基于静息态MRI观察比率低频振幅下产后抑郁症患者脑自发神经活动

陈暇女，郭定波，黄俊浩，易小琦，余娇艳，胡良波*，杜 瑛

(1.重庆医科大学附属永川医院放射科，2.超声科，重庆 402160)

产后抑郁症(postpartum depression, PPD)为情绪障碍性疾病，发病率高达17.7%[1]，已成为重大公共健康问题。随着我国二胎政策的放开，PPD患者逐年增加。目前PPD的发病机制尚不明确。近年来，功能MRI(functional MRI, fMRI)发展迅速，为诊断重性抑郁障碍(major depressive disorder, MDD)带来了新思路。比率低频振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuation, fALFF)可反映静息态下大脑皮层自发神经活动，已广泛用于研究MDD。本研究采用静息态fMRI(resting-state fMRI, rs-fMRI)结合fALFF对比观察PPD患者与健康产妇及女性MDD患者静息态下差异性活动脑区，旨在揭示PPD与功能脑区的关联，并探讨其可能发病机制。

1 资料与方法

1.1 研究对象 以2017年12月—2019年5月重庆医科大学附属永川医院诊断PPD的23例产妇为PPD组。纳入标准：①符合《美国精神障碍诊断与统计手册》第5版(diagnostic and statistical manual of mental disorders-Ⅴ criteria, DSM-Ⅴ)产褥期抑郁症诊断标准；②年龄20～40岁，产后8周内；③爱丁堡产后抑郁量表(Edinburgh postnatal depression scale, EPDS)评分≥9分；④首次发病，未经治疗；⑤右利手。排除标准：①DSM-Ⅴ诊断为其他精神病；②目前或既往患有影响脑功能的神经系统疾病或严重躯体疾病；③药物滥用史或依赖史；④激素避孕；⑤MR检查禁忌证。选取同期年龄、受教育年限、产后时间相匹配的28名健康产妇(healthy postpartum women, HPW)作为HPW组。纳入标准：①EPDS评分≤3分；②右利手。排除标准同上。将2016年4月—2019年5月于本院心理门诊诊断为MDD的年龄、受教育年限相匹配的20例女性患者纳入MDD组。纳入标准：①符合《中国精神障碍分类与诊断标准》第4版及DSM-Ⅴ单相抑郁症诊断标准；②汉密尔顿抑郁量表(Hamilton depression scale, HAMD)评分≥20分；③首次发病未治疗；④右利手。排除妊娠期及哺乳期妇女，其他排除标准同PPD组。

本研究经院伦理委员会批准[批准文号：2016年科伦审(02)号]，检查前受试者均签署知情同意书。

1.2 采集fMRI数据 采用Siemens MAGNETOM Verio Dot 3.0T MR扫描仪，12通道头线圈，固定受试者头部，嘱其检查时平静呼吸、闭眼，保持清醒。依次采集常规序列、T1结构像数据及静息态fMRI数据。T1结构像参数：TR 2 300 ms，TE 2.27 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩阵256×256，体素1 mm×1 mm×1 mm，层厚1 mm，层间距0.5 mm，共192层。静息态fMRI参数：TR 3 291 ms，TE 30 ms，FOV 220 mm×220 mm，矩阵74×74，翻转角90°，层厚3 mm，无层间距，层数为48层，采集180个时间点。

1.3 图像预处理 基于Matlab(R2018a)平台，采用DPABI及SPM12软件对原始图像进行预处理，包括①删除前10个时间点；②时间层矫正；③头动校正；④空间标准化；⑤高斯平滑；⑥去线性偏移及去除协变量(头动参数、脑脊液、脑白质信号等)；⑦计算低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation, ALFF)与fALFF，滤波频段为0.01～0.08 Hz。

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，2组间比较行独立样本t检验，3组间比较行方差分析，并用LSD检验进行两两比较；以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布、方差齐性的计量资料，并进行秩和检验；计数资料以百分比表示，用行×列表χ2检验。采用独立样本t检验比较PPD组与HPW组、PPD组与MDD组fALFF差异，以年龄、受教育年限作为协变量，并对统计结果进行AlphaSim校正。提取PPD组与HPW组间差异脑区的平均fALFF值，并对其与EPDS评分进行Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 3组受试者年龄、受教育年限及就业状况差异无统计学意义(P均>0.05)。PPD组与HPW组哺乳及分娩方式差异均无统计学意义(P均>0.05)，PPD组EPDS评分高于HPW组(P<0.05)。见表1。

2.2 脑功能活动比较 相比HPW组，PPD组左侧后扣带回、左侧楔前叶、左侧枕中回、左侧枕下回及右侧距状裂周围皮质fALFF值增高(AlphaSim校正，Clusters>25，P均<0.05)，右侧眶部额下回、右侧脑岛、右侧嗅皮质、右侧海马fALFF值减低(AlphaSim校正，Clusters>25，P均<0.05)。见表2、图1。

表1 3组一般资料比较

注：*：方差分析；#：χ2检验；▲：秩和检验

图1 PPD组与HPW组fALFF值存在差异的脑区 (红色代表fALFF值升高区域，蓝色代表降低区域；颜色条代表独立样本t检验的t值；L：左侧)

