首发抑郁症患者静息态脑功能局部一致性研究

邱晶，王碧馨，王蕾，夏攀，顾卫国*

作者单位：

1.苏州大学附属广济医院影像科，苏州 215000

2. 中国科学院心理研究所，北京 100101

抑郁症是一种以情绪低落、兴趣减退以及思维缓慢等为主的一种心境或情感性障碍，呈现高发病率、高复发率、高死亡率的特点[1-2]，因而对患者个人以及社区造成严重的社会和经济负担[3-4]。然而目前对于抑郁症的发病机制和病因尚不明确，诊断主要依靠临床症状，对抑郁症的发病机制有必要进一步研究，以便更好地临床干预[5]。

近年来随着影像技术的快速发展，血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent，BOLD)的静息态功能磁共振技术(resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI)技术因其较高的空间分辨率、对检查者没有损伤等优势，在神经精神类疾病中得到较广泛应用[6]。作为rs-fMRI的影像学指标之一，ReHo值在研究中具有较高的稳定性，可以反映自发神经元活动在时间上的同质性[7-8]。本研究中笔者应用ReHo的方法探讨首发抑郁症患者各脑区特征，各功能异常脑区与首发抑郁症汉密尔顿抑郁量表(the scores of 17-item Hamilton Rating Scale for Depression，HAMD-17)评分的相关性，为抑郁症可能的发病机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

抑郁症患者为2019年在苏州大学附属广济医院心理门诊就诊的患者14例，入组标准如下：(1)符合中国精神疾病诊断与分类标准第三版；(2)符合美国精神障碍诊断与统计手册第五版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，DSM-V)；(3) HAMD-17总分≥17分；(4)首次发病、未用药的患者；(5) 18～60周岁；(6)右利手；(7)无MRI禁忌证。排除标准：(1)颅内存在病变者(包括神经系统变性疾病、脑外伤或脑血管病等脑器质性病变等)；(2)存在其他基础性疾病者(不稳定性心血管、呼吸、内分泌或免疫相关等疾病)；(3)其他精神疾病；(4)药物或酒精依赖者。为保证诊断结果的一致性，所有入组患者量表评定由2名精神科主治医师单独完成。

对照组为16例健康志愿者。入组标准：(1)精神状况良好；(2)无家族性精神疾病病史，无严重的器质性疾病；(3)无颅脑外伤及手术史；(4)右利手；(5)无MRI禁忌证。所有受试者和家属均签署了知情同意书，该项研究得到了苏州大学附属广济医院伦理委员会批准。

1.2 MRI数据采集

采用SIEMENS 3.0 T磁共振成像系统进行数据采集，采用16通道头线圈，扫描时受试者保持清醒、闭眼平卧于检查床上，受试者先进行常规磁共振T2WI、T1WI平扫，对头部未发现异常信号者，进行静息态fMRI扫描。静息态功能磁共振血氧水平依赖数据扫描采用平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列采集，扫描参数：TR 2000 ms，TE 30 ms，翻转角90°，层厚3.5 mm，FOV 224 mm×224 mm，矩阵64×64，体素大小3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm，层数32，采集240个时间点。

1.3 数据处理

(1)预处理，运用基于MATLAB R2017a平台，运行DPABI V4.3[9]，去除前10个时间点的数据，后续230个时间点的功能影像数据纳入分析，进行时间校正(slice timing)、空间对齐(realignment)、空间标准化(normalization)、空间平滑(smooth)，将头动平移＜3 mm 与旋转移动＜3°的受试者图像进入后续分析；(2) ReHo分析，对上述图像进行去线性漂移，再进行0.01～0.08 Hz 带通滤波；然后选取全脑的Mask计算全脑每个体素的ReHo值，将所有被试者每个体素的ReHo值除以全脑Mask内的平均ReHo值，得到标准化的ReHo图(mReHo)，再进行高斯平滑得到smReHo图用于后续统计分析。

1.4 统计分析

采用SPSS 19.0统计软件对两组被试者基本资料进行分析。计数资料以例表示，采用χ2检验，计量资料以均数±标准差(±s)表示(均呈正态分布)，采用两独立样本的t检验。采用DPABI软件对上述磁共振预处理后的数据进行分析，行两独立样本的t检验，运用REST 1.8软件，采用Alphasim法进行多重比较校正，基于全脑Mask，将单个体素P＜0.005，连续体素数k≥91的区域定义为差异有统计学意义的区域，校正后P＜0.05的区域定义为有统计学意义的区域，对差异有统计学意义的区域中差异最显著点(Peak点)的蒙特利尔坐标系(Montreal Neurological Institute，MNI)坐标定位，并以此命名为差异有统计学意义脑区；并将这些脑区与HAMD-17评分行Pearson相关分析。

2 结果

2.1 临床特点

首发抑郁症组与对照组，年龄、性别及受教育程度差异没有统计学意义，首发抑郁症组的HAMD-17评分明显高于对照组，且差异有统计学意义(P＜0.05)(表1)。

表1 首发抑郁症组与对照组的基本资料比较Tab. 1 Clinical characteristics of first-episode depressive disorder patients and control groups

表2 首发抑郁症组与对照组ReHo值差异的脑区Tab. 2 Differences in ReHo values between first-episode depressive disorder patients and control groups

2.2 首发抑郁症组与正常对照组ReHo值差异显著的脑区

首发抑郁症组相比对照组在静息状态下ReHo 值显著降低的部位主要分布在右侧前扣带回(BA32，11)及右中央后回(BA1，2，3)等部位，差异有统计学意义(P＜0.05，Alphasim校正)(表2，图1)。

