抑郁症脑成像技术和核脑影像成像技术的研究进展

王馨苑，刘琰，谭曦

本文要点及价值：

本文针对近年来抑郁症脑成像技术、核脑影像成像技术的研究进展及其优劣势、存在的问题等进行了分析、总结，可为抑郁症的病因研究提供参考依据，为有针对性地制定抑郁症物理治疗方法提供科学支持，但因部分研究样本量不足、设计不严谨、结果难评价等，因此暂无质量较高的循证医学证据，仍需进一步深入研究。

HUANG等［1］于2019年在Lancet Psychiatry发表的一项研究结果显示，我国人群抑郁症终身患病率为6.9%，12个月患病率为3.6%。抑郁研究所发布的《2019中国抑郁症领域蓝皮书》显示，我国人群抑郁症误诊率为65.9%，复发率为50.0%～85.0%，自杀率为4.0%～10.6%［2］。由上述数据可知，抑郁症患病率、复发率、误诊率和自杀率均较高，会给患者家庭及社会带来深重负担。目前，临床治疗抑郁以抗抑郁药物为主，以心理治疗或物理治疗为辅。

近年来，神经科学及脑影像学的发展为抑郁症的辨识、诊断、发病机制及治疗研究提供了新的方法与思路，众多学者从脑结构、脑功能及脑代谢等方面对抑郁症的神经生物学机制进行研究并取得了重要进展，也为抑郁症的物理治疗学发展提供了科学依据。目前，关于抑郁症的影像学研究主要分为脑成像技术（brain imaging technique，BIT）、核脑影像成像技术（nuclear brain imaging technique，NBIT）两大类，其中BIT主要包括脑电图（electroencephalogram，EEG）、事件相关电位（event-related potential，ERP）、脑磁图（magnetoenc ephalograpy，MEG）、 经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）和功能性近红外光谱成像（functional nearinfrared spectroscopy，fNIRS）等，NBIT主要包括正电子发射断 层 成 像（positron emission computed tomography，PET）、功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、磁共振成像（nuclear magnetic resonance imaging，MRI）等。

笔者以“抑郁”“抑郁症”“depression”“depressive dis order”“EEG”“ERP”“MEG”“TMS”“fNIRS”“PET”“fMRI”“MRI” 为关键词检索了 ISI、Web of Science、Springer、中国知网等数据库中近5年内相关参考文献，进而总结、分析了抑郁症BIT、NBIT的研究进展及其优劣势、存在的问题等，以期为临床更好地对抑郁症进行诊疗提供参考。

1 抑郁症的BIT

BIT是指通过相应仪器、方法摄取颅骨和颅内组织结构及功能活动的影像以观察脑活动并了解其有无异常，主要包括脑结构静态特征的测量和脑功能成像技术两大类［3］。

1.1 EEG EEG指通过仪器将微弱的脑电活动引导出、放大后生成的一种生物电曲线图［4］，目前国内外关于抑郁症的EEG研究多集中于节律特征及其定量分析。有研究表明，抑郁症患者EEG θ波活性增加并存在偏侧化现象，且抑郁症状的发生可能与额叶-中央脑区的θ波不对称有关，慢性睡眠不足可能与δ波幅降低有关，注意力缺陷可能与快β波段绝对光谱功率增大有关［5-6］。李成等［7］研究发现，抑郁症患者EEG异常主要表现为慢波异常，如θ波增多、α波慢化，并可能与患者表现出的情感淡漠、行动缓慢等精神运动性抑制症状有关；王萍［8］研究结果显示，抑郁症患者EEG表现为β波活动增多、α指数下降、慢α节律、低波幅、散发性低-中幅不规则θ波，提示抑郁症的发生与去甲肾上腺素、5-羟色胺两种神经递质失衡相关。总之，抑郁症患者不同脑电节律频段存在差异性，但由于研究条件、研究设计、研究对象及结局指标等不同，因此抑郁症患者EEG表现的特异性还存在较大分歧，而EEG用于临床诊断抑郁症的实用性还有待进一步商榷。