表2 组间fALFF值存在显著差异的脑区

相比MDD组，PPD组右侧舌回、右侧小脑fALFF值增高(AlphaSim校正，Clusters>30，P均<0.05)，在右侧背外侧前额叶、右侧楔前叶、左侧顶上回、左侧角回、右侧内侧旁扣带回、右侧颞下回fALFF值减低(AlphaSim校正，Clusters>30，P均<0.05)。见表2、图2。

2.3 PPD组与HPW组差异脑区fALFF值与EPDS评分的相关性 PPD组右侧眶部额下回fALFF值与EPDS评分间存在负相关 (r=-0.53，P=0.01)。

3 讨论

本研究采用fALFF技术分析PPD组与HPW组、PPD组与MDD组功能脑区的自发神经活动差异，结果显示PPD与情绪、认知相关脑区存在自发神经活动异常；PPD组眶部额下回fALFF值与EPDS评分呈负相关。相比HPW组，PPD组属于大脑边缘系统的右侧眶部额下回、脑岛、嗅皮质及海马激活减弱。作为情绪、行为和记忆的中心，边缘系统控制对压力和注意力的反应。眶额回皮层受损与淡漠情绪反应密切相关[2]，有报道[3]PPD患者眶额叶皮层镜像同伦连接值降低。本研究PPD组眶部额下回激活减弱，提示眶额叶皮层功能受损，可能是引起PPD患者情绪异常的重要因素。

图2 PPD组与MDD组间fALFF值存在差异的脑区 (红色代表fALFF值升高区域，蓝色代表降低区域；颜色条代表独立样本t检验的t值；L：左侧)

此外，PPD组右侧眶部额下回fALFF值与EPDS评分呈显著负相关，其脑功能激活改变或许可作为衡量PPD患者抑郁程度的客观指标之一。岛叶通过连接不同功能系统的信息来整合情感、思想和计划[4]，参与负性情绪调节。唐栋等[5]发现PPD患者岛叶ALFF值降低，本研究结果与之相符，可能与PPD患者的负性情绪调节障碍有关。海马则是记忆和情感的高级中枢[6]，而嗅皮质对海马的信息储存有直接影响[7]。PPD患者海马和嗅皮质激活减弱，可能意味着记忆功能减退。因此，边缘系统异常自发神经活动可能是PPD患者情绪低落、认知损害的神经病理学基础。相比HPW组，PPD组左侧后扣带回及楔前叶fALFF值增高，这两个脑区是默认模式网络(default mode network, DMN)的重要组成部分，不仅在大脑从静息态向认知任务转化过程中起重要调节作用，且对提取情景记忆至关重要。本研究PPD组静息态下后扣带回和楔前叶异常激活可能提示其DMN功能障碍，导致PPD患者负性情景记忆增强，如婴儿啼哭等，进一步加重产妇抑郁情绪。枕叶病损时也可出现记忆缺失等症状，PPD患者左侧枕中回、枕下回及右侧距状裂周围皮层fALFF值异常增高可能是对海马、嗅皮质记忆功能下降的代偿改变。另外，相比与HPW组，PPD组fALFF值增高脑区主要位于左半球，而减低脑区集中于右半球，或许提示PPD患者大脑情绪控制功能存在偏侧性，也可能与本研究受试者均为右利手，左侧优势半球自发神经活动较强有关。

PPD与MDD临床表现极为相似，但前者处于特殊的生理和心理脆弱期，受激素水平及社会角色转变等影响[8]，其自发神经活动或许有别于后者。相比MDD组，PPD组右侧背外侧前额叶、颞下回及扣带回脑区激活减弱。HOEKZEMA等[9]发现妊娠后与认知功能相关的双侧外侧前额叶、颞叶及扣带回皮质体积减少。本研究PPD患者功能脑区改变与之相契合，这种妊娠带来的大脑皮层结构改变或许是PPD脑功能活动不同于MDD的原因之一。相关MDD研究[10-11]显示与认知过程和情绪调节密切相关的背外侧前额叶、与情绪反应及语言理解相关的颞叶功能活动减弱。本研究PPD组背外侧前额叶及颞下回fALFF值相对于MDD组减低，提示PPD患者认知功能及情绪障碍可能较MDD更严重。此外，PPD组激活减弱的右侧旁扣带回与楔前叶均为DMN后部，不仅与情景记忆相关，还负责执行意识功能[12]，MDD表现为过度自我关注，但母亲更关注与婴儿相关内容，故PPD患者扣带回及楔前叶自发神经活动弱于MDD患者。相比MDD组，PPD组右侧舌回及小脑半球脑区激活增强。既往研究[13]认为小脑在消极情绪调控中也有重要意义，而观察正性和中性面孔时受到限制，对负面情绪呈现出激活反应。作为枕叶的一部分，舌回是视觉感知信息加工和视觉识别网络的重要一环[14]，与面部情绪处理相关，由此推测PPD患者舌回协同小脑识别处理消极情绪的能力较MDD患者更稳定。

本研究的不足之处：未能结合激素水平对PPD进行观察；样本量偏小，可能影响结果的稳定性。今后将继续扩大样本量并尝试联合DTI技术、结合多种算法，加深对PPD神经病理机制的理解。

综上所述，本研究发现PPD患者自发神经活动异常主要集中在边缘系统及DMN等脑区，右侧眶部额下回fALFF值与抑郁严重程度密切相关，且PPD与MDD患者脑fALFF表现并不完全一致，提示PPD可能存在特征性神经功能改变。