDD疾病相关和自杀意念的共同特质。

3.2 自杀意念MDD在全脑白质纤维束中的特异性变化

本研究还发现，与健康对照组相比，伴自杀意念MDD组在左侧内囊后肢、胼胝体压部以及双侧上纵束4个白质纤维束中存在显著降低的FA值，而无自杀意念MDD组未见此变化。提示这4个白质束很有可能是伴自杀意念MDD的特异性脑白质改变，同时也提示了相关区域白质完整性的损伤可能是区分伴自杀意念MDD与无自杀意念MDD的神经系统结构特点。既往研究中很少直接探讨伴自杀意念MDD的结构影像变化，但是现有的研究中也有报道以上区域与自杀行为相关，如JIA等［21］发现左侧内囊前脚FA值下降与MDD患者的自杀行为有关；TAYLOR等［22］发现伴自杀意念MDD在内囊后肢、上部和后部放射冠中降低的FA值；另外，在一项神经网络研究［23］中检测到MDD患者的自杀意念越强烈，白质的神经联系就越少。因此，结合现有的研究可以推论，在左侧内囊后肢、胼胝体压部以及上纵束中的白质信号下降，可能是伴自杀意念MDD患者特异的影像学特征。

综上所述，本研究认为伴自杀意念的MDD患者存在着特异的白质完整性损伤区域，其自杀意念与内囊、胼胝体以及上纵束的白质信号异常有关，利用特异性影像学标记可以实现对MDD患者的自杀风险进行评估、预测和干预。但是，本研究未考虑患者用药情况、用药类型和用药时间长短对于大脑活动的影响，因此研究结果仍需要在下一步研究中排除用药影响后加以证实。此外，通过将自杀意念程度分等级后与大脑活动结合起来进行分析，从而更加精准地寻找特异性影像学标记将是下一步的研究方向。