陆莉萍 邵永良 沈仲夏
[关键词] 重性抑郁症;低频振幅;静息态功能;磁共振成像
[中图分类号] R749.4 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2021）19-0128-04
Observation on resting-state functional magnetic resonance imaging results of major depressive disorder based on the amplitude of low-frequency fluctuations
LU Liping SHAO Yongliang SHEN Zhongxia
Department of Radiology， Huzhou Third Municipal Hospital in Zhejiang Province， Huzhou 313000， China
[Abstract] Objective To explore the results of resting functional magnetic resonance imaging （fMRI） of major depressive disorder （MDD） based on the amplitude of low-frequency fluctuations （ALFF）. Methods A total of 35 patients with MDD who visited our psychological clinic from January 2017 to January 2019 were prospectively selected as the MDD group. 35 healthy volunteers who had physical examination in our hospital in the same period were selected as the control group. mALFF values （obtained by the M processing of ALFF value） of different brain regions in fMRI were compared between the two groups. Results mALFF values of right prefrontal cortex， right superior temporal gyrus， right inferior temporal gyrus， left insula， left medial frontal gyrus and left direct gyrus in MDD group were significantly higher than those in the control group， and the differences were statistically significant（P<0.05）. mALFF values of bilateral supplementary motor areas， right lingual gyrus， left anterior cuneiform lobe and left lingual gyrus in MDD group were significantly lower than those in the control group， and the differences were statistically significant（P<0.05）. Conclusion mALFF values of right prefrontal cortex， right superior temporal gyrus， right inferior temporal gyrus， left insular lobe， left medial frontal gyrus and left direct gyrus increase， while mALFF values of bilateral supplementary motor areas， bilateral lingual gyrus and left anterior cuneiform lobe decrease in MDD patients at rest， which may lead to the basis of MDD.
[Key words] Major depressive disorder; The amplitude of low-frequency fluctuations; Resting state functional; Magnetic resonance imaging