1.2 ERP ERP也称认知电位，指人在对事物进行认知过程中在颅脑表面所记录到的大脑电位，主要用于反映大脑神经电生理改变［9］，其中P1、N1、P2为外源性（生理性）成分，与注意和选择相关；N2，P3为内源性（心理性）成分，与精神状态和关注有关［6］。研究表明，多数抑郁症患者N1、P2、P3a及P3b潜伏期较健康对照者长，提示抑郁症患者可能存在认知过程延缓，过度关注自身抑郁情绪等［10-11］；轻度抑郁症患者P300潜伏期无明显延长，而重度抑郁症患者P300潜伏期明显延长，说明轻度抑郁症患者认知功能尚未出现明显改变［12-13］；抑郁症患者P300波幅降低，提示抑郁症患者对外界事物兴趣减退或注意力下降［10，12］。情绪刺激研究发现，抑郁症患者在悲伤表情刺激下表现出更高的P1、P2波幅［14］，更低的晚期正电位（late positive potential，LPP）波幅［15］，提示抑郁症患者更加关注负面信息，这也其与行为学研究结果一致［16］。由上可知，关于抑郁症患者部分ERP发生特异性改变的结论较为一致，但现有研究结果大多只能反映大脑认知效率改变，缺少对多脑区活动及响应的详细分析，用以进一步研究抑郁症发病机制的信息仍有欠缺。

1.3 MEG MEG指通过灵敏磁场探测器实时测量人脑磁场连续变化所得的曲线图，其对大脑皮质功能变化及病变的反映效果较EEG更灵敏，且α波可反映认知过程中自上而下的抑制控制过程［17］。冯毅刚等［18］通过对26例抑郁症患者与22例健康志愿者进行静息态脑磁图描记对比发现，抑郁症患者静息状态下左侧枕叶θ、α频段能量偏低，枕叶θ频段能量存在一个显著的右偏侧化且与持续注意相关；林品华［19］研究发现，任务态下抑郁症患者的α频段能量偏侧化在额中回、内侧额上回、前扣带回和顶下缘角回有显著性差异；贾凤南等［20］等研究发现，首发抑郁症患者绝大部分通道和所有脑区MEG近似熵较正常人低，且以额区差异最为明显；闫伟等［21］通过综述相关研究进展发现，抑郁症患者以额叶为主的全脑区慢波活动异常，存在额叶功能改变。由上可见，抑郁症患者MEG频谱在额、枕叶存在特异性异常，而作为一种完全非侵入性、无辐射性检测方法，MEG在抑郁症的诊断方面具有较好优势和应用前景，值得进一步深入研究。

1.4 TMS TMS指通过对某个大脑区域施加一个快速变化的磁场、在脑局部区域产生电流而干扰大脑神经活动并观察行为上的相应改变，可用于研究大脑与行为之间的关系。近年多项临床研究发现，高频重复TMS较低频重复TMS能更有效地激活脑电活动，改善抑郁症状，降低miRNA-124、miRNA-214的表达及炎性因子水平，减轻炎性反应，提示高频重复TMS可有效改善抑郁症患者抑郁症状且安全、无创，有一定临床推广应用价值，但其作用机制尚不完全清楚，仍需进一步深入研究［22-26］。

1.5 fNIRS fNIRS可通过利用血液的主要成分对600～900 nm近红外光良好的散射性而获得大脑活动时氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白变化情况，主要用于检测大脑皮质血流动力学变化［27］。FU等［28］研究发现，双向抑郁症患者前额叶皮质氧合血红蛋白水平明显降低，提示其存在计划和解决问题功能障碍；HOLPER等［29］研究发现，抑郁症患者脑细胞色素环氧合酶（cyclooxygenase，COX）活性降低，且与抑郁症严重程度成反比；LIU等［30］研究证实，双侧前额叶皮质和前内侧前额叶皮质变化与抑郁症严重程度有关；KAWANO等［31］研究认为，近红外光谱记录的额叶中血流标志物可作为评估抑郁症严重程度的潜在标志物。张小芊等［32］研究发现，通过近红外光谱观察到的双侧眶额叶皮质和前额叶背外侧区功能下降与自杀倾向有关。总之，通过fNIRS观察到的血流标志物可以作为抑郁症的临床诊断依据，但相关研究尚存在样本量小、受试者受教育程度存在差异、可能受药物作用影响等局限性，需进一步完善。

2 抑郁症的NBIT

NBIT通过将核辐射技术与现代图像理论相结合、利用与核辐射有关的物理量在研究对象中的衰减规律或分布特性获取研究对象内部的详细信息，经计算机高速处理后可重建出研究对象的内部图像。