2.3 ReHo值与HAMD-17评分相关性

Pearson相关分析结果显示，抑郁症患者右扣带前回ReHo均值与患者HAMD-17评分呈负相关(r=-0.566，P=0.035)，右中央后回相关性分析结果为(r=0.308，P=0.285)(图2)。

3 讨论

抑郁症是一种以明显而持久的情绪低落、兴趣减退、思维缓慢、自我评价降低及言语动作减少等为主要表现的心理障碍，病程多迁延，具有高发病率、高复发率、高致残率和高自杀率的特点。然而，目前对于抑郁症的研究并不深入，其可能的发病机制并不明确。rs-fMRI技术因其具有较好的时间及空间分辨率、无创性及显著性，被广泛应用于静息态人脑自发活动的研究中[10]，可能是当今心理健康研究中最重要的工具之一[11]。而ReHo的方法通过计算某个特定的体素和周围多个体素之间的时间序列的Kendall's系数，来反映脑区局部时间的同步性，并对全脑的信号进行分析，以此来推断相应脑区功能[12-13]。ReHo值升高则表明局部脑区的神经元在同一时间序列下活动趋于同步；其降低则表明趋于无序，因此ReHo值异常可能提示我们神经元同步性活动发生了异常[14]。该方法已被广泛用于如癫痫、精神分裂症及抑郁症等神经精神疾病的研究[8，15-16]。笔者通过ReHo分析探讨首发抑郁症患者局部脑自发活动的改变，以及其与HAMD-17的相关性，结果发现静息状态下ReHo值显著性降低的部位主要分布在右侧前扣带回及右中央后回等部位，且右侧前扣带回与HAMD-17评分呈负相关。

3.1 研究结果分析

作为边缘叶的重要组成部分，扣带回前下部主要与情绪加工有关，情绪加工障碍是抑郁症的重要表现。前扣带回是抑郁症病理生理学研究中重要的结构和功能区域[17]。前扣带回与情绪、自我控制有关，并与额叶等重要区域存在连接，且抑郁症患者代谢增强。本研究结果显示首发抑郁症患者右侧前扣带回的ReHo值明显降低，且该部位的ReHo值与HAMD-17评分分值呈负相关。Lai等[18]的研究也证实了首发抑郁症患者右侧前扣带回的ReHo值降低，并与抑郁症的严重程度相关，与本研究结果较相似。基于体素的MDD形态学研究的Meta分析表明，双侧前扣带皮层灰质的减少与抑郁症的病因有关[19]。另有研究显示抑郁症患者扣带回也存在低频振荡振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)的异常[20-21]。Connolly等[22]研究了青少年抑郁症患者的脑功能连接情况，结果显示前扣带回与其他脑区之间的功能连接也发生了改变。多项研究显示抑郁症患者前扣带回抑制杏仁核增强活动的能力受损，从而导致抑制消极情绪的能力下降[17，23]。而宋筱蕾等[24]、谢生辉等[25]也发现扣带回的ReHo值发生异常改变，高于对照组，与本研究结果有差异，这可能由于本研究中研究对象是首发抑郁症患者，而上述研究的是轻中度抑郁症患者，但总体来说都是扣带回区发生异常，因此推测抑郁症患者右侧扣带回的神经元同步性活动发生异常改变，且与抑郁症症状的发生有密切关系。

中央后回是听觉的重要组成部分[26]，也是躯体感觉中枢。中央后回区域的神经元同步性活动异常的改变可能是抑郁症的重要发病机制，感觉处理和听觉处理网络明显异常可能导致了抑郁症患者的感知障碍[27-28]，本研究发现首发抑郁症患者的右侧中央后回ReHo值异常，有一定程度的降低。有研究显示青年患者的双侧中央后回ReHo值也是降低的[29]，徐丽丽[30]研究首发抑郁症患者时，发现患者左侧中央后回的ReHo值是增加的，同样首发老年抑郁患者的右中央后回ReHo值也有所增加[27]。综上所述，抑郁症患者中央后回的神经元同步活动确实存在异常改变，提示中央后回可能是抑郁症发病的重要病理脑区之一，而ReHo值的异常改变表现为有增高也有降低，这可能与样本量较小和患者年龄区间以及抑郁是否首发及严重程度等有关。

3.2 小结及展望

本研究尚存在一定局限性，如收集病例数量较少；年龄区间较小；只有首发抑郁症患者，没有包括难治性抑郁症及治疗干预后抑郁症患者等，均可能会对结果产生影响，因此在未来的研究中需要扩大样本数量，扩大年龄区间，增加不同类型的患者，进行更进一步的研究。同时本研究也没有对这些首发患者治疗后进行研究，没有将患者治疗前后进行对比分析，以进一步探讨抑郁症患者治疗前后的影像学的变化，探讨其潜在的发病机制，为诊断及治疗提供相应的理论依据。

综上所述，本研究证实了首发抑郁症患者在静息状态下某些脑功能区的ReHo值发生显著变化，局部脑区右侧前扣带回及右侧中央后回的神经元在同一时间序列下的活动发生异常，趋于无序性，且右侧前扣带回ReHo值与HAMD-17评分呈负相关，可能是抑郁症的神经病理基础，为抑郁症的诊断和治疗提供客观依据。今后将研究ReHo值作为诊断抑郁症的一个间接指标的可行性，并用来考量抑郁症患者的治疗效果，观察抑郁症的发生、进展及转归时大脑内脑区神经元活的变化过程，更全面地探索抑郁症患者神经元活动异常情况及其与抑郁症的严重程度的相关性，为临床诊断治疗以及干预提供理论依据。

利益冲突：无。