重性抑郁癥（Major depression disorder，MDD）临床患病率、复发率、自杀率等均较高，不仅会对患者身心健康造成严重损害，而且也给家庭、社会带来较重的经济负担[1]。因此，如何有效改善MDD患者的症状意义重大。目前，抑郁症的发病机制尚不清晰，明确致病因素仍存在争议。随着大脑影像学技术的发展，基于大脑影像学探索抑郁症可能发病机制，为MDD的有效治疗提供新的方法成为临床研究的重点。功能磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI）技术是一种非入侵的新兴神经影像学检查方法，可利用磁共振造影来显示大脑特定区域神经元活动引发的血液动力的改变[2]。因抑郁症表现为持续性症状，故静息态fMRI技术应用于抑郁症研究具有一定前景。近年来，已有报道[3-4]将低频振幅（Amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）用于阿尔茨海默症、精神分裂症等功能性精神障碍进行探究，用于抑郁的也有一些报道，但相对较少，且纳入样本包括轻或中度抑郁症，而本研究仅纳入危害较大的重度抑郁症，通过观察其基于ALFF的静息态fMRI成像结果，分析MDD患者脑部自发性神经活动情况，以期为重性抑郁症的诊疗提供参考，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
1.1.1 重性抑郁症 前瞻性选取2017年1月至2019年1月在本院心理门诊就诊的重性抑郁症患者35例作为MDD组。纳入标准：①符合《中国精神障碍分类与诊断标准第3版（CCMD-3）》[5]中对重性抑郁症抑郁的诊断标准;②均为首次抑郁发作;③24项汉密尔顿抑郁量表（24 items hamilton rating scale for depression，HAMD-24）[6]总分≥35分;④右利手;⑤近1个月内未接受抗精神病药物及经颅磁刺激治疗者;⑥年龄>18岁。排除标准：①合并其他严重的躯体疾病者;②哺乳或妊娠期妇女;③无法进行MRI检查者;④双相障碍等其他精神疾病者。
1.1.2 对照组 选择同期在本院进行体检的健康志愿者35例作为对照组。纳入标准：①年龄>18岁;②HAMD-24总分≤7分。排除标准：①合并其他严重的躯体疾病者;②哺乳或妊娠期妇女;③无法进行MRI检查者;④既往精神疾病史或家族史;⑤长期服用酒精或精神活性药物者。
本研究经本院医学伦理会批准，所有研究对象知情同意，自愿参加，并签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 静息态fMRI扫描 受试者仰卧位，泡沫垫固定头部，佩戴耳塞降噪;并嘱咐患者闭眼，尽量保持头脑清醒，不要作任何主动思维，身体处于非运动状态。仪器设备采用德国Siemens公司生产的Magnetom Verio 3.0T MRI扫描仪，鸟笼状12通道头部线圈。常规三平面定位后，采集血氧水平依赖（Blood oxygen level dependent，BOLD）图像，ALFF技术处理两组BOLD图像。采用梯度回波（Gradient echo，GRE）-回波平面成像（Echo plane imaging，EPI）序列，參数：重复时间（Repetition time，TR）2000 ms，回波时间（Echo time，TE）30 ms，矩阵64×64，翻转角80°，扫描层厚6 mm，扫描层数32（无层间隙），时间点216个，扫描时间416 s，共31层。所有受试者fMRI检查均由经验丰富的同一医师操作完成。
1.2.2 数据处理 将静息态扫描获得的影响数据运用影响数据处理软件（DPARSF 2.3软件）进行处理。首先将DICOM文件转换成NIFTI图像，剔除前10个时间点的图像，进行层间时间矫正（减少每幅图像信号采集差异），头动矫正（减少头动平移>1.5 mm或旋转>1.5°的数据），图像分割，噪声回归。然后以大小体素（3 mm×3 mm×3 mm）将图像配准至加拿大蒙特利尔神经病学研究所（Montreal neurological institute，MNI）标准空间，校正头动并映射至标准脑;采用4 mm全宽半高高斯核进行高斯平滑，提高图像信噪比;采用0.01 Hz<频率<0.08 Hz的带通滤波排除高频的呼吸心跳和低频噪声。
选取全脑作为种子点，计算ALFF值。采用fMRI 数据分析工具包 REST软件将预处理图像时间序列，以快速傅里叶变换将过滤时间系列转换为频率域，获取功率谱，计算功率谱上每个频率的平方根，得到每个体素在0.01～0.08 Hz频段的平均平方根，即ALFF值。选取全脑为种子点，计算每一体素ALFF值，并将全脑体素除以全脑均值M化处理获得mALFF值。
1.3 观察指标
收集患者性别、年龄、体重、受教育程度、HAMD评分等资料，并记录不同脑区ALFF改变区域的布莱德曼分区、体素大小，以及MNI标准空间（X，Y，Z）坐标。
1.4 统计学方法
采用SPSS 22.0统计学软件对两组患者的的一般资料进行处理，计数资料用[n（%）]表示，行χ2检验，计量资料以（x±s）表示，符合正态分布行独立样本t检验。静息态fMRI的ALFF的差异，采用SPM软件在标准化的ALFF图上行双样本t检验和AlphaSim多重矫正，并将结果叠加到MNI坐标。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者一般资料比较