2.1 PET PET主要基于正电子与电子的湮没效应，可用于探究抑郁症患者的特征性病理状态和指标。FU等［33］研究发现，抑郁症患者前额叶区域性脑血流值及葡萄糖标准摄取值降低，且左额中回可能是重度抑郁症患者的关键功能区域；SU等［34］研究发现，抑郁症患者大脑双侧岛、左扁豆状核壳核和核外、右尾状和扣带状回代谢明显降低，周围炎性标志物升高并可能会导致重度抑郁症甚至自杀；HOLMES等［35］通过PET比较了14例无药物治疗史的中重度抑郁症患者与13例健康对照者的前扣带回皮质、额叶皮质和绝缘中的转运蛋白利用率，结果发现重度抑郁症患者发作期间前扣带回皮质神经胶质细胞中的转运蛋白可用性增加，提示小胶质细胞活化，且其炎症与自杀意念有关，这为评估重度抑郁症的针对诱因的抗炎治疗提供了新方向；LI等［36］研究发现，额叶皮质小胶质细胞标志物——易位蛋白总分布量升高与重度抑郁症患者认知功能降低有关，这为重度抑郁症的抗炎治疗提供了参考依据和评估指标。综上，PET在探究抑郁症患者病理生理标志物方面潜力巨大，有望为临床评估抑郁症严重程度及指导抑郁症的治疗提供重要参考依据。

2.2 fMRI fMRI可通过显示大脑各个区域内毛细血管中血液氧合状态所引起的磁共振信号的微小变化而观察大脑活动，是揭示脑与思维关系的重要检查方法，主要分为静息态功能磁共振成像（resting state functional MRI，rs-fMRI）和任务态功能磁共振成像（task functional MRI，task-fMRI）。目前，分析rs-fMRI数据的主要方法包括脑区间功能连接性分析、局部一致性（regional homogeneity，ReHo）分析、低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuations，ALFF）分析［37］。研究表明，抑郁症患者常存在不同脑区异常，其中杏仁核、腹内侧前额叶存在反应过激且杏仁核体积下降，背外侧前额叶反应减弱，是特异性较高的脑区［38］；抑郁症患者额叶区域ReHo存在较为明显的改变（多为降低）［39-40］，但左眶额、右角回、右梭状回等脑区ReHo增高［41］；同时，抑郁症患者普遍存在后扣带回ALFF降低［42-43］，枕、顶区ALFF升高［44］。另有研究发现，抑郁症患者task-fMRI主要表现为较低的任务相关激活［45-46］，但也存在部分脑区（如左侧颞下回、右侧颞中回及额中回）激活增强［47］。总之，虽然目前关于抑郁症患者fMRI的研究较多，但针对各脑区的异常特征尚缺乏一致性研究结果，今后仍需进行聚焦性研究以更好地指导抑郁症的临床诊疗。

2.3 MRI MRI是以体外磁场和体内组织原子核相互作用为基础的一种脑造影成像技术，可较好地区分灰质与白质。SANTOS等［48］通过对29项涉及MRI的研究进行Meta分析发现，重度抑郁症患者普遍存在海马体体积减小，同时有研究发现首发轻度抑郁症患者海马结构存在细微病变且海马头部MRI信号灰度值呈递减式降低［49］；另有研究发现抑郁症患者双侧额叶内侧部分及右中前回、腹侧前额叶皮质体积减小［50-51］、活动度下降［52］，还有研究发现抑郁症患者眶额皮质和左颞回中灰质体积减小［53］。此外，虽有研究发现不同程度抑郁症患者均存在缰核体积减小［54］，但也有研究发现首发抑郁症患者可能会出现缰核白质肥大［55］。综上，由于现有抑郁症患者MRI研究周期较短且缺乏长期随访，因此很难发现其规律，未来应侧重随访及大样本研究，以探索抑郁症的病理基础及诊断依据。

3 小结与展望

目前，国内外关于抑郁症的BIT、NBIT研究以EEG、MEG、fMRI、MRI等为主，且相关研究结果一致性较高，而fNIRS、PET在抑郁症的诊断方面具有较大优势和应用潜力，但二者相关研究报道尚较少，尤其是以我国人群为研究对象者。因此，今后的研究应注意针对不同亚型、不同人群、不同症状的抑郁症患者进行大样本、长期随访研究，以深入了解抑郁症的BIT、NBIT表现，进而从影像学方面为抑郁症的临床诊断、物理治疗及预后预测提供理论指导与参考依据。

作者贡献：王馨苑、刘琰进行文章的构思、设计及可行性分析；王馨苑进行文献/资料收集、整理，撰写论文；刘琰进行论文及英文的修订；谭曦负责文章的质量控制及审校，对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。