两组患者性别、年龄、体重、受教育程度比较，差异无统计学意义（P>0.05）;MDD组HAMD评分明显高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。
2.2 两组患者脑内ALFF增加区域比较
MDD组患者右侧前额叶皮质、右侧颞上回、右侧颞下回、左侧岛叶、左侧额内侧回、左侧直回的mALFF值较对照组明显升高，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表2、封三图3。
2.3 两组患者脑内ALFF减低区域比较
MDD组患者双侧补充运动区、右侧舌回、左侧楔前叶、左侧舌回的mALFF值较对照组明显减低，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表3。
2.4 MDD组与对照组各脑区mALFF值比较
封三图3显示，重性抑郁症患者右侧前额叶皮质、右侧颞上回、右侧颞下回、左侧岛叶、左侧额内侧回、左侧直回mALFF值升高，即橙色区域所示;双侧补充运动区、右侧舌回、左侧楔前叶、左侧舌回mALFF值降低即蓝色区域所示。
3 讨论
MDD是心境障碍的主要类型，主要特征为显著而持久的心境低落，临床可见悲痛欲绝、自杀倾向、木僵、焦虑和运动性激越等一系列症状[7]。发病机制仍存在争议，生物-心理-社会模式认为，抑郁症发病和发展是由生物学、心理学、社会因素引起;而素质-应激模式认为，抑郁症发病是由既有易感性（素质）被应激事件激活引起的[8]。但这些致病因素难以控制，患者何时发作也难以预测，从而给患者家庭和社会造成严重负担。近年来，随着影像技术不断发展，神经影像学在精神类疾病中的研究也不断深入，并且发现患者静息态fMRI优于任务态fMRI，能对疾病不同严重程度的患者进行比较[9]。
fMRI是基于BOLD一种影像学技术，而一般认为BOLD信号的低频振荡源于神经元自发放电，因此ALFF可较好地反映静息态局部神经元自发活动水平，且局部脑区mALFF值增大提示该处神经元活动性增强，减小则提示该处神经元活动性减弱[10]。本研究对MDD患者和正常对照组人群使用静息态fMRI后发现，MDD组患者右侧前额叶皮质、右侧颞上回、右侧颞下回、左侧岛叶、左侧额内侧回、左侧直回的mALFF值较对照组显著升高，提示这些脑区神经元功能增强。潘梦洁等[11]在重性抑郁症基于低频振幅的静息态功能磁共振成像研究中显示，MDD患者右侧前额叶皮质、右侧颞下回、左侧额内侧回、左侧直回的mALFF值较正常对照组明显高;雍那等[12]在首发抑郁症患者静息态fMRI研究中发现，MDD患者右侧颞上回、左侧岛叶、右侧颞下回的mALFF值较对照组明显高;均与本研究中部分脑区mALFF值变化结果一致。本研究结果显示，MDD患者mALFF值异常升高区域主要集中于额、颞叶和边缘叶。前额叶皮质是脑部控制中心，此区域被认为是决策和自控等较高层次思考的场所，动物实验[13]显示，抑郁症大鼠行为与前额叶皮质密切相关。颞叶是反映高级精神活动的场所，该处神经元活动异常与情绪低落、记忆减退等抑郁症症状有关[14]。如陈枫等[15]在抑郁症患者静息态fMRI研究中表示，颞上回位于感觉运动区域，颞上回功能连接异常可能是抑郁症的重要病理机制。岛叶是边缘叶中厌恶环路进行的场所，与负性情绪的产生和调节密切相关。
另外，本研究显示，MDD组患者双侧补充运动区、右侧舌回、左侧楔前叶、左侧舌回的mALFF值较对照组显著减低，提示双侧补充运动区、舌回、楔前叶神经元活动减弱。与赵莲萍等[16-17]报道结果相似，但也略有不同，报道中只有右侧补充运动区mALFF值降低，且本研究没有发现顶上回、中央后回mALFF值减低。大脑皮层中与运动有关的区域称为运动区，补充运动区是辅助运动的区域，主要参与机体自身产生和控制的运动，其mALFF值减低与MDD的临床症状意志活动减退相吻合。舌回位于枕叶，是参与视觉识别的重要脑区[18]。张一靓等[18]报道显示，视觉认知功能损伤可能为抑郁症神经病理学改变机制之一。左侧楔前叶是顶上小叶的一部分，其与情景记忆、自我意识、自我反思等高水平认知功能有关，此区域神经元活动降低，与抑郁症患者表现的记忆能力下降、注意力障碍等认知症状相符合[19-20]。因此笔者推测抑郁症发作可能与这些脑区神经元活动异常有关，而这些异常则是机体为有效代偿皮质下大脑活动产生的。因此，综合以上结果可知MDD患者右侧前额叶皮质、右侧颞上回、右侧颞下回、左侧岛叶、左侧额内侧回、左侧直回脑区神经元功能增强，代谢增强，而双侧补充运动区、右侧舌回、左侧楔前叶、左侧舌回脑区神经元功能降低，代谢减弱。其原因可能为MDD代偿机制，即由于双侧补充运动区等功能缺陷，从而代偿性转移到右侧前额叶皮质等相对完整的环路，进而导致右侧前额叶皮质等脑区mALFF值增加，双侧补充运动区等脑区mALFF值减低。
综上所述，MDD患者静息态下右侧前额叶皮质、右侧颞上回、右侧颞下回、左侧岛叶、左侧额内侧回、左侧直回的mALFF值增加，双侧补充运动区、双侧舌回、左侧楔前叶mALFF值降低，这些脑区神经功能损害可能引发MDD的基础。本研究不足之处在于研究样本量小，没有分析MDD脑区mALFF值异常与具体功能之间的联系，仍需进一步加大样本量进行探究。
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（收稿日期：2020-11-04）
